SBAS-InSAR形变特征监测在矿区损害鉴定分析中的应用

山区井工开采的地表形变具有复杂性和特殊性,引起的地表破坏往往由多方面因素造成。针对常规监测手段无法准确判断建筑异常损害成因问题,以白羊岭煤矿15110工作面的开采为例,以SBAS-InSAR为技术手段,借助于8景Sentinel-1数据,解译得到了研究区地表形变的空间分布特征并分析房屋损害的成因;对所解译地表形变与现有沉陷规律的差异性,进行采区影响边界与时序下沉特征分析;得出山区开采由于岩层的不均匀移动而导致边坡的稳定性发生改变,因土体自重的分力存在,坡体会缓慢的滑移,产生的挤压是村庄建筑损害的主要原因。     

采动损害鉴定方法探讨

根据采动损害鉴定工作的实践,提出了在鉴定工作中选择参数、利用实际局部地形图确定土地塌陷范围、利用实测房屋倾斜进行鉴定以及利用房屋裂缝进行鉴定的方法。这些方法以开采沉陷理论为依据,且建立在实地观测基础上,因此,按这种方法鉴定所获得的结论是客观公正的。     

基于避免采动损害的高效开采设计与实践

根据地表建筑物承受采动变形的特点和建筑物承受的采动变形,在传统条带开采基础上,提出了采用两个新的设计优化理念:宽条带小变形与大采高中小采出率。该方法在减少村庄建筑物采动损害的前提下,克服了传统条带开采法对采出宽度的过分限制,一改过去只能采用炮采或高档普采的不足,实现了村庄群下压煤高效开采。     

开采影响评价与开采损害鉴定

本文叙述了以岩层与地表移动预计为基础的特殊开采预计、开采环境影响评价和开采损害鉴定等三项工作在概念上的区别和工作性质和方法上的不同。     

地下资源安全开采深度的研究

本文从安全开深度的概念出发,分析了安全开采深度与开采厚度及建筑物的临界变形之间的关系,获得了安全开采深度的确定方法,这对确定是否采取地下开采保护措施和地面建筑物保护措施,具有重要的指导作用 。     

开采影响评价与开采损害鉴定

本文叙述了以岩层与地表移动预计为基础的特殊开采预计、开采环境影响评价和开采损害鉴定等三项工作在概念上的区别和工作性质和方法上的不同     

基于SBAS-InSAR的大采深条带开采地表沉降监测与特征分析

矿区地下开采造成地表不同程度的沉降,引发安全隐患,InSAR技术是地表变形监测 的重要手段之一。项目利用31景Sentinel-1A影像,基于SBAS-InSAR技术,通过去除地形误差、轨 道误差及大气延迟误差等,获得下沉盆地年平均沉降速率达到61 mm/a,最大沉降127 mm,整体呈 现下沉趋势,不均匀沉降较为明显,局部区域沉降量持续增大。统计下沉盆地沉降面积发现,沉 降量大于100 mm的沉降面积达到0.32 km2,累计沉降面积达到4.33 km2,沉降面积呈现逐渐增加 的趋势;将SBAS-InSAR结果与水准数据对比分析,均误差为2.9 mm,两者结果基本吻合。从SBAS 结果提取研究区下沉盆地的剖面时序沉降信息并做高斯曲线拟合,曲线形态与开采沉陷概率积分 法特征一致。研究表明：基于SBAS-InSAR在大采深条带开采矿区地表变形监测中是可行的,受条 带工作面开采的影响,引发相邻老采空区持续发生沉降,地表变形较小,地表移动范围大, SBAS-InSAR可以有效得到全盆地、全要素地表变形信息,为类似矿区开采沉陷高精度监测提供参 考。     

基于GIS和随机森林的采动区建筑物损害综合评价

煤炭地下开采引起地表移动变形,对影响区内的建筑物造成不同程度的损害,传统的评价方法是根据预计的水平变形、倾斜、曲率来进行损害评价,未考虑建筑自身的因素,其他方法如模糊综合评价、聚类分析等又带有一定的主观性,评价指标和方法没有与损害程度的定级结果相联系,不能够作为判断现行开采的合理性和获取建筑物损害补偿的依据.在传统采动...     

基于SBAS-InSAR的矿区村庄地面沉降监测与分析

矿区地下开采会造成周边地区不同程度的地面沉降,引发安全隐患,InSAR技术是地面沉降监测的重要手段之一。基于31景Sentinel-1A影像,利用SBAS-In SAR技术,去除了地形误差、轨道误差及大气延迟误差,获取了研究区2016—2017年的地面沉降变形场。研究表明:研究区整体沉降速率在20 mm/a以上,最大沉降速率达到50 mm/a;区域整体沉降量在30 mm以上,最大沉降量达到60 mm。在研究区内沉降量依次从小到大分布的一条观测线上选取了6个观测点进行时序分析,发现沉降值和时间(观测间隔)呈线性变化关系,且随着沉降值逐渐增大,对应的沉降值与时间越符合线性关系.将SBAS监测值与实测数据进行对比分析,发现SBAS监测值与实测数据之间的误差均在20 mm以下,大部分监测点之间的误差均小于10 mm。上述研究进一步表明:采用SBAS-InSAR技术进行由矿区地下开采活动造成的地表沉降监测是可靠的,具有较好的应用前景。     

高密度电阻率层析成像测量在开采损害鉴定中的应用

在多矿井同一区域内越界开采和大间距煤层越界压茬开采等造成地表民房损害,而相关矿井隐瞒各自的开采范围,相互推卸责任的情况下,采用高密度层析成像测量技术查清了相关矿井开采地质条件和开采范围,成功地进行了开采损害鉴定。     

矿区生态环境要素的采动损害定量评价方法研究

为了系统研究矿区生态环境的采动损害,必须分析各生态环境要素的采动损害情况,揭示其采动响应机理,并对其采动损害状况进行定量评价。根据采动破坏特点,本文首先分析了矿区生态环境的采动要素构成,并将其划分为建(构)筑物、交通线路、耕地、水环境和地形地貌五大类别。然后描述了各类别的采动响应特征并对其采动损害的影响因素进行了简要分析,在此基础上择取了各要素采动损害定量分析的评价指标。然后提出了各自的采动损害定量评价方法,针对五阳煤矿生态环境的典型采动要素进行了实例分析,分析结果表明评价方法可行,能够满足矿区生态环境采动损害综合分析研究的基础数据需求。     

露井联合开采条件下矿山边坡运动损害规律研究

露井联合开采时,采动效应会综合叠加,矿山边坡将受到数个应力场作用,复合采动影响下的边坡岩体的滑移机制与变形规律会更加复杂。以安太堡露天矿露井联合开采影响边坡为研究对象,利用数值模拟的方法研究了该露天矿东帮边坡在露井联合开采影响下不同开采进度时,边坡岩体的运动规律、地下开采上覆岩体的损害机制,从而系统地归纳出安太堡露天矿露井联合开采影响边坡可能发生的破坏模式,为采区安全生产提供了科学指导。     

煤矿开采损害技术鉴定方法

煤矿开采会造成地表建筑物损害,需要进行技术鉴定,开采损害技术鉴定可以通过对开采资料的分析进行,也可以通过对地表开采显现特征的分析进行,本文对这些方法进行了系统的研究和归纳,指出开采损害技术鉴定应结合井上下资料进行综合鉴定,并提出了鉴定时应遵循的程序和步骤,为我国的开采损害技术鉴定工作提供了鉴定模式。     

复杂开采条件下复变函数在地表沉陷预计的应用研究

概率积分法预计地表移动变形,预计区域的确定是第一步重要的工作.在具体的工程应用中,根据研究的需要和采矿地质条件,预计区域可能是任意形状的多边形.在以往的预计程序设计中,预计区域大多采用矩形点阵式设计,这样增加了无效预计点,延长了待机时间.利用矢量格式向栅格格式转换的基本原理,构造一复变函数,并通过推导给出了确定有效预计点的判别方法,并把这一数学语言利用C++的运算符重载技术转化为计算机语言,消除了无效预计点,加快了预计计算速度,减少了等待时间.     

开采沉陷对粉煤灰胶带运输走廊采动损害分析

针对开采沉陷对电厂粉煤灰胶带运输走廊的采动损害问题,以镇城底矿22618工作面的实际开采工程为例,在其上方胶带运输走廊支架基础上布设了13个监测点进行变形监测。基于实测数据和胶带运输走廊的结构特点,分析了煤炭开采地表沉陷对电厂粉煤灰胶带运输走廊的采动损害情况;从井下和井上两方面给出了减缓胶带运输走廊采动损害可采取的措施。     

基于DInSAR的充填开采地表移动特征及建筑物损害研究

充填开采是解放建（构）筑物下压煤资源的重要手段。目前,充填开采地表移动特征研究及建筑物损害鉴定多采用常规测量方法,成本高、效率低,只能获得离散点的信息,而DInSAR技术可以监测大范围的地面微小形变。为分析DInSAR技术在上述问题研究中的适用性,现以某矿区充填开采工作面为研究对象,采用DInSAR技术对11景Sentinel-1A影像进行处理,与实测数据进行对比,验证了DInSAR监测结果的可靠性,同时对充填开采的地表移动变形规律进行了分析。最后,基于DInSAR结果绘制了开采影响边界以及计算临界变形值,对矿区地表村庄进行损害鉴定,依据“三下开采规程”的评定标准,村庄内受采动影响的建（构）筑物均处于Ⅰ级损坏范围之内。     

煤矿厚煤层高强度开采技术特征及指标研究

在分析煤矿高强度开采现状与定义的基础上,从地质采矿条件、工作面尺寸、技术装备、推进速度、产量效率高、深厚比、覆岩与地表破坏等方面系统研究了厚煤层高强度开采的主要技术特征。基于绿色开采理念,从地质采矿技术和采动影响破坏方面研究建立了高强度开采的主要技术指标和评价体系,并采用层次分析法对采动影响破坏指标进行了分析研究。研究表明,地质采矿技术因素和采动影响破坏因素均是描述厚煤层高强度开采的重要组成部分,采动影响破坏因素是厚煤层高强度开采不可忽略的特征。研究成果可为煤矿安全高效绿色生产、采动损害与保护等提供借鉴。     

基于InSAR技术的开采沉陷影响边界划定方法

开采沉陷影响边界(沉陷边界)是地表建(构)筑物损害鉴定的重要依据。 传统沉陷边界划定方法大都依赖于矿区地面实测沉降或地下开采进度等资料,对于缺乏地表实测资料的矿区则难以采用传统方法划定沉陷边界。 合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术可通过存档的 SAR 影像“回溯”矿区高空间分辨率历史变形信息,为不依赖矿区实测资料的沉陷边界划定提供了新契机。 然而现有的 InSAR 沉陷边界划定方法通常以忽略地表东西向和南北方向水平移动的矿区 InSAR 沉降为基础,采用下沉 1 cm 等值线作为阈值划定沉陷边界。 该方法未顾及 InSAR 观测误差差异,导致其划定的沉陷边界可靠性不高,容易“误导”开采损害鉴定。 为克服该局限,提出了一种全新的基于 InSAR 技术的开采沉陷影响边界划定方法。 首先,仅忽略 InSAR 不敏感的南北向水平移动分量,通过融合升降轨 InSAR观测值获取矿区历史沉降,提高 InSAR 沉降监测精度;其次,以非形变区监测值为样本自适应评估 InSAR 开采沉陷估计值的整体精度;然后以不同的置信区间为指标选取等值线阈值,并据此划定矿区沉陷边界;最后通过模拟试验和唐山某矿区的真实数据试验进行了方法验证。 试验结果表明:以 99%置信区间(约 2. 58 倍 InSAR 沉降标准差)为阈值划定的 InSAR 沉陷边界与参考边界较为接近。     

融合SBAS-InSAR技术与TSO-LSTM模型的矿区地表沉降预测方法

矿区由于重工业器械的使用和采矿活动频繁,其岩层和地表容易发生沉陷和变形,快速、准确地分析、预测地表沉降是实现高效防灾减灾、推进绿色矿山建设的重要手段。 针对现有预测模型监测点过少、多源数据难以获取以及网络模型超参数难以确定等问题,提出了一种基于金枪鱼群(Tuna Swarm Optimization,TSO)优化长短时间记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络模型超参数的深度学习预测方法,利用多个高相干性点的沉降时序实现矿区的精准预测。 利用 SBAS-InSAR 技术处理 50 景覆盖德兴铜矿区的 Sentinel-1 A 升轨 SAR 影像,获取了该区域 25 465个高相干性点的沉降时间序列。 利用 TSO 算法优化 LSTM 网络模型超参数,寻找出最适合该矿区沉降时序预测的LSTM 网络模型,并使用优化后的 LSTM 网络模型分区域对沉降区开展沉降时序预测并计算预测精度。 研究表明:使用 TSO 算法优化 LSTM 网络模型超参数是有效的,优化后的模型均方根误差至少降低了 20%,平均绝对值误差至少降低了 35%,预测均方根误差不超过 2 mm,预测平均绝对误差不超过 3 mm,模型平均预测精度超过 95%。 所提方法为确保安矿区全安全生产,实现科学防灾、减灾提供了技术支持。     

基于SBAS-InSAR的矿区全盆地开采沉陷求参方法研究

传统测量手段监测矿区开采沉陷时所需的成本较高,且无法全面反映地表移动盆地的沉降情况。为了使矿区地表沉陷监测更全面高效,从而获得更高精度的概率积分预计参数,以内蒙古某矿区为例,先采用SBAS-InSAR技术处理27景Sentinel-1A卫星数据,获得2017年9月至2018年7月间的全矿区地表时序形变情况,再结合改进步长的果蝇优化算法实现地表全盆地3 723个点的共同求参。结果显示,工作面开采导致的地表最大沉降量为201 mm,与实测数据相比,其绝对误差的平均值为3.00 mm,相对误差的平均值为9%。研究结果表明:SBAS-InSAR技术与传统手段相比,对于监测矿区工作面开采引起的地表全盆地沉陷具有较大优势;此外,采用改进步长的果蝇优化算法能将全盆地开采沉陷结果用于概率积分预计参数的求取,得到一组效果良好的参数;获得的研究区域最优概率积分预计参数为:下沉系数q=0.33,主要影响角正切tan β=1.83,拐点偏移距s=0.045H(H为采深),开采影响传播角θ0=89°。研究成果为今后矿区地表的开采沉陷监测与概率积分预计参数确定提供了科学依据。