时序DInSAR在重复采动地表沉陷监测中的应用

基于TerraSAR-X高分辨率SAR数据,利用时序DInSAR技术监测矿区开采沉陷,探讨其在开采沉陷监测中的定量化应用。结合矿区工作面回采进度资料,对时序DInSAR结果进行分析,提取不同开采阶段的超前影响角、边界角、起动距等参数,以认识和描述上覆岩层存在重复采动时的地表沉陷规律。利用在工作面上方角反射器位置上同步获取的GPS观测结果对DInSAR技术进行验证,结果表明X波段SAR数据可以准确监测微小形变,从而保证了开采沉陷影响范围监测及角量参数提取的可靠性。     

厚松散层下采煤地表沉陷特征研究

为掌握地表沉陷的一般变形规律,需研究厚松散层下采煤地表沉陷终态变形特征和地表沉陷动态变形特征,对云驾岭矿三采区开展了系统的地表沉陷监测,分析研究了地表沉陷终态移动变形特征及角量参数求取,地表下沉速度,地表下沉速度滞后和地表移动延续时间。研究结果表明:地表沉陷范围广,充分采动角为:走向左70°、走向右61°、走向边界角57°、下山边界角81°、走向移动角67°,下沉速度快,下沉活跃阶段仅为15 d,占整个地表移动时间的6%,最大下沉速度滞后距分别为146 m和143 m,衰退阶段下沉量小,但周期较长,上述结果验证了厚松散层下重复采动时,地表下沉与采动程度呈正比,活跃期的下沉周期短,衰退阶段周期长等特征。     

镇城底矿开采沉陷规律研究

通过对镇城底矿上组煤22105工作面和下组煤28103工作面重复采动后地表沉陷裂缝发育情况实际观测,计算工作面地表沉陷裂缝角和下沉系数,推知工作面起动系数,并结合矿井其他十一个回采工作面地表沉陷系数,计算本矿地表沉陷裂缝角和下沉系数,推知本矿起动系数,分析地表沉陷裂缝发育的影响因素及其危害,提出治理措施。     

厚黄土层下采动地表沉陷规律研究

为研究辛置煤矿厚黄土层下采动地表沉陷规律,采用现场实测、理论分析和UDEC~(2D)离散元数值模拟相结合的方法,分析了地表沉陷的基本特征,构建了基于坐标变换的倾向地表下沉和水平移动拟合函数模型,确定了地表沉陷的角量参数和预计参数,论证了数值模拟力学参数的可靠性,并进一步讨论了地质采矿条件对地表下沉率和最大下沉角的影响。研究表明:①该矿前期条带开采地表下沉量很小,间隔煤柱回收后地表沉陷量显著增大,实测地表最大下沉量为1 537 mm,最大下沉角为79°,下沉系数为0.74;②采动程度与地表下沉率服从Boltzmann函数关系,与最大下沉角服从负指数函数关系;③黄基比与地表下沉率和最大下沉角的关系可用双指数函数进行表达。     

神东矿区超大工作面开采沉陷参数取值研究

神东矿区超大工作面开采对环境影响剧烈。针对超大工作面开采地表沉陷参数精确取值的问题,根据研究区地质采矿条件设计了4个因素、5个水平正交数值模拟试验方法,研究工作面参数对沉陷参数的影响规律,并给出适合现场条件的概率积分法预测参数。采用有限差分数值模型并结合由正交设计得到的25个模拟试验方案,计算模型地表的移动变形数据和沉陷参数,包括下沉系数、水平移动系数和走向边界角。用方差分析法提取对沉陷参数影响显著的工作面参数,发现下沉系数受工作面倾向长度影响显著,水平移动系数受采厚和工作面推进距离影响显著,边界角受采厚影响显著。对正交试验结果进行最小二乘拟合,得到了由工作面参数计算下沉系数、水平移动系数的公式。在研究区地质采矿条件下,这两个系数应分别取0.532、0.266,输入沉陷预测软件计算的结果与实测数据吻合良好。研究可为类似条件下矿区超大工作面地表沉陷预计参数精确取值提供参考。     

开元煤矿丘陵地貌开采沉陷规律研究

通过实测和模拟方法对开元煤矿丘陵地貌条件下开采沉陷规律进行了研究,结果表明:充分采动时地表下沉系数为0.78,水平移动系数为0.23,采动影响边界范围173 m,边界角为59°,移动角为73°,主要影响角正切为1.8。研究成果为开元煤矿保护煤柱设计确定采动影响范围、进行"三下"采煤地表沉陷设计、确定地表沉陷各项参数和村庄压煤开采设计提供了依据。     

羊场湾煤矿130201工作面地表沉陷规律研究

为研究揭示西部深埋厚倾斜煤层开采地表移动变形规律,以羊场湾煤矿130201工作面为研究对象,通过地表移动观测获取了地表移动变形参数,采用综合分析的方法揭示了地表移动变形规律。结果表明：130201工作面回采后走向方向地表达到充分采动,地表最大下沉值3 033.67 mm,最大下沉系数为0.73;地表水平移动变形集中于工作面边界偏采空区位置,煤层倾斜导致上山边界最大地表水平移动量大于下山边界;地表移动分为“启动”、“活跃”以及“衰减”3个阶段,活跃阶段持续时长162 d,完成了总下沉量的95.8%,地表最大下沉速度滞后角和超前影响角分别为73°和46.5°,研究成果可为羊场湾煤矿开采保安煤柱留设、地表移动预计和安全绿色开采提供参考。     

保德煤矿冲沟地形下综放开采地表沉陷规律研究

针对保德煤矿综放开采易导致冲沟地形坡体裂缝异常发育甚至滑坡的现象，本文采用现场实测及数值模拟方法，研究了冲沟地形下高强度开采地表沉陷规律。研究结果表明：实测保德煤矿81306综放工作面采后的地表最大下沉量为3 158 mm,下沉系数为0.53,采动影响范围190 m,计算得出基岩裂缝角为83°,移动角为78°,边界角为68°,其开采扰动影响程度及范围比传统条件有明显增大。模拟研究发现，当冲沟地形处于开采边界的正上方时，其引起的开采沉陷会异常增大，主要原因是井下采动导致上覆沟谷坡体出现一定的滑动现象。基于此，本文针对性地提出了塌陷裂缝的治理措施，研究结果为冲沟地形建筑物下开采边界的合理选择及类似条件下的沉陷控制提供借鉴。     

多层采空区下特厚煤层开采沉陷特征研究

以中煤塔山煤矿多煤层采空区下特厚煤层30509工作面为工程背景,通过变形预测模型、数值模型、现场测试分析等多种方法研究了多层采空区下特厚煤层开采沉陷特征,揭示了中煤塔山煤矿特厚煤层开采地表裂缝、台阶下沉的发育规律,计算出地表下沉盆地的部分角量参数:上山边界角γ_0=63°,上山移动角γ=69°,上山裂缝角γ"=79°。研究结果可为类似条件下工作面岩移特征、土地复垦、采场规划与管理提供理论依据与工程参考。     

首采工作面地表沉陷变形特征

以金鸡滩煤矿首采工作面1206工作面地表实测数据为例,分析了地表沉陷、变形特征,研究了厚松散层首采工作面地表沉陷规律。结果表明:首采工作面地表下沉变形量较小,最大下沉值3 059mm、最大水平移动值1 536mm、最大水平变形值40mm/m。     

相邻采空区影响下厚黄土矿区采煤沉陷规律研究

为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。结果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滞后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。     

浅埋深煤层开采沉陷预测方法应用及研究

煤炭资源开采引起的地表沉陷问题一直是绿色开采亟待解决的关键技术问题之一。为了弄清近浅埋条件下工作面回采覆岩垮断及地表沉陷规律,以店坪煤矿5号煤层开采面临的实际问题为研究背景,采用理论计算、数值模拟与现场实测相结合的方法,对5-210工作面回采条件下地表沉陷规律及其对地表保护区内建筑物的影响进行研究。基于采空区岩体应力-碎胀系数关系和开采沉陷基本原理,建立了地表下沉移动轨迹模型,理论预测工作面开采后的地表下沉规律,其最大下沉量为2.604 m。利用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立了工作面回采地表沉陷数值计算模型,并利用Tecplot软件进行模拟结果的后期处理,模拟得出的地表沉陷最大值为2.78 m,最大下沉位于工作面中心位置。依据地表沉陷控制基准,利用几何关系计算得出地表沉陷影响范围及工作面布置的合理边界,将5-210工作面布置在+830 m水平南翼,西与830南翼运输巷相通,东至井田边界。并对回采期间地表运移沉陷规律进行了现场实测,利用GPS接收机进行RTK实时动态观测收集数据,监测结果显示,地表最大下沉量2.69 m,采空区地表沉陷区域没有影响工业广场上的建筑物的安全。基于理论计算和数值模拟相结合的方法,设计了5-210工作面合理位置和空间布局,取得了良好的实践效果,为类似地质条件的采空区地表沉陷预测提供了可靠的依据。     

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。     

81621工作面开采地表沉陷变形规律探析

为解决大斗沟矿81621工作面松散层开采引发地表沉陷严重问题,采用离散元数值模拟软件,通过建立地表沉陷数值模型,分析工作面开采地表沉陷变形规律,并在工作面上方对应的地表位置布设观测站,实时监测地表沉陷变形情况。结果表明：地表在短时间内达到最大下沉量,之后下沉量逐渐减小,逐步稳定。工作成果对类似条件的工作面开采具有参考价值。     

山区工作面开采地表沉陷监测分析

通过在山区某矿区其中一个工作面的地表设置移动观测站,在采动过程中对观测点进行定期观测获取点位移动数据,并对所获得的数据进行整理、分析。运用矿山开采沉陷的基本理论求取角量参数,着重介绍此过程中山区工作面开采地表沉陷监测的特殊之处,为提高山区工作面开采地表沉陷监测质量积累经验。     

山区复杂地形下地表移动盆地边界角量参数研究

为准确有效地获得山区复杂地形条件下地表运移规律和角量参数,以山西山区某矿20210复杂地形工作面为例,提出了一种“以点求面”的计算模式,在山区复杂地形工作面非主断面处建立地表移动观测网,利用遗传算法在参数优化推导中的优势,优化出本地区的概率积分法预计参数,拟合研究了山区复杂地形下的地表移动变形规律,得到了地表移动盆地边界角量参数。通过优化的参数对地表移动变形进行了概率积分法预计,并与非主断面实测数据进行了对比分析。结果表明:基于遗传算法优化参数得出的概率积分法结果,其误差均在5%以内,验证了预计参数及地表下沉数据的可靠性。该地形条件下地表移动下沉最大值为853 mm,矿区走向移动角为69.0°,上山移动角为73.1°,上山边界角为70.3°,下山边界角为59.4°,充分采动角为59.3°,最大下沉角为83.6°。     

固体充填开采地表沉陷实测规律及控制效果分析

为研究充填开采地表沉陷特征及响应过程,以唐山矿9号煤层T3292充填工作面为工程背景,通过布置地表沉陷观测站进行长期观测,采用现场实测与理论分析相结合的方法,基于概率积分法分析地表变形参数。结果表明,充填开采地表下沉值较小,最大下沉值93mm,仅为采高的2.66%;工作面推进过程中地表超前移动,超前影响距离与超前影响角平均值分别为184.8m、75.7°,随着采空区面积的增大,超前影响范围略微增加;充填开采下沉系数为0.0283,主要影响角正切值为1.2,分别为垮落开采的3%～5%和50%～62%;地表最大水平变形0.236 mm/m、最大倾斜变形0.155 mm/m、最大曲率0.393×10-3 mm/m,对工作面进行合理的固体充填开采能有效控制地表变形,减小对地表建(构)筑物的损害。     

基于DInSAR的南屯煤矿93_上10工作面采动损害分析

为了研究DInSAR在矿区沉陷变形动态监测及沉陷区地表高等级道路动态破坏程度分析中的应用,在南屯矿93上10工作面进行了SAR影像差分干涉实验。采用二轨差分的方法获取地表动态下沉值,并绘制沉陷区域的下沉等值线及最大下沉点处的剖面图,得到93上10工作面上方地表的动态沉陷范围和下沉程度,并在此基础上分析工作面上方邹济公路的破坏程度。     

不同回采方式下地表沉陷特征UDEC数值分析

利用UDEC分析了综采和分层开采工作面不同进尺下地表沉陷特征。研究结果表明:下分层开采工作面与综采工作面地表下沉变化趋势基本一致,极值处于采空区的中部偏后位置,但下分层工作面最大下沉值增大约30.9%,下沉系数降低约11.5%;综采工作面下沉速度极值随工作面进尺增加而增大,并向推采方向偏移,而下分层工作面下沉速度极值相对降低;下分层开采工作面比综采工作面的地表水平移动更为剧烈和波动,水平移动正、负极值分别增大约45.2%和63.6%;综采工作面采动影响范围大于分层开采工作面,分层开采工作面下分层开采超前影响角较综采工作面降低约4.38%,边界角降低约1.43%。     

大采宽工作面开采沉陷规律的FLAC~(3D)模拟研究

为得到余吾煤业在大采宽开采条件下的沉陷规律,以便提出切合实际的防治措施,以余吾煤业S1202工作面为研究背景,运用FLAC3D对该工作面的开采沉陷进行模拟分析,得出了地表移动变形规律及其最大值。将FLAC3D模拟工作面停采时得到的地表最大下沉量和水平移动量与现场实测值作对比,结果表明两者相对误差较小,验证了模拟结果的准确性。对余吾煤业及其他矿区大采宽工作面的开采沉陷预测具有借鉴意义。