高潜水平原煤矿沉陷积水区治理研究

在归纳高潜水平原煤矿沉陷积水区的基本特征基础上，提出地面综合治理沉陷积水区的方法。从技术、经济和社会条件方面对现有的各种治理方法进行了全面的评价，肯定了地面治理方法的合理性。同时，根据沉陷积水区的特点和治理难度，将沉陷积水区分为四种类型，针对每种类型的沉陷积水区，提出了各自的治理模式。     

三维激光扫描用于开采沉陷监测研究

三维激光扫描是一种新型测量技术,具有高效、实时、高密度等优点。将三维激光扫描用于开采沉陷监测,提出了获取下沉盆地的数据处理方法,并对其精度进行了讨论。通过实例应用,得到了沉陷区的下沉盆地DEM,直观全面地反映了开采沉陷盆地的形态。     

王庄煤矿采煤沉降积水区治理研究

通过对王庄矿区地理与地质环境以及矿区采煤沉降积水区现状的分析,提出了从清理垃圾、环境优化、开挖土方、修挡水墙,到植被恢复等生态治理方案,并从生态效益、经济效益和社会效益方面进行了探讨,旨在对今后矿区地质生态环境的综合治理提供有益参考。     

西部近河采煤沉陷区河流积水影响分析

为合理布局规划开采,保证西部干旱矿区水资源充分利用,以西部某矿采煤沉陷区为研究对象,以ArcGIS软件为处理平台,通过概率积分法对开采沉陷进行预计后建立矿区开采后DEM,后通过水文分析对开采沉陷模型与数字流域模型之间建立联系,发现当选择河流左右两侧工作面开采,地表最大下沉为2.5 m时,河流干流与各支流偏移程度最小,最大的积水区域河流干流与1号河流的交汇处;矿区河流及支流共存在6处潜在积水区;矿区盆地内共存在1处潜在积水区,积水面积约1.15 km²。     

三维激光扫描技术在地表沉陷监测中的应用

首先阐述了三维激光扫描系统的数据采集流程,然后介绍了点云去噪、配准、拼接等数据预处理的方法,并将三维激光扫描技术与RTK技术相结合应用于地表开采沉陷监测中。实践表明,利用三维激光扫描技术可以满足矿区地表开采沉陷监测的需要。     

高潜水位采煤沉陷区积水时空演化特征研究——以安徽省矿区为例

随着煤炭资源大面积、高强度开采,高潜水位矿区积水问题尤为突出,对周围生态环境产生了严重影响。为了给采煤沉陷积水区生态环境修复提供科学依据,开展了高潜水位采煤沉陷区积水的时空演化特征研究和影响因素分析。以整个安徽省矿区为研究区域,基于Landsat TM/OLI遥感数据,采用归一化水体指数法(NDWI)和目视解译法对1995—2020年(共计22期)和2020年12个月份(12期)沉陷区积水区域进行提取,获取了近25年安徽省采煤沉陷区积水空间信息,并结合水文和降雨资料分析和讨论了沉陷区积水时空演化的影响因素。结果表明：(1)近25年来,安徽省采煤沉陷区积水面积的增长呈“缓慢—快速—稳定”3阶段分布特征。研究期内平均积水面积增长了约6倍,从18.95 km²增长到118.09 km²,年均增长3.97 km²。(2)从时间尺度上沉陷区积水演化分为3阶段：第1阶段(1995—2005年),由于积水初步形成还未稳定,增长速度较为缓慢,年均增长率为4.65%;第2阶段(2005—2013年),基于安徽省煤炭开采量进入快速增长期,积...     

淮南采煤沉陷区积水重金属健康风险评价

为研究淮南采煤沉陷区积水中重金属对人体产生的潜在健康风险,对9个矿19个沉陷水域进行采样,测试5种重金属(Cd、Cr、Pb、Ni、Zn)含量,采用美国环境保护局(USEPA)推荐使用的健康风险评价模型,对其进行健康风险评价。研究结果表明：(1)采样水域5种重金属年平均离子浓度由大到小依次为：Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cd,重金属的分布影响因素可能与农药化肥的使用、工业废水的排放、汽车尾气中重金属的大气沉降、渔业养殖以及采煤活动等因素有关;(2)重金属的健康风险值总体随季节变化,呈现出丰水期小于枯水期的特点;该区域沉陷积水的重金属致癌风险整体较为安全,但化学致癌物(Cr)的健康风险值超出其它4种重金属4~8个数量级;(3)5种重金属的健康风险平均值排序为：Cr＞Cd＞Pb＞Zn＞Ni,其中Cd的致癌风险值及Pb、Zn、Ni非致癌风险值均低于最大可接受风险值(5.05×10-5a-1)。     

草原生态脆弱区采煤沉陷区地表损毁特征研究

在干旱半干旱草原生态脆弱区,煤炭开采主要引起地表沉陷、裂缝和隆起等破坏形式,文中研究了东部草原生态脆弱区不同破坏形式,结合地表移动观测数据,给出了沉陷区、裂缝区及隆起区的发育范围,并对不同深度的土壤养分指标进行检测,结果表明:不同破坏形式下,土壤的化学特性空间差异性显著,与对照区相比较,裂缝区、隆起区上层土壤(0～20 cm)有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均有不同程度下降,尤其有机质与全氮含量下降显著(P<0.05),在草原区植被生长根系主要分布在0～20 cm处,因此,导致了地表土壤退化、生产力降低.     

钱营孜煤矿地表沉陷的D-InSAR监测

以安徽恒源煤电（皖北）的钱营孜煤矿为试验区,利用两景L波段的ALOS PALSAR影像,采用“两轨法”差分干涉技术获取了该矿区在2010年1月13日到2月28日间的地面沉陷信息,并与同一时期该矿区地面监测站所获取的沉降变形数据进行了比较。结果表明,与地面站水准测量的结果一致,说明使用该技术能很好地完成监测平原地带的煤矿区地面沉陷的任务。     

平原地区采煤沉陷积水计算模型构建与影响分析

为解决东部平原矿区采煤沉陷积水量的计算与分析问题,创新性地将GIS水文分析应用于沉陷积水研究,构建了采煤沉陷区积水计算模型。以洸府河流域为例,计算得到该流域2009年及2015年采煤沉陷影响汇流面积分别为276.0 km²和1 091.4 km²,影响的大气降水汇流量为0.58亿m³和2.29亿m³,实际滞留水量为286.7万m3和556.2万m3。采煤沉陷积水对于流域的原始自然径流和水循环都有很大程度的破坏,构建的沉陷积水计算模型可为矿区沉陷积水治理与水资源保护利用提供技术支持与理论指导。     

三维激光扫描技术在沉陷监测中应用问题探讨

为了研究三维激光扫描在沉陷监测中应用的可行性、监测精度以及参与求参点的密度,采用三维激光扫描仪对开采引起的地表沉陷进行了观测,得到了整个区域的下沉值,通过设置部分固定测点,得到水平移动值.对这些数据,基于概率积分模型,使用非线性最优化方法求取了参数.研究结果表明:三维激光扫描可以应用于沉陷监测,获取沉陷盆地;监测精度可以达到毫米级,满足沉陷监测的要求;当采样间隔与采深之比达到2%时,即可求得稳定的与下沉值相关的参数,通过在工作面4个角点分别设置2～3个固定测点可获得水平移动系数.     

Study of monitoring mining subsidence in coal mining area by D-InSAR technology

Along with the increasing demand for coal and the great importance attached to mine safety, gaining the information of mine surface distortion timely has already become an urgent need to guarantee the safety of mine production. D-InSAR technology is a new measure which can provide the information of surface distortion in mining areas at centimeter level through the processing of SAR image gained from radar satellite. In addition, this technology has the advantage of monitoring large areas with no weather limit. Introduced the basic principle and data processing steps of D-InSAR systematically and acquired the differential interferometry based on case study data. The advantages of D-InSAR and it’s usability in monitoring mining subsidence in coal mining areas were proved.     

基于三维激光扫描仪的矿区边坡变形监测数据的分析处理

以南郑县碑坝孔溪沟锌矿区边坡为研究对象,选用三维激光扫描仪采集边坡变形数据,对变形监测数据进行分析和处理,从而研究矿区边坡变形。针对点云数据拼接、点云滤波、点云精简、模型重建等数据处理过程中常遇到的问题,提出了相应的解决方法。提出了多边形分割法,将模型的重点关注区域划分为多个多边形,根据多边形重心坐标的变化分析了边坡的水平位移和竖向位移。结果表明:矿区边坡变形监测数据的分析结果和实际变化情况较为吻合。     

榆横南区地下采煤对地表水库坝体影响的安全性研究

以魏墙煤矿1313工作面为例,通过对矿井地质、水文地质条件进行分析,确定工作面开采的主要充水水源和充水通道,结合先期地表移动变形实测成果、应用概率积分法对1313工作面回采后造成的地表塌陷进行预测,从而判断地表水库坝体的损伤程度。结果表明:矿井开采的3号煤层顶板侏罗系延安组第四段和直罗组砂岩含水层为1313工作面开采时的主要充水水源,覆岩导水断裂带为主要充水通道,大气降水、地表水库水体均不会被沟通导入井下;而回采后地表塌陷变形将造成水库坝体的Ⅳ级损伤,极可能造成水库水体外溢、灌入下游农田的危险。     

急倾斜煤层水平分层开采引发的地表变形监测技术研究

西北地区厚黄土覆盖层急倾斜煤层开采引发的地表沉陷、地裂缝等地质灾害具有独特的发育特征,需要具有针对性的监测指标和方法,从而获取监测体的演变模式,本文选择甘肃省窑街三矿采煤引发的地表沉陷典型区域作为研究试验区,通过总结采煤工艺及地质条件差异引起的地表沉陷特征,结合采用传统测量技术与现代实时监测技术,实施了针对急倾斜煤层开采引发的厚黄土层变形监测工作,选取地表埋设GPS监测桩定期监测和安装拉绳变形监测仪实时采集数据的方法,实时监测塌陷区典型变形点的三维变形情况,并通过数据分析对垂向沉降和水平位移进行了对比,进一步对稳定区进行了划分。该研究为开展类似条件下的监测和研究工作积累了经验。     

浅埋煤层综采工作面地表移动规律研究

为了控制煤层开采对东胜地区脆弱的生态系统的破坏,获得该地区综采工作面地表移动变形规律,采用在综采工作面上方建立地表移动观测站的方法,经过多次观测获得数据并进行处理分析,结果表明:地表刚开始移动就表现出突然性、剧烈性的特点,下沉值急剧增大,并很快达到最大值,迭到充分采动;工作面停采后,地表短时间内达到稳定状态.在开切眼附近煤柱侧50 m、采空区侧100m为集中变形区域,该区域内地表变形值超过建筑物Ⅰ级损坏标准.概率积分法预计参数取值为下沉系数0.71,水平移动系数0.40,左拐点偏移系数0.07,右拐点偏移系数0.37.     

潞安矿区煤炭开采沉陷主要控制因素分析

为了查明影响潞安矿区煤炭开采沉陷的主要因素,从地质赋存条件和采矿工艺2个方面初选出可能与地表沉陷有关的9个因子,根据潞安矿区10个典型工作面的地质和采矿资料、观测数据,采用灰色关联分析和回归预计方法,分析了地表最大下沉系数与地质因素、采矿因素之间的关系。研究结果表明,潞安矿区煤炭开采沉陷的主要影响因素为覆岩综合硬度、采高、工作面倾向长度及扰动系数;同时以地表最大下沉系数为因变量,以主要影响因素为自变量建立了煤炭开采沉陷回归模型,此模型较好地反映了该地区地表最大下沉系数与其主要影响因素之间的量化关系,同时也为潞安矿区的煤炭开采沉陷预计提供理论依据。     

五龙沟矿区时序InSAR地表形变监测

矿区资源开采引发的环境地质问题日益突出,地表形变监测可对矿业开采沉降进行有效预估,最大限度地降低地表沉降带来的损失.五龙沟矿区作为青海省重要的矿产地之一,对其进行形变监测具有重要意义.传统D-InSAR技术易受时空去相干和大气相位延迟限制,导致形变监测失效,而SBAS-InSAR技术则能突破上述限制条件,获得毫米级的地...     

山区地貌下浅埋煤层工作面开采覆岩运动及地表沉陷规律研究

为了提高山区地貌下浅埋煤层工作面开采的安全性,减少山体滑坡等地质灾害的发生,以纳雍县普洒煤矿11101工作面为工程背景,应用数值模拟和物理模拟的方法,研究山区浅埋煤层综采工作面覆岩运动及地表沉陷规律。结果表明:(1)工作面直接顶初次垮落步距为30m,基本顶初次来压步距约为50m,基本顶周期来压步距平均约为20m;(2)工作面推进至50m左右时,工作面开采影响波及到地表;(3)基本顶下沉量最大为2.13m,地表下沉值最大为1.45m,地表水平移动值最大为0.27m。山区地貌下浅埋煤层工作面开采显现出独特的沉陷形式,地表沉陷曲线呈现U型,工作面距地表越远,岩层弯曲变形幅度越大,工作面距地表越近,对地表的影响程度越大,研究成果可为类似工作面安全开采提供借鉴。     

阜矿集团乌龙煤矿采煤沉陷区岩移分析

阜矿集团乌龙煤矿的采煤沉陷区的岩移情况日益严重,因此对乌龙煤矿采煤沉陷区的岩移情况进行了现状及预测的评估。本论文运用了概率积分法的基本原理,对采煤沉陷区的岩移情况进行了计算,得出了最终的结果。希望通过此次计算能为其他类似工程提供经验与借鉴。