开采沉陷预计的方法及发展趋势

简要的总结了目前常用的开采沉陷预计方法(经验方法、概率积分法、影响函数法、连续介质力学方法、数值计算方法、相似材料模拟方法等)的特点,应用现状,并对开采沉陷预计的发展趋势作了简单阐述,对矿山开采沉陷预计的生产实践有指导意义。     

鲍店矿区开采沉陷预计参数综合研究

在鲍店矿区不同区域,随着地质条件不同,获得的概率积分法预计参数不同,这给实际工作中预计参数的选取带来极大困难。为此,通过综合分析,建立了鲍店矿区下沉系数、主要影响角正切、拐点偏移距系数、开采影响传播角、水平移动系数等概率积分法预计参数与地质采矿条件之间的对应关系,为矿区今后建(构)筑物下采煤提供了可靠的依据。     

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

利用三维激光扫描技术监测矿区开采沉陷,效率较高,但观测点云数量大、处理困难,目前缺乏成熟的软件进行矿区点云数据分析。为有效处理沉陷区的点云数据并实现沉陷区3D比较、剖面分析和开采沉陷预计参数求取,提出了一种矿区开采沉陷预计的Geomagic法。以某矿为例,首先利用Geomagic Studio软件建立了矿区数字地面模型(Digital terrain model,DTM);其次研究了开采沉陷发生前后的矿区数字地面模型3D对比方法,利用Geomagic Qualify软件分析得到沉陷区地表下沉三维视图;然后对地表下沉三维视图进行了剖面分析,提取走向方向与倾向方向的剖面点下沉值;最后利用剖面点下沉值求取了开采沉陷预计参数,并计算了剖面点的下沉预计值,将下沉预计值与提取的下沉值进行了对比分析,可知下沉拟合准确度达到92%,表明计算出的开采沉陷预计参数具有较高的精度,对于进一步推动三维激光扫描技术在矿区开采沉陷监测预计方面的应用有一定的参考价值。     

矿区开采沉陷预计系统与计算机仿真

针对蒲白矿务局西固镇下煤层开采复杂的采矿、地质条件和建筑物布置情况,运用FLAC3D数值模拟预计和YHL-12预计开采沉陷软件系统,分别对地表移动和变形进行计算与仿真,结果吻合较好,从而确定采用倾向变条带开采方案,为矿井实施有效、可靠和经济的控制开采方法提供了相关参数与理论依据。     

浅析矿井开采沉陷预计与分析

该文以付煤公司3_上、_下1002回采工作面开采为例,对开采沉陷预计与分析进行探讨,简要说明如何通过以现有开采技术条件为基础,实地调查和收集图纸资料,细致研析,形成预计与分析报告,以便选择合理的开采布置方法。     

基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法

为了进一步提高求取开采沉陷预计参数的精度,开展了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法研究。系统地阐述了概率积分模型和Boltzmann函数预计模型预计原理,然后基于变权组合理论,构建了变权PB组合预计模型,该模型属于高度非线性模型,耦合烟花算法,提出了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法。模拟试验结果表明,反演全部参数的平均相对误差约为4.0%,参数中误差约为3.9,拟合下沉和水平移动效果较好,构建方法能够精确可靠地反演开采沉陷预计参数。将本文构建方法、基于概率积分模型的求参方法和基于Boltzmann函数预计模型的求参方法应用到淮南顾桥矿某工作面的开采沉陷预计参数反演中,本文构建方法拟合程度远优于其他两种求参方法,3种方法拟合下沉和水平移动中误差分别约为82,107,100 mm,本文构建方法求参结果为:q=0.99,tanβ=1.90,b=0.42,θ=87.03°,S1=6.29 m,S2=-29.52 m,S3=49.78 m,S4=32.56 m。     

基于MATLAB的开采沉陷预计系统

本文介绍了利用MATLAB开发开采沉陷预计系统的实现方法.主要介绍了开采沉陷预计的数学模型,系统结构、功能、MATLAB在开采沉陷预计分析中的应用及优势.最后,通过实例验证了程序的正确性,预计结果和手算结果吻合,求参数部分观测值和拟合值基本一致,证明了该系统计算结果是可靠的.系统利用MATLAB的图形工具,实现了开采沉陷预计的可视化,与SURFER、GIS等有良好接口,便于后处理和分析.     

开采沉陷动态预计中的流变模型及应用

预计开采期间及结束后地表的移动变形有着重要的实践意义。为了对被损害沉陷区内的建筑物及道路进行彻底维修,需确定地表移动过程完全终止的时间;开采区内公路、桥梁或河道整治工作,需对不同时间的地表下沉量进行较为准确的预计,以便能按时进行维护。此外,解决好地表下沉的动态预计,也可以确定什么时间出现危险,及时采取有效措施,杜绝事故发生。本项研究对于露井联采矿区,井工开采后对地表露天矿的设施及道路等的影响能采取及时有效措施进行处理很具现实意义。对于开采沉陷的静态预计,国内外学者已经做了大量深入细致的研究,但在动态预计方面,仍然没有很好的理论加以解决。本文通过对采场覆岩变形规律的研究,从岩石流变学的角度,建立岩移的流变力学模型,并据此推导出下沉量与时间关系的动态位移方程,结合实测数据进行反分析,求出了时间系数。     

矿区开采沉陷地理信息系统研究

为了突出GIS在矿区开采沉陷中进行实时观测、预计分析和三维空间的可视化显示的巨大优势,提出了以面向对象技术来设计矿区开采沉陷地理信息系统的整体思路和方法。对设计过程中所涉及的关键技术如图形文件的转换、三维模型的构造及平面和剖面图形的自动绘制、数据结构设计、数据库设计进行了阐述。     

矿井开采沉陷预计的误差分析

针对采深达几百米甚至上千米、厚达几米甚至10多米的煤层的大面积开采造成的地表移动变形的特点。对此进行预计是一个非常复杂的问题,常常存在较大误差。因关注问题角度的不同,以及研究手段和方法的差异,各预计方法误差来源不同,大小不等。对各类误差进行分析对比,揭示造成误差的基本原因,并针对性地提出了减小各类预计误差的方法。     

煤矿地表移动三维力学预计模型

针对开采沉陷的力学预计问题,给出预计的力学模型优化的判别准则,并进行了开采沉陷移动值的计算分析,表明本文所提出的方法是可行及最合理的。     

济三煤矿3下煤层开采沉陷预测模型

以综放面支承压力分布规律研究成果为基础,建立了济三煤矿3下煤层开采沉陷预测模型。利用不同深度、不同工作面长度的两个工作面的开采沉陷实测结果耦合,解决了济三煤矿3下煤层开采沉陷预测模型中有关“常数”的确定问题。现场实测证明,所建立的开采沉陷预测模型的预测精度能满足客观实际的要求。     

基于D-InSAR技术和灰色Verhulst模型的矿区沉降监测与预计

针对在地形复杂的矿区沉降观测资料不易获取的问题,将合成孔径雷达差分干涉技术（D-InSAR）与灰色Verhulst模型相结合,提出了一种矿山开采沉陷监测和预计方法。该方法首先对覆盖大柳塔煤矿某工作面的12景TerraSAR-X雷达数据进行D-InSAR处理,获取观测站沉降值;然后根据沉降量与时间的关系建立了基于灰色Verhulst模型的预测函数,对开采沉陷发展规律进行分析。试验结果表明：3个测试点D-InSAR监测数据的绝对和相对误差分别为2.8~15 mm,0.9%~6%;结合灰色Verhulst模型预测的绝对和相对误差分别为3.4~18.8 mm,1.2%~5.7%。上述研究结果进一步表明,所提出的方法可有效弥补矿区沉降实测数据的不足,为实现矿区开采沉陷监测和预计的一体化软件设计提供参考。     

我国开采沉陷动态过程的研究现状与展望

随着灾害意识的增强和防护措施力度的加大,采动地表动态沉陷的预计理论及方法日益得到重视,各种各样的新理论逐渐被应用到开采沉陷动态过程的研究当中。在综合分析大量文献的基础上,对开采沉陷动态过程机理、预计方法等方面的研究现状进行了论述,指出了目前在开采沉陷动态过程研究方面存在的问题及发展方向,对预防或减轻采动损害、确保地表建筑物的安全运行等,具有重要的理论和现实意义。     

基于D-InSAR与概率积分法的开采沉陷监测与预计

为掌握采动区附近高等级公路的变形趋势,针对传统开采沉陷监测方法存在诸多缺陷的问题,将合成孔径雷达技术(D-InSAR)与概率积分法相结合,提出了一种矿山开采沉陷监测与预计方法。该方法首先利用D-InSAR技术对兖州某矿9308工作面进行了监测和分析,并将监测结果与路面水准测量数据进行了对比,然后基于D-InSAR的监测值,求取了9308工作面非充分采动下的概率积分法预计参数,再根据三下采煤规程对参数进行修正得到工作面全采时的预计参数,最后利用修正后的参数预计出工作面全采对附近高等级公路的影响程度。结果表明D-InSAR技术高精度的优势可以为开采沉陷预计提供可靠的监测数据,该方法可以为实现矿山开采沉陷监测与预计一体化提供有力支持。     

CAN总线在采矿塌陷区大型厂房监测系统中的应用

针对采矿塌陷区上建现代大型单层厂房、温室急需进行监测的要求,采用基于CAN总线技术的检测系统方案,通过单片机系统完成沉降数据的采集,实现智能节点的设计。同时采用CAN总线技术,实现数据的实时可靠的传输。再将数据直接传给计算机,进行数据集中分析处理。通过VB制作的监控管理软件,实现温度的查询与实时显示。以唐山马家沟矿区波及区上建设的凤凰花卉温室大棚为对象进行的监测试验表明,该地区塌陷明显,7个月的沉陷达到了几十毫米,最大点可以达到83 mm。本系统改变了传统集散控制系统的检测方式,节省了人力物力,并可以实现实时可靠的检测。     

山区开采地表动态移动变形规律

我国约有1/3的煤矿位于山区,开采造成的山区地表移动变形与平原地区有较大区别。为探究山区开采地表移动变形的时空特征,揭示山区开采地表动态移动变形规律,首先通过分析山区地表移动变形特征,确定了山区开采滑移影响函数,并应用叠加原理构建了顾及山区地形与平原因素的山区地表移动变形预计模型;然后结合Knothe时间函数,推导了山区开采地表动态移动变形预计公式;最后分析了正坡、反坡2种模型的地表动态移动变形规律。采用山西某矿的现场实测数据对山区地表移动变形预计模型进行了验证,取得了较好的一致性。山区开采地表动态移动变形规律的分析,为最大限度确保矿区地表建（构）筑物免于地表动态移动变形破坏提供了技术依据。     

GIS在开采沉陷中的应用探讨

阐述了将地理信息系统 (GIS)引入矿山开采沉陷的重要性。提出了GIS在矿山开采沉陷中应用的总体思路 ;对基于GIS的“三下”采煤方案设计、开采沉陷的环境影响评价以及矿山开采沉陷的预测预报的基本思路和数据结构的组织方式进行了分析 ;分析了GIS在开采沉陷领域应用的关键技术问题。     

矿区DEM的时空模拟与反演方法及其应用研究

为了对矿区地表移动与变形的空间分布规律进行预计与\"再现\",文章提出了数字沉陷模型DSM的概念,分析了其与DTM和DEM的区别与联系,讨论了DSM的构建方法。在此基础上提出了矿区DEM反演的概念,讨论了反演分析原理及其实现方法。然后结合研究区实际例子进行了DSM计算和静态下沉等值曲线表达,最后采用动态移动过程模拟和时空反演模拟方法,根据常村矿矿井南部2002年的DEM构建了该区域2000,1997年的DEM。利用上述方法生成的DEM数据层可以与矿区对应时刻的生态数据图层一起进行GIS空间叠置运算,为分析矿区生态环境采动变化趋势提供数据方法。