基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模

对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现,是数字矿山建设的重要内容,矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足,提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理,使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像,通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息,从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集;然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算,并生成地下巷道点云数据;最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配,完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象,拍摄了566张像片,像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示,所拍摄目标物的三维模型结构完整,纹理清晰,表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。     

老采空区残余移动变形分区研究

通过对废弃老采空区分析，将老采空区分为三种不同类型区：(1)由最大下沉值组成的竖向压缩区；(2)由下沉拐点到最大下沉点组成的不稳定区；(3)由边界点到下沉拐点组成的半稳定区。并对其残余沉降空间进行了分析。根据老采空区特点．提出了残余移动变形等效采厚的概率积分预测方法，对老采空区残余沉降预测方法研究起到推动作用。     

老采空区注浆充填理论研究

通过对老采空区沉陷量进行分析,认为其由注浆柱和采空区破裂岩体压入底板量Wc1、注浆柱和采空区破裂岩体的压缩量Wc2、上部覆岩离层闭合量Wc3、承重岩层的挠度增加量Wc4四部分组成,并对其力学机理进行了分析;同时针对老采空区的处理方法中广泛采用的注浆充填法,根据有效区域理论推导出注浆钻孔间距的理论公式,这对于指导生产建设具有重要的经济效益．     

多煤层条带开采地表移动预测参数分析

条带开采是国内外应用最广泛的控制地表沉陷、保护地面建筑物和生态环境的技术,同时也是绿色开采技术体系的主要技术措施之一.条带开采地表移动变形预测是进行建筑物下条带开采设计的关键,文章通过分析多煤层条带开采地表移动实测数据,建立了多煤层条带开采地表移动预测参数与条带开采宽度、层间距、上下煤柱空间位置关系等的关系,为多煤层条带开采地表移动预测参数选取提供了可行的方法.     

长壁开采老采空区带状注浆设计方法

在分析老采空区残余沉降机理的基础上,结合开采沉陷理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究.得到如下结论：控制老采空区残余移动变形的关键是控制垮落带和断裂带内岩体的变形.在一定开采深度下,老采空区注浆充填可采用带状注浆充填.当开采深度小于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,注浆孔间距为2倍的浆液扩散半径;当开采深度大于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,给出了带状注浆充填注浆孔间距计算公式及注浆孔布设原则.注浆孔首先应布置在距离工作面边缘内20 m范围内、急倾斜煤层上山方向和断层发育区域,以充填采空区边缘的空洞和欠压密区.     

老采空区残留空洞空隙分布规律研究

老采空区残留空洞空隙是老采空区地基稳定性评价、重复开采地表移动预测等的关键因素,对此进行研究具有重要的理论和实用价值。在对前苏联岩体内部实测资料分析基础上,研究了覆岩移动变形与工作面位置的关系,通过不同高度、工作面不同位置覆岩下沉差异,得到采空区空洞空隙的变化规律,结果表明:在竖直方向上,距工作面顶板越远,残留空洞空隙量越小,空洞空隙主要出现在顶板上方0.4倍开采深度的范围内;在水平方向上,距离工作面开采边界越远,残留空洞空隙量越小,空洞空隙量与采厚比和离工作面边界距离呈对数或线性分布。在假定空洞空隙随距工作面距离线性分布的基础上,给出了空洞空隙估算模型,为老采空区残余移动变形计算和重复采动分析老采空区对地表移动变形的影响提供了技术方法。     

人工神经网络在老采空区残余沉降的应用研究

在分析单一工作面残余沉降影响因素的基础上,通过利用观测站最大下沉速度之后的已有部分观测数据,采用L-M的BP算法,建立了老采空区残余沉降预测模型,并对模型进行对比分析。结果表明：用人工神经网络方法进行老采空区残余沉降预测是可行的,具有积极意义。     

老采空区注浆充填理论研究

通过对老采空区沉陷量进行分析,认为其由注浆柱和采空区破裂岩体压入底板量Wc1、注浆柱和采空区破裂岩体的压缩量Wc2、上部覆岩离层闭合量Wc3、承重岩层的挠度增加量Wc4四部分组成,并对其力学机理进行了分析;同时针对老采空区的处理方法中广泛采用的注浆充填法,根据有效区域理论推导出注浆钻孔间距的理论公式,这对于指导生产建设具有重要的经济效益.     

采动区建筑物地基反力分布规律

基于相似模拟试验、现场实测、数值模拟及理论分析，系统研究了采动区建筑物地基反力分布规律，获得了地基反力与建筑物所处的位置、刚度、长度、地基系数、开采厚度的关系：1)位于最大曲率点附近时，地基反力最大，位于最大下沉和倾斜点附近时，地基反力较小；2)地基越软弱、建筑物长度越短，地基反力越小；3)采动区建筑物地基反力大小是有限的，这些认识和结论为采动区建筑物保护和设计提供了理论基础。     

开采沉陷对耕地的损害指标理论分析

通过理论分析开采沉陷在地表所形成的连续的地表移动变形（下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形等）或非连续变形（裂缝及台阶、塌陷坑）对耕地的影响，提出了以耕地灌溉的允许坡度、地下水位、积水、非连续变形作为开采沉陷对耕地损害的评定指标，为进一步研究矿区耕地的可持续发展提供基础。