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。     

开采沉陷预计概率积分法动态参数研究

本文针对在极不充分采动或不充分采动时概率积分法预计结果与实测结果不符的问题，对具有典型代表性的观测站观测成果进行了分析研究，提出了下沉纱数和水平移动系数的修正公式。     

基于松散层厚影响的概率积分法开采沉陷预计模型

为提高厚松散层开采下概率积分法的预计地表沉陷精度,表明下沉盆地边缘收敛缓慢的问题,基于概率积分法理论提出了新的开采沉陷预计模型,该模型考虑了松散层厚度的影响,引入了松散层影响系数这一新参数。结合淮南潘北矿1212(3)工作面实例验证,研究结果表明:新预计模型比概率积分模型的预计精度高,拟合相对中误差由原来的8%减少到6%;松散层影响系数与主要影响半径呈正相关,两者之间大小关系明确。     

概率积分法在开采沉陷预计中的应用

实践证明,以相邻区域开采实际取得的地表移动参数为依据,运用概率积分法能够较准确地预计开采沉陷数据,指导"三下"开采和煤柱留设。龙固煤矿应用概率积分法对微山湖大堤下煤柱开采进行沉陷预计,以此为指导对微山湖大堤进行采前预加高加固,实现安全开采,既保护了微山湖大堤稳定可靠,又解放了大量煤炭资源。     

基于稳健遗传算法的矿山开采沉陷预计参数反演

概率积分法是我国矿山开采沉陷预计的主要方法,其预计的精度直接取决于参数的准确性,如何利用科学的方法准确地求取预计参数是实际应用中的关键问题。本文针对利用遗传算法反演概率积分法参数时抗粗差能力差的问题,提出将稳健估计与遗传算法相融合的方法,提高反演参数过程中对异值点的抗干扰能力,保证参数求取结果稳健、精确。通过实验得出:单纯采用遗传算法进行参数的反演时,当粗差出现在下沉盆地边缘时,其抗差能力较强;而当粗差出现在拐点处和下沉盆地中心时,其抗差能力较差,反演结果严重偏离理论值,而采用稳健遗传算法可以获得较为稳定、精确的参数。     

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.     

基于Matlab的概率积分法开采沉陷预计参数解算

通过在开采工作面地表建立观测站获取地表变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,从而预计工作面周边或相似开采条件下工作面的开采沉陷并评估和指导开采作业,其前提是精确获取概率积分法开采沉陷预计参数。为此,基于Matlab软件,采用最小二乘法拟合观测点变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,并结合Matlab软件绘图工具开发了集数据载入、坐标转换、参数解算、结果输出、开采沉陷预计及反演为一体的可视化开采沉陷预计系统。以淮南谢桥煤矿11316工作面为例,根据地表移动观测点位移数据解算开采沉陷预计参数并与实测值进行对比分析,结果表明,该系统解算出的开采沉陷预计参数符合两淮矿区开采沉陷的基本规律,反演结果与实测值基本吻合,该系统对于实现矿区开采沉陷高精度预计和反演具有一定的参考价值。     

利用果蝇算法反演概率积分法开采沉陷预计参数

针对概率积分法开采沉陷预计参数反演时存在算法复杂、计算量大等问题,将具有算法简单、计算量小、精度高等特点的果蝇算法引入到概率积分法开采沉陷预计参数反演中,研究了利用果蝇算法反演概率积分法开采沉陷预计参数的基本原理,构造了下沉拟合值与实测值均方差最小的适应度函数模型。结合安徽省某煤矿的实测数据,分别采用果蝇算法、遗传算法以及粒子群算法反演概率积分法开采沉陷预计参数,并以下沉拟合值与实测值的均方差为各算法反演精度的评价标准进行对比分析,结果表明：利用果蝇算法反演出的下沉拟合值与实测值的均方差（33.7 mm）以及相对中误差（1.4%）均小于同类条件下遗传算法、粒子群算法的反演结果,说明果蝇算法适用于反演概率积分法开采沉陷预计参数,对于提高概率积分法开采沉陷预计的精度有一定的参考价值。     

基于MATLAB的开采沉陷预计实验教学系统

虚拟仿真教学系统是开采沉陷学教学的重要辅助手段,尤其是开采沉陷预计、岩层移动及控制等抽象、复杂的知识点教学。本文以MATLAB为开发平台,设计并实现了开采沉陷预计实验教学系统。系统采用GUIDE制作图形用户界面,实现了对开采沉陷预计主要教学内容的动态仿真。系统界面友好,操作简便,将其用于辅助课堂教学,有助于加深学生对开采沉陷预计内容的理解,同时能够激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效果。     

基于ArcGIS的开采沉陷预计分析可视化方法

矿山开采引起的地表移动是一个复杂的动态过程,传统的二维线划图不能全面、准确地表达地表的沉陷信息。基于ArcGIS地统计分析模块对开采沉陷中概率积分法的预计结果进行了分析和处理,实现了开采沉陷的三维立体显示及剖面图的生成,有助于更加直观和深入地研究地表移动情况,为研究开采沉陷规律和提高开采沉陷损害防治技术提供了更加直观有效的技术方法。     

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。     

江西盘古山钨矿区开采沉陷预计的GA-SVA算法

传统矿山开采沉陷监测方法存在耗时较多且精度不高等不足,且难以对矿区开采沉陷发展趋势进行准确预计。以江西盘古山钨矿区为例,将遗传算法(Genetic algorithm,GA)与支持向量机(Support vector machine,SVM)算法相结合,提出了一种基于GA-SVM算法的开采沉陷预计方法。首先利用遗传算法(GA)对支持向量机(SVM)进行选择、变异和交叉,生成精度符合要求的数据集群;然后采用GA-SVM算法对概率积分法开采沉陷预计参数进行了训练,对矿区开采沉陷进行了预计。研究表明:基于GA-SVA算法的开采沉陷预计值与实测值的误差小于5%,基于该算法的预计值构建的矿区数字高程模型(Digital elevation model,DEM)与基于实测数据构建的数字高程模型(DEM)具有高度的一致性,表明利用所提算法预计矿山开采沉陷具有较高的精度。     

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。     

徐楼铁矿地面沉降成因及预测

为深入分析徐楼铁矿地表沉降成因,预测矿区地面沉降规律,首先分析了该矿一期采矿工程地面沉降的发育现状,然后从围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等方面对矿区地面沉降成因进行了讨论,最后基于矿区现有的工程地质资料及地面沉降监测资料,采用概率积分法和曲线拟合法预测了矿区地面沉降范围及沉降量,并对预测结果进行了分析。结果表明：①该矿区地面沉降是围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等因素共同作用的结果;②概率积分法预测的采空沉陷区面积约0.22 km2,矿区主井、副井、风井及采矿工业场地大部分位于预测采空塌陷区内,可能引发的采空区塌陷灾害危险性较大;③曲线拟合结果与实测数据较吻合,可较好地反映矿区沉降的实际情况,精度较高。上述结果进一步表明：近年来,矿区地面沉降量和沉降范围呈剧烈加速的趋势,实测沉降影响范围及沉降量远小于预测结果,可见地表仍有一部分建（构）筑物及设施位于预测沉降范围内,此外,随着二期采矿工程的全面展开,矿区地面沉降量及沉降范围在短期内仍会继续增大。     

基于三角形剖分算法的开采沉陷预计系统设计

矿区沉陷预计是开采沉陷研究的重要内容,现有的开采沉陷预计软件多以矩形剖分为基础,存在对凹多边形工作面适应性差、预计结果准确性低等问题。为此,首先采用VB编程语言,基于三角形剖分模型,以改正后的角点坐标为基础,将开采工作面划分为多个独立的三角形;然后运用概率积分法,采用二重变步长辛卜生算法计算每个三角形区域开采引起的移动变形值;最后将三角形单元预计结果进行叠加,实现多个开采工作面地表沉陷的高精度预计及预计结果的可视化输出。试验结果表明：①基于三角形剖分算法的开采沉陷预计克服了矩形剖分预计中的工作面处理难度大、等效剖分等缺点,在满足工程需要的同时,简化了数据处理流程,预计结果的准确性及可靠性得到了进一步提高。②基于三角形分割模型开发的开采沉陷预计反演一体化系统具有良好的稳定性及实用性,可为“三下”采煤方案优化设计、矿区生态环境保护、矿区土地复垦等提供科学依据,为更好地实现绿色开采服务。     

基于Surfer的金属矿山开采沉陷预测 和三维可视化

以非连续介质模型-概率积分法为原理,结合自主开发的矿山开采沉陷预计系统（MSPS）对六安市某铁矿开采沉陷进行预测研究。通过接口调用Surfer系统,绘制矿区地表盆地等值线图,实现开采沉陷三维可视化表达,验证开采沉陷对该矿及周围地表的影响程度,指导矿山安全生产。     

融合D-InSAR技术与ArcGIS软件 的矿区开采沉陷监测

合成孔径雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）存在卫星重访周期较长的不足,导致矿区开采沉陷监测精度不高,难以适应矿区开采沉陷动态监测的要求。为此,以双鸭山某矿区为例,将D-InSAR技术与ArcGIS软件进行有机结合进行开采沉陷监测分析。首先选择该矿区2014年10-11月3景C波段TerraSAR影像作为干涉影像数据,构成了3个干涉影像对;然后针对In-SAR干涉影像存在的基线误差、大气误差、地形误差以及时间失相关等,以GAMMA软件为平台,通过精细二轨D-InSAR模式,进行干涉影像对配准、基线估计、相位解缠处理,提高D-InSAR干涉影像精度;最后将D-InSAR差分干涉影像与开采平面、开采计划以及水准测量数据进行叠加,分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置,并将D-InSAR差分干涉影像导入ArcGIS软件对矿区开采沉陷进行定量分析。研究表明：干涉影像对1、2、3的时间间隔分别为11,22,33 d,期间矿区的最大沉陷量分别为40,41,45 mm,平均沉陷量为0.86 mm/d,区内同期水准测量获得的沉陷量平均为0.92 mm/d,可见,融合D-InSAR技术与ArcGIS软件的开采沉陷监测方法有一定的精度。     

基于D-InSAR和概率积分法的矿区沉降预计

提出利用D-In SAR技术确定主要影响半径,结合GPS实测值,求取了概率积分法预计参数,预计值与实测值误差在0.25 m之内,实验证明该方法可更好地用于矿区地表形变的沉降预计。