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。     

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。     

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.     

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。     

DTM在开采沉陷可视化预计中的应用研究

以开采沉陷为研究对象，提出了将数字地面模型DTM(Digital Terrain Model)用于地表移动变形可视化预计的意义、DTM构造的思路和方法，以及将DTM用于开采沉陷可视化预计的应用进行了研究。     

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。     

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。     

矿区高压线塔基础沉降动态预计与监测

为确保开采沉陷区高压线路正常运行,研究了某矿区高压线塔基础沉降预计和监测方法。首先基于概率积分法地表下沉动态预计原理,设计了高压线塔基础沉降动态预计方法,预计了不同时段输电线塔基础中心点的下沉值和倾斜值,并根据高压线路运行的相关规范,分析了高压线塔的安全等级;然后采用GPS-RTK技术对研究区高压线塔基础点进行了位移监测,并提出了一种基于平面拟合原理的高压线塔基础倾斜值计算方法;最后将高压线塔基础中心点的实测值（下沉值、倾斜值）与预计值（下沉值、倾斜值）进行对比,进一步分析了预计方法的可行性。试验结果表明：受GPS-RTK技术观测精度的影响,在下沉盆地中心附近高压线塔基础中心点的预计值（下沉值、倾斜值）与实测值（下沉值、倾斜值）较接近,而在下沉盆地边缘附近高压线塔基础中心点的预计值（下沉值、倾斜值）与实测值（下沉值、倾斜值）偏差较大,表明开采沉陷区高压线塔基础变形动态预计与监测方法切实可行,但在条件允许的情况下,建议采用精度优于RTK技术的方法对下沉盆地边缘附近的高压线塔进行变形监测。     

开采沉陷预测参数的稳健统计分析

由于观测及地质采矿条件等方面的原因，开采沉陷监测数据有时会有较多的异值，而目前这类数据处理方法所依据的准则基本均为最小二乘法，这样有可能致使结果精度低，可靠性差甚至出现错误，为此，根据我国实际，研究了开采沉陷预测参数的稳健统计分析问题，推导了有关公式，编制了计算程序，进行了大量的实际计算与模拟，收到了较好的成效。     

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。     

开采沉陷对矿区土地资源的采动效应研究

基于生态场理论和GIS技术研究矿区土地资源的采动效应。首先介绍了采动土壤特性测算、采动变化规律分析及土壤采动损害评价的程序方法;然后叙述了采用RS和GIS空间分析技术对土地资源各采动生态位指标进行量化,并基于生态场理论和开采沉陷学分析土地资源的采动空间分异特征、采动累积效应及其延迟效应的过程。对山西潞安集团五阳矿井采煤沉陷区的实例分析表明,耕地土壤特性与开采沉陷明显相关,1997年至2002年间采动生态元耕地和植被覆盖率上升而建设用地覆盖率下降,研究区土壤侵蚀以轻度和中度为主且明显存在采动延迟,土地利用集约度指数终采后10 a逐步进入稳定期,各地类的流失与来源组成趋于稳定,说明土地利用方式摆脱采动影响并进入新的动态平衡状态。     

开采沉陷预计与控制仿真试验教学系统

仿真教学是计算机辅助教学的高级阶段。从传统教学的不足与仿真教学的优点入手,针对传统矿山开采沉陷课程教学,以提高教学效果为目的,开发了基于VB的开采沉陷预计与控制仿真试验教学系统,将仿真教学引入到矿山开采沉陷学教学过程中。在论述系统开发原理及功能设计的基础上,详细介绍了系统3大模块——地表移动变形分析模块、动态演示模块及开采沉陷控制技术模块的功能与特点。基于本系统,通过人机交互界面与系统进行交流,可以让学生充分理解并掌握地表及岩层破坏机理,开采沉陷预计、开采沉陷防治等重点内容,从而有效提高教学质量和效果。教学实践表明,将计算机仿真教学纳入到矿山开采沉陷学教学过程中,可以极大地提高学生理解能力,培养学生的学习兴趣。     

模糊关系方程法在矿山开采沉陷最大下沉值预测中的应用

为了准确预测矿山开采沉陷的最大下沉值,利用模糊数学理论和方法,建立地表最大下沉值与影响下沉的诸因素之间的模糊关系方程,并使用Fuzzy矩阵转换法找出了各指标之间的模糊关系,根据工作面的各影响因素指标,求解得到预计工作面地表最大下沉值。采用某矿区实测资料对模型进行验证,预计结果最大相对误差9%,可以满足矿山开采沉陷预测的要求。研究成果表明模糊关系方程法可以准确地预计煤矿开采沉陷地表最大下沉值,为矿区开采沉陷预测提供了一种新的方法。     

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。