深埋煤层采动山区地表移动规律实测研究

为研究深埋中厚煤层采动山区地表移动规律,在韩城矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站,通过分析地表移动变形实测数据,得出工作面开采引起的倾向非充分采动地表移动盆地变形值较大,对此采用概率积分法对数据进行了拟合并求取相关参数,研究结果为韩城矿区后续工作面开采沉陷的预计和保护煤柱留设提供了参考依据。     

GPS-RTK在山区开采沉陷中的应用研究

建立山区地表移动观测站进行实地定期监测,获取现场数据资料是研究山区地表在开采影响下移动变形规律最直接、最可靠的方法.在介绍GPS-RTK技术基本原理的基础上,结合GPS-RTK技术的优势以及山区地表受开采影响的监测要求,讨论了GPS-RTK技术在山区地表开采沉陷监测中的可行性.以某山区煤矿的地表移动监测站为例,通过GPS-RTK技术测量结果和静态GPS测量结果的对比研究,进一步证明了GPS-RTK技术用于山区地表开采沉陷监测是完全可行的.     

采煤沉陷积水区地表移动变形监测方案研究

为了治理采煤沉陷积水区地表的生态环境,对工作面开采造成的地表移动变形、采煤沉陷区积水区水下地形监测,通过对开采沉陷区的地质条件和地表变形特征进行分析,提出三维激光扫描仪配合测深仪的地表移动变形监测方案。为同类采煤沉陷积水区生态治理提供借鉴。     

王台铺矿浅埋煤层综合机械化开采地表沉陷规律研究

为研究15号煤综采工作面地表沉陷规律,为建(构)筑物下煤柱开采提供实测数据,王台铺矿特在2307工作面上方布置了地表移动与变形观测站,并根据开采进度进行了地表移动与变形监测,获得了较为完整的地表移动变形观测资料。通过分析该矿的地质采矿条件,对一采区观测数据进行了拟合计算与分析,得出了该矿的开采沉陷规律。     

厚煤层大采高长工作面地表移动规律分析

为了掌握煤炭开采后对地表的影响,文章以晋煤集团成庄矿5310大采高工作面为例,建立地表移动观测站,收集地表移动数据,并对观测数据进行分析,得到地表下沉曲线、地表沉陷影响范围和地表移动关键参数。结果表明:大采高工作面开采后,地表移动和变形值较大,地表沉陷影响范围广,在走向上最大影响范围超过300m。     

孟村矿首采工作面开采沉陷监测研究

为了解决孟村煤矿开采沉陷及岩移参数问题，结合首采工作面进行监测点布设、沉陷监测和数据计算分析。总结了首采工作面地表沉陷规律，计算了地表沉陷岩移参数，包括边界角、移动角、充分采动角等，并获取了概率积分法预计参数。为后续工作面开采、保护煤柱留设和建构筑物保护提供了指导。     

测量机器人在矿区地表动态变形监测中的应用

煤炭开采引起的地表沉陷现象十分普遍,加强对矿区地表沉陷问题的监测及研究已成为实现矿区可持续发展的重要课题之一。传统监测方法是建立地表移动观测站,通过水准测量获取矿区地表移动数据。这种方法外业工作量大,且难以获取实时动态数据,无法准确得到地表移动变形的动态规律。在研究了TCA2003测量机器人高程测量精度的基础上,论述了其在矿区沉陷监测的可行性,同时对某矿区的一个采煤工作面上方地表进行了连续监测,获取了连续动态的监测数据,分析了不同时间尺度下的地表下沉和下沉速度特征,为研究地表沉陷动态规律提供了丰富的数据。     

基于SBAS-DInSAR的大宁矿区多工作面开采地表沉陷规律研究

针对常规DInSAR监测方法对多工作面开采沉陷预计难度较大的问题,以大宁矿区为例,利用小基线集技术对研究区9景PALSAR数据进行时序处理,去除轨道误差、残余数字高程模型误差和大气延迟误差,得到研究区沉降速率图、时序累计沉降图,并利用实测数据对SBAS-DInSAR的反演结果进行验证。首先分析了2007年1月—2008年7月的矿区地表沉降速率;其次选择了沉降范围较大的研究区东部P101、P102、P103工作面作为研究对象,分析正在开采的工作面对已采工作面的影响;最后讨论了开采工作面走向和倾向方向观测点的累计沉降特征,总结了矿区多工作面开采沉陷规律。研究表明:矿区开采工作面上方地表发生的沉降范围广、速率快,在多工作面开采作业条件下,相邻工作面的开采会使已采工作面上方的地表移动衰退期延长,且随着时间的推移,地表累计沉降值增加,矿区沉降总体趋势体现出下沉盆地特征;SBAS-DInSAR技术可以有效监测矿区多工作面开采地表沉陷,可为类似矿区开采沉陷高精度监测提供参考。     

基于机载LiDAR点云C2C算法的矿山沉陷监测研究

针对地表移动观测站和InSAR技术手段在矿山开采沉陷监测的局限性，利用机载激光雷达(Light Detection and Ranging, LiDAR)采集沉陷区三维点云数据，通过多时相点云构建地表数字沉陷模型(沉陷DEM),获取地表的移动变形特征。然而构建的沉陷DEM包含多种来源复杂且难以去除的噪声，限制了该技术在矿山开采沉陷监测的应用。提出将机载LiDAR点云直接比较的算法(Cloud to Cloud, C2C)进行矿山开采沉陷监测，以榆神矿区某工作面为研究区，将同期水准观测数据作为参考数据，并与三种主流点云插值算法构建的沉陷DEM进行对比，验证该算法的可行性和精度。结果表明，C2C算法能够快速获取高精度的沉陷值，其沉陷精度明显优于通过点云插值算法获取的计算结果，下沉曲线符合矿山开采沉陷的一般规律。该算法可以达到厘米级的精度，为矿山地表移动变形监测和生态环境修复提供了新的参考方案。     

复杂条件下综放工作面开采地表沉陷实测

为研究煤炭开采对地表建筑物等构筑物的影响和破坏,获取相应地区采煤工作面地表移动规律,提高煤炭资源回收率,控制地表沉陷,在综放工作面上方建立相应地表移动变形观测站,在进行回采时多次进行地表移动和变形观测获得相应的数据,并对数据进行了分析。     

基于沉陷对称特征的近水平煤层开采InSAR三维位移反演模型

利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术进行煤矿开采沉陷监测时,所获得的雷达视线方向(LOS)位移是地表点垂直向、南北向、东西向三维位移的矢量叠加。将LOS向位移分解为地表下沉及沿工作面走向和倾向水平位移,是研究开采沉陷规律和获取地表移动参数的基础。目前,基于 InSAR LOS位移反演开采沉陷三维位移的主要方法有:利用不同轨道卫星的三幅SAR影像建立LOS位移方程组来求解三维位移分量;根据开采沉陷预计模型将地表水平位移视为下沉的关联函数,由单幅SAR影像来解算下沉及水平位移;或者直接忽略水平位移的影响,将 LOS向位移投影为下沉分量。本文在分析上述方法局限性的基础上,根据近水平煤层开采地表下沉和水平位移关于移动盆地主断面对称的基本特征,建立地表移动盆地对称点上多期InSAR LOS向叠加位移的几何方程组,并对该方程组进行叠加和差分处理,导出LOS向位移反演开采沉陷三维位移的函数模型。在工作面推进过程中,由于地表移动具有滞后性,使得动态沉陷盆地中心偏向开切眼一侧,本文依据移动盆地中央地表下沉达到最大且水平位移趋近为零的特征,基于相邻像元LOS向位移进行叠加和差分,自动搜索出地表移动盆地的动态中心位置,从而实现工作面推进过程中地表动态三维位移的分解。基于Matlab平台对上述三维位移反演模型进行了算法实现,并利用多期InSAR 实测数据进行了模型验证,其下沉和水平位移反演结果与实测资料较为一致,明显优于忽略水平位移而直接分解地表下沉的方法。上述模型能够用于近水平煤层开采地表移动稳定后和动态移动过程中InSAR监测的三维位移分解,具有较好的普适性。     

变形监测技术在矿井采空区沉降观测中的应用研究

以阳煤一矿9203工作面为研究对象,通过跟踪完整的工作面回采过程,完成对采空区地表采煤沉陷区的变形监测,为研究煤矿开采引起的地表沉降移动规律及科学的观测方法提供详细数据参考。     

我国浅埋煤层快速开采下地表沉陷规律研究现状与展望

基于浅埋深和工作面快速开采相结合导致地表沉陷规律的特殊性,从我国浅埋煤层开采条件下地表移动规律、地表沉陷预计方法及地表沉陷控制等方面进行了现状概述,结合我国"三下"采煤规程和已有矿山开采沉陷理论与实践,指出浅埋地表沉陷规律研究现有成果存在的不足和局限性。给出以后可从工作面开采速度对地表沉陷规律、地表移动参数等影响,基于开采速度尺度下地表沉陷动、静态全过程统一预测模型,通过引入"地表移动与变形速度"新指标来进行建(构)筑物损坏评价,以及考虑从优化工作面开采速度方面来减轻采动损坏等4方面开展浅埋深快速开采条件下地表沉陷规律的研究和应用工作。     

免像控无人机摄影测量开采沉陷监测方法研究

针对常规全站仪等传统监测方法在矿区沉陷监测中存在的监测周期长、劳动强度大等问题,以山西 某矿区为例,利用免像控无人机摄影测量技术在短期内采集研究区 5 期影像数据,通过对内业数据处理成果密集 匹配点云进行滤波和插值处理得到每期的 DEM 数据,将两时段的 DEM 相减得到矿区地表沉陷盆地,并利用实测数 据对其进行验证。首先分析了监测期间动态沉陷盆地的发展过程,将全站仪实测与无人机沉陷 DEM 提取的下沉 曲线进行对比,计算均方根误差;其次分析了无人机监测的误差来源以及减小误差的方法;最后提取工作面主断面 数据进行多项式拟合,验证拟合后曲线最大下沉值的精度,讨论了开采工作面主断面方向的累计沉降特征,总结了 工作面开采沉陷规律。研究表明：时序无人机摄影测量沉陷数据与同时期的全站仪实测数据对比,平均均方根误 差为 150 mm,拟合曲线的最大下沉监测精度最优值与实测值相差仅 20 mm;随着工作面的推进,地表累计沉降值增 加,矿区沉降总体趋势体现出下沉盆地特征,并且沉陷盆地的发展过程符合开采沉陷规律;免像控无人机摄影测量 技术可以有效监测矿区开采地表沉陷,为无人机摄影测量在矿区开采沉陷监测中的推广应用提供了技术支撑。     

韩城矿区山区地表滑移规律分析

通过建立在韩城矿区某综采工作面上的观测站,分析大量实测数据得到山区地表滑移规律,并利用MATLAB概率积分法相关参数进行计算及拟合,对韩城矿区山区地表滑移及蠕动作用规律进行研究,为矿区后续开采工作面开采沉陷预计和其他工作提供参考。     

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。     

浅埋深综放开采下地表沉陷实测规律研究

为揭示浅埋综放开采条件下地表沉陷规律和为工业广场建(构)筑物附近工作面安全开采提供依据,在阳湾沟煤矿6204工作面上方设置地表移动观测站进行观测研究。结果表明:浅埋综放开采条件下地表沉陷规律总体符合一般沉陷规律,但地表移动变形主要集中在采空区上方,且伴随永久裂缝;工作面推进过程中,地表移动和变形总体上是连续渐变的,但在地表下沉某个过程存在突变现象,下沉增加很快;地表移动活跃期下沉量集中,占全部下沉量的94%。     

山区地表移动预计修正模型及其参数求取方法

为了克服山区开采地表沉陷预计模型中的滑移影响函数以及求参模型的缺点,建立了山区开采地表移动变形预计修正模型,即新的滑移影响函数仍沿用原有参数A,P,t形式,但各参数的取值和物理意义存在差异。依据修正模型,以实测下沉值、水平移动值分别与模型预计值之差平方和最小为原则构建适应度函数,基于遗传算法原理进一步提出了山区地表沉陷预计模型求参新方法。最后将提出的山区沉陷预计修正模型和求参方法用于山西某矿工作面开采地表移动,取得了良好的工程实践效果。     

小时间尺度下的山区开采地表变形实测研究

采用徕卡TCA2003测量机器人,实测了小时间尺度下西部山区某矿工作面开采过程中地表移动变形数据,对数据进行分析研究,得出如下结果:1小时间尺度下的山区开采沉陷区地表下沉呈现不规则的跳跃性变化,具有非线性的波动性,选取的时间尺度越小,这种非线性波动越剧烈;2小时间尺度下的瞬时下沉速度很大,可能在瞬间引起建筑物的破坏,开采中应注意防范;3地表点动态下沉速度曲线具有统计分形特征,符合"z"型的分形增长模式。     

超长综放工作面开采地表移动规律研究

以潞安矿业集团王庄煤矿 4 32 6超长综放工作面为例 ,通过地表移动观测站的观测 ,得到地表移动的生态特征 ,利用矿区沉陷预测预报系统对 4 32 6工作面开采过程中及整个工作面开采后的地表移动进行了动态预测。