金属矿山崩落法开采顶板围岩崩落机理与塌陷规律

以湖北程潮铁矿西区开采为工程背景,首先结合2个钻孔实时监测的顶板围岩崩落曲线、矿体赋存条件、地层结构和钻孔岩芯资料,揭示顶板围岩崩落过程的基本特点和机理。其次建立了103个沉降点和55个水平位移点的地表塌陷监测系统,通过对15个月观测资料,特别是对沉降量、沉降速率和水平位移量与时间曲线的关系,以及沉降漏斗发展过程剖面图分析,总结出西区地表变形的量值特征和一般规律。初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律。     

冬瓜山铜矿老鸦岭矿段地表沉降监测

冬瓜山铜矿老鸦岭矿段经过多年开采已经进入到残矿回收阶段,遗留了大量采空区,存在地表塌陷的风险。为此,采用GPS监测系统观测地表沉降变形,通过分析各个监测站的实时监测数据评价采空区的稳定性并进行现场调查,结果表明,地表沉降GPS监测系统能够有效监测采空区的稳定性。     

PSI技术在北京城区地表沉降形变监测中的应用研究

针对DIn SAR技术中时间、空间失相关及大气延迟等问题引起的In SAR技术对地表沉陷变形监测的影响,研究了应用永久散射体差分干涉测量(PSI)技术特点及在地面沉陷变形监测应用中的优势,通过利用PSI技术对北京地区进行地表沉降监测方法的研究和应用,获得了监测区大量PS点的沉降速率,生成了监测区的沉降位移图,结合监测区的地表沉降特征与地质环境监测成果,分析了地下水位与沉降量变化的关系,得出了研究期间监测区域地表的沉降成因,这对分析北京地区地表沉降规律具有一定的指导意义。     

基于多轨道SAR的老采空区地表三维形变监测

为解决单一轨道DInSAR(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术难以获取地表三维形变,老采空区上方地基稳定性评价缺乏地表变形监测资料等问题,研究了一种基于多轨道SAR影像的老采空区地表三维形变监测方法。该方法利用2种卫星传感器PALSAR和ASAR拍摄的3个轨道SAR影像,采用传统的DInSAR技术获取地表3组视线向的地表变形。采用插值方法将3组地表变形归化到相同时间间隔。运用最小二乘原理将视线向变形分解到竖直、东西和南北方向以建立地表三维形变场。与地表14个水准点的实测数据对比结果表明:本文算法获取的地表竖向沉降均方根误差为±1 mm,优于传统忽略地表水平变形计算地表沉降的方法。     

琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究#br#

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建（构）筑物造成的影响,建立了地表地形和地下开采模型,采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟,得出地表最大沉降值为48.4 mm,且各个沉降区域分布扩展较为均匀,倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法,通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据,对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm,辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明,沉降最大区域附近属于均匀变形,开采对地表建(构)筑物安全影响较小,同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

大红山铁矿工程地质灾害综合防治措施研究

大红山铁矿是一座特大型的露天地下联合开采矿山。针对崩落法开采厚大缓倾斜深部矿体导致的上覆岩层与地表地质灾害,提出并实施了一整套相应的综合防治措施,包括上覆岩层微震监测系统、沉降变形实时自动监测报警系统,地表变形监测系统,以及主采区顶板硐室爆破强制落顶、地表塌陷范围警戒和塌陷坑回填治理措施等。通过综合防治,有效避免和消除了上覆岩层的工程与地表地质灾害,取得了安全生产的良好效果。     

琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建(构)筑物造成的影响,建立了地表地形和地下开采模型,采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟,得出地表最大沉降值为48.4 mm,且各个沉降区域分布扩展较为均匀,倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法,通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据,对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm,辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明,沉降最大区域附近属于均匀变形,开采对地表建(构)筑物安全影响较小,同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

三维激光扫描技术在华亭东峡煤矿塌陷区监测中的应用

三维激光扫描技术可以获取被测区域的真实数字地表模型,能够以面状形式整体反应塌陷区的变形趋势,因此,在形变监测中的应用日益广泛。文中利用三维激光扫描技术所获取的两期点云数据进行叠加,所提取的特征点形变量与GNSS监测点成果吻合较好,验证了三维激光扫描技术监测应用的可行性和可靠性。同时,利用获取的典型监测断面和塌陷区沉降等值线图精确划定了塌陷活跃区的范围和沉降幅度,为塌陷区形变机理研究提供了科学依据。     

钟祥市某治理区岩溶地面塌陷监测与评价分析

在查明钟祥市某地存在的岩溶地面塌陷地质灾害问题和潜在危害,开展治理工程的基础上,建立了治理区GPS (位移)变形监测网、水准(沉降)变形监测网及地下水动态监测网。利用监测网的监测数据,基于Surfer绘图软件绘制位移等值线图、沉降等值线图及地下水位等值线图,分析治理区地表变形特征,预测岩溶地面塌陷发展趋势;经过治理后,治理区场地稳定性得到较大改善,治理效果初显成效。     

某采空区地表沉降规律三维可视化处理与分析

采用莱卡全站仪和GPS相结合的方法,对采空区地表进行水平位移监测,并采用三角高程法监测空区地表垂直位移,从而获得空区地表水平位移值及下沉累积值等。在此基础上,借助SURFER软件对采空区地表变形数据进行三维处理,绘制出地表沉降三维表面图、地表沉降三维切片图、地表监测点布置张贴图。直观形象地反映了地表变化形态、变形范围、沉降大小、变形趋势等,并基于地表移动破坏形式、地表水平位移值及下沉累积值,给出具体分析结果及相关建议。     

基于SBAS-InSAR的大采深条带开采地表沉降监测与特征分析

矿区地下开采造成地表不同程度的沉降,引发安全隐患,InSAR技术是地表变形监测 的重要手段之一。项目利用31景Sentinel-1A影像,基于SBAS-InSAR技术,通过去除地形误差、轨 道误差及大气延迟误差等,获得下沉盆地年平均沉降速率达到61 mm/a,最大沉降127 mm,整体呈 现下沉趋势,不均匀沉降较为明显,局部区域沉降量持续增大。统计下沉盆地沉降面积发现,沉 降量大于100 mm的沉降面积达到0.32 km2,累计沉降面积达到4.33 km2,沉降面积呈现逐渐增加 的趋势;将SBAS-InSAR结果与水准数据对比分析,均误差为2.9 mm,两者结果基本吻合。从SBAS 结果提取研究区下沉盆地的剖面时序沉降信息并做高斯曲线拟合,曲线形态与开采沉陷概率积分 法特征一致。研究表明：基于SBAS-InSAR在大采深条带开采矿区地表变形监测中是可行的,受条 带工作面开采的影响,引发相邻老采空区持续发生沉降,地表变形较小,地表移动范围大, SBAS-InSAR可以有效得到全盆地、全要素地表变形信息,为类似矿区开采沉陷高精度监测提供参 考。     

河流下伏采空区地表沉降规律及处治技术研究

以西石门铁矿为工程背景,采用物探、监测、数值计算等方法,开展河流下伏采空区地表沉降规律研究,提出采用“补偿法”的技术措施治理河床不均匀沉降。主要研究结论如下：采用可控源音频大地电磁法可将研究区域划分为沉陷区、危险区和低电阻异常区,其中,低电阻异常区为采空区或矿体的表现;水平挤压构造应力致使地表形成椭圆形沉陷盆地,其存在增加了地表移动盆地的范围;水平挤压构造应力降低了开采最大沉降量,但使累计沉降量呈现出“突发式”增长模式;“补偿法”永久治理措施中,防渗加固主体结构包括刚性防水层、柔性防水层及抗冲刷层,可随河床沉陷而下沉,最终填平矿体开采造成的地表不均匀沉陷。     

基于D-InSAR技术和改进GM（1，1）模型的矿区沉降监测与预计

针对矿区地下资源大规模开采引发的地表沉陷,以淮北矿业集团袁二煤矿为试验区,联合合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术与灰色模型（GM（1,1））,建立了描述下沉量与时间关系的改进灰色模型,实现了地表沉降监测和预计的一体化。首先,基于哨兵一号A卫星（Sentinel-1A）影像,采用D-InSAR技术监测地面动态沉降过程,获得了2017年11月16日—2018年1月27日期间的时间序列沉降形变图;然后,依据所获取的各时间序列沉降量,建立了改进GM（1,1）的补偿最小二乘法估计半参数模型（BGM（1,1））和赋相对权重的补偿最小二乘法估计半参数模型（WGM（1,1））方程,实现了沉降值的拟合与预计。试验表明：D-InSAR技术在矿区地面沉降动态监测中具有明显优势,且其监测精度达毫米级;BGM（1,1）和WGM（1,1）预计模型均可弥补经典GM（1,1）模型的不足,结合WGM（1,1）预测的4个试验点的相对误差为1.99%~26.64%,可为矿区地面沉陷动态监测以及后续治理提供理论依据,具有一定的预警作用和借鉴意义。     

油气输送管道过采矿塌陷区应急治理措施

随着我国长输油气管道建设里程的不断增加,越来越多的管道通过了矿产探矿区、采矿区和采空区,这些地区以后均有可能会因地下矿产的过度开采造成不同程度的地面沉陷、地表开裂,进而对埋地输油气管道造成破坏。为了保障这些地区管道安全,需要对不同采空区情况提出适宜的治理措施,这对于采空区管道而言属于需要进一步研究的新课题。以蒲县—河津输气管道遭受的采空塌陷地质灾害为例,通过建立采空区沉降监测系统和开展管道应力状态分析校核等手段,综合物理勘测、现场监测数据分析、专家经验、管道应力计算分析以及采空区地质安全评价,采取管沟开挖、截排水、焊缝保护、适时抬管、降压输气、监测预警等应急措施,有效降低了管道遭受危害风险,保障了管道安全运营。     

金川龙首矿充填采矿与地表沉降规律探讨

金川龙首矿采用下向水平分层六角形进路式充填采矿法,采用双中段大盘区同时回采的模式。应用FLAC^3D数值分析软件,探讨了龙首矿进路式采矿及充填对地表下沉的影响规律。通过对开挖区地表11个监测点的位移监控,得出了地表变形不仅存在着沉降运动,还伴随着复杂的拱起变形等结论,同时探讨了矿山应重点监测区域,为防止地表大范围变形破坏提供了理论依据与技术指导方向。     

采空区地表不均匀沉降规律监测分析研究

本文通过采空区实测数据和理论分析相结合,选取开采区上方存在的重要建筑物布设监测点,包括应急处理之后周边可能发生不均匀沉降的建筑物和InSAR计算筛选出的沉降较大的建筑物进行自动化沉降监测。采用自动化监测设备实时观测地面监测点的高程和地面沉降变化,分析沉降量的变化、曲线的走向和趋势以及应力变化对附着物的破坏程度;再对建筑物沉降监测设定报警值,分析监测数据是否存在超警情况。对采空区沉降规律监测分析有助于更好地指导矿区的开采以及采空区的二次开发利用或回填,为采空区上方进行生产活动和居住提供安全分析。     

Monitoring rock mass transformation under induced movements

The article reports the underground mining-induced movement monitoring using a combination of geodesy survey and geophysical exploration methods in Vysokogorsky Iron Ore Mine where a geodynamic movement has occurred. The geodesy survey methods are the conventional observation of the daylight surface deformation and the spectral seismic profiling of changes in the undermined rock mass structure. The monitoring objective was to find spatial parameters of disintegrated rock zone, to make recommendations on continuing mining operations in the subsidence trough zone where protected objects are situated, and to identify causes of the enclosing rock instability.     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

综合GPS技术与灰色模型的西郝庄铁矿开采沉陷预计

矿区开采产生的空区易引发地表沉陷、塌陷等一系列地质灾害问题,严重威胁矿区及周边生态环境。以西郝庄铁矿为例,在分析矿区地质特征的基础上,基于GPS监测技术原理,构建了西郝庄铁矿地表沉陷监测网;然后采用该GPS沉陷监测网获取的监测数据,基于灰色理论构建了G（1,1）沉陷预计模型,给出了监测点的沉陷预计公式;最后通过Matlab软件构建了矿区数字高程模型,并对矿区地表沉陷较严重的部位进行了预计。研究表明：①矿区大部分区域的累计沉陷值基本小于40 mm,发生地面塌陷的可能性较小,CD3#、CD4#、CD5#、CD6#点附近沉陷值较大,约60 mm;②G（1,1）模型的预计值与实测值的误差分别为1.38%（CD3#点）、0.56%（CD9#点）,预计值和实测值构建的矿区数字高程模型基本一致,表明G（1,1）模型对于矿区开采沉陷的预计有一定的精度。