现代遥感技术在矿区地表沉降中的应用

采用D-InSAR技术获取了徐州矿区某井的地表沉降数据,通过对不同时期监测结果的对比,证明了D-InSAR结果的正确性,该结果对城市及矿区地表沉降监测具有一定的借鉴意义。     

L波段D-InSAR在矿区地面沉降监测中的应用

合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)是目前矿区地面沉降监测的常用技术之一,阐述与分析了基于GAMMA的双轨D-InSAR技术的数据处理流程及其关键技术,对三景L波段的ALOS PALSAR雷达影像进行处理,得到兖州矿区地面沉降图。借助Arcgis、ENVI等对研究区2007-12-02—2008-02-06、2008-02-06—2008-03-23的沉降进行详细对比分析,得到其沉降分布图、东滩矿区地面沉降图、剖面图、部分特征点的沉降情况等。研究结果表明,利用L波段双轨D-InSAR技术可以对矿区的地面沉降位置、分布、沉降量等信息进行直观、详细地对比分析和重现,为DInSAR技术监测矿区地面沉降的应用与分析提供新的思路。     

基于D-InSAR技术的葛亭煤矿地面沉降监测研究

为了为矿区安全开采和塌陷区环境综合治理提供科学依据,利用精细的D-InSAR技术对7景ENVISAT ASAR影像进行处理,获得了2004～2005年和2008～2009年葛亭煤矿多期地面沉降分布图。然后将D-InSAR结果导入GIS中做后处理,叠加0.25m分辨率的数字正射影像图(DOM)和开采平面图等来分析地面沉降,并以剖面图、3D可视图等进行显示。通过多期结果的相互验证,并与水准资料进行了比较。结果表明,D-InSAR结果可以清楚可靠地给出矿区沉降区域分布和演化,并且获得的矿区沉降范围和位置与实际基本吻合,沉降幅度较小的区域在数量级上和水准资料一致,而最大沉降量出现偏差,这是由于高形变梯度引起了干涉图的完全失相关,超出了D-InSAR技术形变探测的能力范围。     

基于D-InSAR的大通煤矿地表形变监测应用研究

本文以大通煤矿地表形变监测为依托,利用雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术,获得2013-10至2014-04连续五期的SAR影像监测图,在6个月间隔里出现了2处沉降漏斗区域,并且沉降漏斗区域与矿区分布一致,并与GPS形变监测相互对比,发现两种监测方法结果相互符合,说明D-InSAR能够有效监测矿区地表形变。     

小基线集技术监测矿区地表沉降分析

本文收集了7景江西省丰城市某煤矿的日本L波段PALSAR卫星雷达数据,采用雷达干涉测量技术中的小基线集(SBAS)方法监测该煤矿的地表沉降。处理过程中选择空间基线小于700m的短基线干涉像对生成矿区差分干涉图,高相干点目标的选择以平均相干系数大于且等于0.3的像元为对象,通过高相干点采用奇异值分解法对相位形变序列解算,得到该煤矿不同时间段的沉降量,从而反映该矿区的地表沉降演变情况。通过实验结果得出:SBAS技术克服了传统D-InSAR技术失相干的问题,能够获取矿区地表在时间维上的连续形变场,显示矿区开采沉陷不同时间段的地表沉降特征,提高监测结果的精度和可靠性。     

基于二轨法D-InSAR技术监测地表沉降

基于地表沉降监测在日常城市建设中日益重要,考虑到D-InSAR技术相比于传统监测手段具有高精度、大面积的优点。基于二轨法与D-InSAR技术结合的方法应用于地表沉降监测,结合GAMMA软件各模块的功能及相关程序,以某沉降地区实验区域,将获取的沉降信息与预测软件的预计结果进行定量分析,并与传统监测方法得到的沉降数据进行定量对比验证,最终实例数据证明了D-InSAR技术在地表沉降监测中的可行性与适用性。     

基于GPS与D-InSAR融合技术的矿区沉降监测

采用GPS与D-InSAR融合技术进行地面形变监测具有重要的研究意义。本文在较系统地分析GPS与D-In-SAR的技术特点与互补性以及矿区开采沉陷特点的基础上,探讨了GPS与D-InSAR技术融合的理论和方法,特别是利用GPS与InSAR数据融合建立大气延迟改正模型的方法和改善InSAR相位解缠算法。最后分析了利用GP...     

InSAR监测技术在鹰手营子矿区稳定性分析中的应用

围绕鹰手营子矿区采矿塌陷状况,利用常规D-InSAR技术获取监测数据,对该矿区的地表稳定性进行了分析,研究结果表明,汪家庄镇以南、以西区域为欠稳定区,汪家庄镇东北即拟建主厂区一带为基本稳定区。     

SBAS InSAR技术在矿区地面沉降监测中的应用

基于SBAS InSAR技术在大区域、长时间地表形变监测中的优势,分析了SBAS InSAR的技术原理和数据处理流程。利用该技术对覆盖滕州市附近矿区的12景ENVISAT ASAR影像进行处理,获取了矿区2009年1月20日—2010年10月12日的沉降速率和累积沉降量等信息,较为直观地展现了各成像时刻的沉降状况。结果表明:煤矿较多的欢城镇、西岗镇及鲍沟镇等均有较大沉降发生,累积沉降最大可达80mm,沉降速率最大达到58mm/a。     

云南漾濞5.21地震诱发地表形变的D-InSAR快速探测分析

2021年5月21日云南漾濞县发生M_S6.4级地震,为快速了解和掌握地震对地表形变造成的影响,利用Sentinel-1卫星获取的两景震前和震后的降轨数据,采用二轨法D-InSAR差分技术,对云南漾濞5.21 M_S6.4地震诱发的地表变化进行快速探测,识别出4个较大的形变区域,探测出此次地震造成卫星视线方向(LOS)的最大地表抬升值和沉降值分别为8.8 cm和8.0 cm,初步发现卫星视线方向(LOS)地表形变变化最大的区域主要分布在最大震级震中的东南侧。最后结合余震分布信息的空间叠加和典型形变区的剖面图绘制及曲线特征,对典型形变区进行定量分析,结果表明利用D-InSAR探测出的形变区与余震点位具有较大的空间关联性,实证了利用D-InSAR差分技术,对地震诱发的地表形变进行快速探测的可行性。     

基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法研究

 为了解决D-InSAR技术不能全面监测煤矿开采引起的地表移动与变形问题,综合运用理论推导和模拟实验方法,开展基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形的方法研究,主要取得如下成果：(1) 融合近水平、缓倾斜煤层开采沉陷规律和D-InSAR技术,建立任意像元任意方向下沉、倾斜、水平移动、水平变形和曲率变形的计算模型及其推广模型。模拟实验结果表明,在模拟地质采矿条件和影像分辨率10 m条件下,任意像元移动变形模型提取精度为：① SN,EW向倾斜计算误差分别为±0.03和±0.02 mm/m;② SN,EW向水平移动计算误差分别为±1.6和±1.3 mm;③ SN,EW向水平变形计算误差分别为±0.04和±0.03 mm/m;④ SN,EW向曲率计算误差分别为±0.001和±0.001 mm/m2。模型精度满足矿山开采沉陷监测要求。(2) 利用构建的基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法,提取了20120105～20120116期间,南屯煤矿9310工作面开采引起的SN,EW向采动地表移动与变形。研究成果对矿山开采沉陷D-InSAR监测具有重要参考价值。     

采煤塌陷区规划的景观策略与方法——以山西司马矿景观生态规划为例

以景观为切入点,探讨煤矿塌陷区规划中景观策略的综合效应及技术手段,从应用方法上为煤矿塌陷区的治理提供新的思路和解决途径。结合山西司马矿景观生态规划实例,从整体的景观格局规划到具体的生态适应设计,提出了煤矿塌陷区复合生态系统恢复的景观方法。     

Combined prediction model for mining subsidence in coal mining areas covered with thick alluvial soil layer

The entire overburden stratum above a coal mining area is considered to be composed of an alluvial soil layer and a bedrock layer. In underground mining, alluvial soil has a major effect on ground subsidence. This effect is especially significant and not negligible when the alluvial soil accounts for a large proportion in the entire overlying stratum of coal mining areas covered with thick alluvial soil (CMATASs). In this study, the applicability of the most popular probability integral method (PIM) used for CMATASs was analyzed, and it was found that the PIM is not suitable for ground subsidence prediction in CMATASs for two main reasons: (1) the subsidence basin range predicted by the PIM was smaller than the measured range; thus, the predicted basin converged more rapidly than the measured basin at the edges. (2) Poor fitting results were obtained at the subsidence basin edge. The mechanism of mining subsidence in CMATASs and the reasons why the PIM is not suitable for CMATASs were investigated in terms of the internal deformation and crack (void) distribution within the rock mass induced by underground coal mining. The results indicate that the alluvial soil is compacted and then subsides under vertical compression deformation, which increases ground subsidence. The bedrock is subjected to the weight/load of the thick alluvial soil layer. Because of the vertical compression deformation inside the rock, its internal voids (spaces) are compacted; thus, the replaced voids (spaces) are transferred to the ground surface, resulting in an increase in ground subsidence. However, the effect of the alluvial soil on ground subsidence cannot be detected by the PIM; moreover, the PIM is unable to represent the mechanism of the mining subsidence in CMATASs. Thus, the PIM cannot be used for predicting subsidence in CMATASs. To precisely calculate subsidence in CMATASs, we propose a combined prediction model (CPM) for mining subsidence in CMATASs based on soil mechanics and stochastic medium theory. The new CPM was applied to the mining process in the Huainan Coal Mining Area. The calculation results show that subsidence predicted by the CPM better fits the measured subsidence values, with a relative error of 4.9%, and that the fitting accuracy is improved by 18% compared to the relative error of the PIM (6.0%). Thus, the proposed CPM is more suitable for predicting ground subsidence caused by underground coal mining in CMATASs, and can be used to provide more accurate predictions for ground subsidence in similar coal mining areas.     

基于采煤塌陷区的蓄洪区开发利用模式探讨——以淮南市张集矿为例

伴随着我国经济的快速发展,煤炭等各种资源开采工程活动频繁,开采的范围越来越广、强度越来越深,塌陷范围越来越大,给矿山环境造成了十分严重的危害。本文根据淮南采煤塌陷区的现状,结合该区的地理和水文条件以及塌陷区的时空演变特征,从城市规划的角度出发,探讨将采煤塌陷区建设为新型蓄洪区的可行性。在对淮南张集矿塌陷区实地调查的基础上,利用ArcGIS建立张集矿采煤塌陷区改造蓄洪区的条件评价系统,同时作为库容计算的主要工具,结合采煤塌陷区的相关资料,论证新型蓄洪区的开发利用模式。     

Surface subsidence prediction method of backfill-strip mining in coal mining

Intensive and massive coal mining causes a series of geological hazards and environmental problems, especially surface subsidence. In recent years, backfill-strip mining has been applied to control mining subsidence in order to realize sustainable development of the mining environment. To accurately predict the surface subsidence of backfill-strip mining, a prediction method of subsidence superposition of backfill-strip mining is proposed on the basis of the traditional probability integral method prediction model. In analyzing the distribution of the actual subsidence space, the surface subsidence problem of backfill-strip mining can be regarded as the superposition of surface subsidence caused by backfill mining and strip mining. Then, the appropriate prediction parameters will be chosen, and the surface subsidence caused by the backfill mining and strip mining will be predicted separately. The surface subsidence values of the backfill-strip mining are equal to the superposition subsidence values predicted by the backfill mining and strip mining prediction method at the same surface location. A similar material model and a numerical simulation model have been built to verify the feasibility and accuracy of the superposition prediction method. The comparison results of the surface subsidence values show that the superposition surface subsidence prediction method is reasonable. The average relative error of this superposition prediction method is less than 6.7%, and its accuracy is 3.9%~11.4% higher than that of the conventional prediction method. The superposition prediction method can satisfy the precision requirement of engineering applications. This study provides a scientific technical reference for safe mining engineering design and surface disaster protection for backfill-strip mining.

     

采动区建筑物的保护措施研究

阐述了地下开采引起的不同地表变形形式对建筑物的危害,探讨了采动区建筑物的抗变形设计及其保护措施,对采动区建筑物保护提出了今后工作和研究的建议,进而拓宽了地下开采后地面建筑物保护研究的思路。     

基于高分影像数据的采空区塌陷发展与治理研究——以邳州某石膏矿塌陷集中区为例

采空塌陷是苏北地区石膏矿产区最主要的地质灾害隐患,采空塌陷毁坏耕地和村庄,对矿区内人民生命财产安全造成危害。在以往地质工作的基础上,结合四期高分辨率遥感影像,采用ArcGIS平台人机交互的解译方法,查明了研究区内因石膏矿开采引发的采空塌陷特征、历年采空塌陷区面积、治理面积变化情况及发展趋势,分析其治理方式和治理效果,并提出存在问题和防治建议。