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。     

关闭矿井次生沉陷监测、预测与稳定性评价研究进展和展望

近年来由于部分矿区煤炭资源枯竭和国家去产能政策的出台，大量矿井被关闭。矿井关闭后，采动破裂岩体在应力、地下水等多种因素的作用下发生风化劣化、强度降低，将改变废弃采空区内破裂岩体的应力和承载能力，导致地表发生二次形变或多次形变，这种由非直接采动引起的覆岩及地表沉陷，称为次生沉陷，将对地表工程建设和人民生命财产安全造成巨大的潜在威胁。在回顾关闭矿井发展历史的基础上，首先阐述了关闭矿井的地理分布，之后分别对关闭矿井次生沉陷监测、预测方法和煤柱稳定性评价方法等方面展开综述，最后对关闭矿井次生沉陷灾害研究存在的问题和研究热点进行了展望。研究结果表明：(1)目前我国关闭矿井数量众多，仅在2016—2020年间就退出5 243处，退出产能87 538万t。(2)常规的关闭矿井沉陷监测方法虽然精度高，但存在工作量大、费用高、难以获取面域信息等缺陷，而基于InSAR技术的地表沉陷监测不仅可以获取高精度、大范围当下时间序列形变信息，还可以对已发生形变进行溯源监测，基于时域反射计和微震监测仪的地下岩层移动变形监测可以实时、高密度获取岩层移动形变信息。(3)对于复杂地质采矿条件，数值模拟法预测的关闭矿井地表次...     

基于PS-InSAR的曹妃甸填海区域形变监测

文中利用20景Sentinel_1A影像,采用PS-InSAR技术对唐山市曹妃甸区填海区域进行地表形变监测,得到了该研究区域的年平均沉降速率及累积沉降量等地表形变结果。结果显示:该区域最大的年平均沉降速率达到了-26.55 876 mm/a,最大的总累积沉降量为-379.439 358 mm,主要是靠近海域位置的地表沉降。     

矿区全尺度梯度地表形变监测的LEV-InSAR模型

针对合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术无法准确提取矿区大梯度地表形变信息这一问题,提出了一种融合水准数据的D-InSAR矿区全尺度梯度地表形变监测方法(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar Method Based on Leveling Data Fusion,LEV-InSAR),并以山西省长治市霍尔辛赫矿区3501工作面作为试验区域,以9景哨兵1号影像和部分同时期水准数据作为研究数据,采用LEV-InSAR模型对该区的地表形变进行了监测。试验结果表明:LEV-InSAR模型监测结果与观测线水准实测结果基本吻合,累计下沉误差最大为41 mm,其倾向线和走向线水准观测点均方根误差分别为10.2 mm和14.9 mm,平均相对误差分别为14.4%和26.6%。LEV-InSAR模型在一定程度上恢复了研究区内大梯度形变区域的形变量,实现了矿区全尺度梯度地表形变监测,验证了该监测方法的可行性和适用性。     

基于多阈值目标提取的时序InSAR矿区地表沉降监测研究

传统SBAS-InSAR方法进行地表沉降监测时需人工选取目标点的方法进行轨道精炼与沉降反演。但在环境复杂的矿区,很难通过人工选取到稳定的目标点,使得其应用存在诸多局限性。因此提出一种基于多阈值目标提取的SBAS-InSAR矿区地表沉降监测方法,在SBAS-InSAR技术的基础上,设定离差阈值参数,区域窗口阈值参数与相干性阈值参数来提取地面较为稳定的目标点。将该方法与传统SBAS-InSAR方法应用到实际案例中,获取研究区地表沉降监测结果进行时序分析并对比验证。研究结果表明：①矿区内存在三处开采沉陷区,且开采沉陷区位置与该煤矿开采工作区一致,最大年平均沉降速率为-156 mm/a,最大沉降量为-376 mm。②两种方法矿区沉降绝对平均差值不超过12 mm,说明多阈值目标提取的SBAS方法可有效克服传统SBAS-InSAR存在的局限性,同时还能保证较高的精度,在矿区地表沉降监测中更具有优势。     

郓城矿区地表形变时空演变DS-InSAR监测

郓城地区煤炭储量丰富,地下煤矿的大量开采导致地面出现不同程度的沉降,为了更好地掌握郓城矿区地表形变的时空演变特征,利用融合分布式目标的时序差分干涉测量(DSInSAR)技术和2018年1月至2019年11月期间获取55景Sentinel-1A雷达影像对郓城矿区进行了地表形变监测。结果表明:DS-InSAR技术能有效地提取到分布在裸地和稀疏低矮植被区的分布式目标,可显著提升矿区监测点数量且其分布更加均匀,能够更加全面地反映了郓城矿区地表形变空间分布;形变分布图显示郓城矿区内李楼、郭屯煤矿形变量级较大,年最大沉降量可达100 mm,彭庄、赵楼煤矿地表形变较小,且不同年份沉降中心差异主要与郓城矿区地下开采活动变化密切相关。     

基于SBAS-InSAR技术的采空区残余变形规律分析

针对传统测量技术存在观测周期长、人力成本高等问题,以及雷达差分干涉测量技术易受时空失相关、大气相位延迟等影响,本文采用小基线集技术(SBAS-InSAR)对24景Sentinel-1A影像进行时序处理,探讨了SBAS-InSAR技术的可行性,并分析了采空区残余变形的规律。将SBAS处理得到的结果与水准测量获得的累计沉降值进行对比发现,两种方法得到的结果在趋势上完全一致,所有点的平均均方根误差和标准差分别为11.05 mm和20.22 mm。分析研究区域的沉降情况发现,90209工作面沉降最为明显,累计沉降值最大达到32 mm, 90208工作面和90207工作面累计沉降值最大达到13 mm, 90105工作面累计沉降值最大达到8 mm, 9101工作面沉降值接近于0。90209工作面的下沉速率最大达到88 mm/a, 90208工作面的下沉速率最大达到59 mm/a。提取6个沉降较为明显的点进行时序分析,发现90209工作面内点的下沉符合二次相关关系,而90208工作面内点的下沉符合线性关系。研究表明,采空区残余变形的沉降速率在逐渐减小,在开采结束后5 a以上,残余变形接近于0,且发生...     

适用于露天矿时序形变监测的优化DS-InSAR 技术

露天矿形变监测对矿区安全开采具有重要意义。 针对常规监测手段存在的效率低、成本高、难以获取 某一地区内露天矿区大范围、长时序的地表形变特征的问题,提出了一种采用复相干矩阵分解法进行相位优化的优 化分布式目标 InSAR(Distributed Target Interferometric Synthetic Aperture Radar,DS-InSAR)时序地表形变监测方法。 该 方法在通过快速同质点识别算法 FaSHPS(Fast Statistically Homogeneous Pixels Selection,FaSHPS)提取同质像元的基础 上,采用复相干矩阵特征值分解法实现相位优化,融合永久散射体( Persistent Scatterers,PS)获取时序地表形变信息。 利用 50 景 Sentinel-1A SAR 影像,获取了 2020 年 1 月—2021 年 8 月辽宁省鞍山地区齐大山矿、大孤山矿、鞍千矿 3 个 矿区的时序地表形变特征。 结果表明:监测时段内大孤山矿、齐大山矿与鞍千矿共存在 5 处形变区,最大累积形变量 为-493. 43 mm,各形变区时序形变特征与露天矿开采活动高度相关;与常规时序 InSAR 技术相比,该技术有效提高了 获取的同质像元密度及可靠性,获取的监测点数量是后者的 1. 253 倍,点位空间分布更为均匀,获取的形变场更加完 整;两者相同点位形变量监测结果的相关系数为 0. 855 6,证明所采用的 DS-InSAR 技术可靠性较高,能够较好地实现 对露天矿区高精度、大范围、长时序的地表形变监测。     

时序累积DInSAR与GIS结合的矿区沉降监测与分析

为获取长时间序列上矿区地表时空沉降过程并验证其精度,提出一种时序累积DInSAR和GIS分析相结合的矿区地表沉降监测及分析方法。该方法首先选取具有较短时空基线的SAR影像进行二轨DInSAR处理;然后将每组形变图中具有高相干性的点位的地表沉降进行累加;最后,将累计沉降量与GIS空间分析工具相结合,获取矿区地表形变和铁路形变动态发展过程。采用6景高分辨率的RADARSAT-2影像进行了实验,与水准测量数据对比验证的结果表明,该方法监测结果精度可靠,平均绝对误差为0.018 m,最大下沉误差为0.042 m。     

基于SBAS-InSAR技术的合肥市中心城区地面沉降监测

利用20景Sentinel-1A数据,采用SBAS-InSAR技术获取合肥市中心城区地面形变信息,研究合肥市中心城区地面变形情况。研究结果表明,合肥市中心城区地面平均形变速率集中在-6～6 mm/a,形变趋势表现为西部下沉,东部抬升,总体较为稳定;瑶海区和包河区地面平均累积形变量为正值,整体呈抬升趋势;庐阳区和蜀山区地面平均累积形变量为负值,整体呈沉降趋势。研究成果为合肥市以后详细的地面形变监测和规划决策提供参考。     

混联二自由度机械臂的运动学研究

提出了一种混联机械臂,该机械臂是串并联混合机构,具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。对该机械臂进行了自由度分析,得到该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

煤中镜质组反射率的测定

介绍了煤中镜质组反射率的测定原理及在测定过程中应注重的问题,从镜质组富集程度的差异性、样品处理、镜质组颗粒鉴别、测试条件和技术方法等方面探讨了其反射率测定的影响因素,并概括论述了煤中镜质组反射率在生产实践中的确定煤级、指导炼焦配煤等实际应用。     

某高速公路岩石单轴抗压强度结果的不确定度评定

依据JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》,结合工程项目实例,对岩石单轴抗压强度进行了试验,对试验结果采用JJF 1059—2012《测量不确定度评定与表示》进行分析与评定,了解测试中造成误差的因素,结果显示影响该项目单轴抗压强度试验的主要因素来源于样品的不均匀性和压力试验机的测量。     

磨机筒体螺栓孔漏料问题分析

对球（棒）磨机筒体衬板螺栓孔漏料、螺栓易松动及断裂原因进行了深入分析,找出了问题的根本所在,提出了处理措施,并给出了全新的结构方案。     

复杂管类零件空间尺寸加工误差分析

介绍某柴油机排气过渡管的加工工艺,分析空间尺寸较多的复杂管类零件的加工工艺及角度误差对空间尺寸的影响。通过角度在公差范围内的微量调整,解决了排气过渡管由于毛坯铸造及加工时找正存在的误差而造成气口处壁厚不均的问题。     

影响横轴式掘进机截割机构振动特性的因素分析

在横轴式掘进机截割机构横向截割的刚体动力学模型基础上,利用计算机模拟方法获得其在不同参数下的振动特性曲线,并分析了截割头质量、悬臂质量、液压系统刚度及阻尼变化对掘进机截割机构振动特性的影响,为研究横轴式掘进机的振动特性,改进机器设计创造了条件.     

煤矿提升机齿轮箱振动分析

提升机作为煤矿中的重要设备,其故障率对于煤炭的安全高效生产有着极为重要的作用。在详细分析了煤矿提升机工作环境和工作特性的基础上,建立了提升机齿轮箱振动的数学模型,分析了速度和载荷变化情况下的提升机齿轮箱振动的特点,分析了变工况条件下齿轮箱故障信号的分布特征,为变工况条件下提升机齿轮箱的故障诊断提供了一定的理论基础。     

矿柱流变对采空区顶板稳定性的影响

为研究岩石流变特性对采空区长期稳定的影响,基于Reissner厚板和流变力学理论构建了矿柱-顶板流变力学模型,并推导出顶板沉降位移关于流变时间的关系式;依据不同边界条件将顶板破坏过程划分为固支、固支-简支、简支和内部破坏四个阶段。研究结果表明:所建立的流变力学模型可用于对采空区稳定时间的预测,并为采空区及时处理提供参考。