基于地表敏感变形和房屋因素的矿区建筑物损坏评价方法

针对目前建筑物采动损坏评价因素的不尽合理与区域性评判结果的局限性,提出基于地表敏感变形和房屋因素的矿区建筑物采动损坏评价方法。采用理论分析、数值模拟和现场调查等方法对建筑物采动损坏评价进行了研究与探讨。首先,采用数值模拟方法,揭示地表变形、建筑物结构类型、主变形方向与建筑物长轴的夹角等因素对建筑物损坏影响规律,模拟结果表明:①当沿建筑物长轴的变形增大时,建筑物的损坏程度增大,得出了平房建筑加速损伤的地表变形临界值为曲率K=0.6 mm/m^(2),水平变形ε=6 mm/m;②不同结构的建筑物损坏程度不同,其中具有圈梁或构造柱的建筑物抗变形能力强,研究并确定了二层砖混结构(圈梁和构造柱)损坏程度的地表临界变形值;③建筑物对其长轴方向的地表变形较为敏感,影响损坏大,但对其长轴的垂直方向的变形不太敏感,而变形与建筑物斜交方向的建筑物损坏程度介于2者之间。其次,基于地表敏感变形因素、主变形方向、房屋因素共选取7个评价指标,建立建筑物采动损坏评价的未确知测度模型,根据各评价指标对建筑物的重要程度,采用层次分析法定权;最后,应用于峰峰矿区和徐州矿区3个村庄的建筑物损坏实例,结果表明:在选取的50户140余栋建筑物评价中,预测准确率在80%以上,预测精度高于传统方法,且预测效果良好,弥补了传统评价方法的不足,验证了评价指标选取和评价模型的可靠性。

结合改进Weibull时间函数的开采沉陷动态预测模型

煤炭开采引起的地表沉陷是一个多维动态变化过程,动态预测可以获取采空区上方任意位置、时刻的形变大小,对保护地面基础设施和人民生命安全具有重要意义。为实现地表沉陷的动态预测,针对Weibull时间函数模型结构复杂、参数较多等不足,基于开采沉陷相关理论,建立了仅含一个模型参数,且可以准确描述地表点下沉量、下沉速度、下沉加速度的改进Weibull时间函数模型。在此基础上,结合已有的地表沉陷盆地模型,建立了一种新的开采沉陷动态预测模型,详细阐述了模型参数的确定方法及其对沉陷盆地形态的影响,并结合某矿313工作面和3214工作面实测数据验证了模型的预测精度和适用性。结果表明:改进的Weibull时间函数模型最大均方根误差为52 mm,最大相对误差为2.1%,较改进前分别提高了60.3%和64.4%;开采沉陷动态预测模型预测的下沉曲线形态和实测下沉曲线形态一致,最大均方根误差为17 mm,最大相对误差为1.76%,表明该模型可以预测地表沉陷过程,具有较好的适用性和可靠性。该研究结果可为矿区地表沉陷动态预测提供参考。

基于SBAS-InSAR技术的矿区地表移动规律研究

及时获取矿区地表沉降信息对保护地表建筑物安全和矿区治理具有重要意义。传统的矿区地表沉降监测方法通常需要花费大量人力物力,且监测点难以长期保存,而作为新技术的SBAS-InSAR方法克服了上述传统方法的不足,可以快速获取大范围、高精度的地表形变信息,能够对矿区地表进行动态监测和时序分析。本文采用SBAS-InSAR技术对覆盖河北某矿的Sentinel_1A影像进行处理,得到了该矿区地表及周围的年平均沉降速率和累计沉降等成果,并通过和实测水准数据对比验证了SBAS-InSAR精度在矿区地表监测中的可靠性。然后基于SBAS-InSAR监测结果获取的矿区地面沉降位置、沉降量和工作面等信息,求取该矿地表移动参数,并依据地表沉降速率和沉降位置分布及发展变化进行地表移动规律探究,为矿区后续的合理开采和治理提供决策依据。

急倾斜煤层开采垮落带破坏特征与法向高度研究

为研究急倾斜煤层开采覆岩垮落带破坏特征,以大台煤矿急倾斜煤层为研究对象,基于2台相似材料模型试验,分别研究了急倾斜煤层深部局部开采和浅部—深部全部开采垮落带的破坏特征和法向高度,并利用高分辨率地球物理勘探技术实测了大台煤矿深部开采垮落带的破坏形态和法向高度。结果表明,该矿急倾斜煤层深部局部开采垮落带易形成梯形拱形结构,法向高度约为煤厚的2.5倍,急倾斜煤层浅部—深部全部开采,垮落带呈带状分布,法向高度增大并趋于稳定,约为煤厚的5.0~6.0倍,物探成果表明煤层顶板垮落区与煤层近似平行,呈带状分布,顶板垮落带法向高度约为煤厚的5.6倍,与相似材料模型试验结果基本吻合。

矿区地表与建(构)筑物移动变形关系实测研究

针对矿区建(构)筑物损害防护的研究由来已久,特别是我国东部矿区压煤问题较为突出,因缺乏科学合理的抗变形建筑设计指导原则,存在建(构)筑物防护的不合理或搬迁矛盾激化等经济社会问题。传统的地表与建构筑物变形关系研究成果,难以适用于现代建筑材料与结构形式下建构筑物与地表变形特征。为此,以开滦某矿工业广场煤柱开采下的建构筑物为研究对象,针对建(构)筑物分布情况来设计地表与建(构)筑物变形监测网,并选取典型建(构)筑物及对应的地表点进行7次同步观测,研究矿区地表及典型建(构)筑物间的移动变形关系。结果表明:建(构)筑物和地表同步下沉,呈线性函数关系;建筑物整体倾斜变形与地表基本同步,受整体结构影响,建筑物局部倾斜变形较小;占地面积小的低层规则建筑物受到的曲率变形比地表小,占地面积大的多层建筑物易出现负曲率变形。研究成果可为类似条件下煤矿开采与建筑物保护提供依据和参考。

新工科背景下工科类高校协同育人与实践基地共建模式

新工科倡议对我国工科类高校的复合型应用人才培养提出了新要求,实践基地建设与实习实践教学能够切实培养工科学生适应未来社会发展的能力。本文紧扣新工科背景并结合笔者学校矿业特色,首先深入分析了测绘工程专业新工科建设过程中存在的主要问题和面临的发展机遇;然后通过持续深化校企、校校合作,多措并举,建立了校企、校校优势互补、资源共享的协同育人模式和实践基地合作平台;最后分析了笔者学校测绘工程实践基地共建措施与运行成效,为提升学生培养质量、培养适应未来社会发展的应用型工程人才奠定了基础。

急倾斜多煤层开采地表移动规律与岩层破坏特征

急倾斜多煤层开采覆岩破坏和地表移动规律不同于缓倾斜煤层开采。采用相似材料模型实验对赵各庄矿急倾斜多煤层开采进行了模拟研究。通过对7次观测数据分析,得出了不同开采阶段地表移动变形规律及岩层破坏特征。实验结果表明:地表下沉盆地具有分区沉降突变性和沉陷分布格局控制性特点,岩层的空间破坏范围随着煤层开采层数的增加和开采深度的加大而扩大,其破坏特征主要表现为累积性和突变性。

逆断层条件下特高压线塔采动影响变形规律研究

以河南郭沟煤矿大倾角逆断层正上方1000k V晋东南-南阳-荆门特高压线路为研究对象,采用数值模拟方法,对逆断层两侧煤层开采特高压线塔变形规律与岩层移动特征进行了研究。得出了逆断层上、下盘煤层不同开采顺序与塔基斜率和塔基中心下沉值的变化关系,揭示了上、下盘岩层的移动特征。研究结果可为类似条件下高压线塔下采煤提供参考。

Numerical simulation of dynamic surface deformation based on DInSAR monitoring

Differential interferometric synthetic aperture radar （DInSAR） technology is a new method to monitor the dynamic surface subsidence. It can monitor the large scope of dynamic deformation process of surface subsidence basin and better reflect the surface subsidence form in different stages. But under the influence of factors such as noise and other factors, the tilt and horizontal deformation curves regularity calculated by DInSAR data are poorer and the actual deviation is larger. The tilt and horizontal deformations are the important indices for the safety of surface objects protection. Numerical simulation method was used to study the dynamic deformation of LW32 of West Cliff colliery in Australia based on the DInSAR monitoring data. The result indicates that the subsidence curves of two methods fit well and the correlation coefficient is more than 95%. The other deformations calculated by numerical simulation results are close to the theory form. Therefore, considering the influence, the surface and its subsidiary structures and buildings due to mining, the numerical simulation method based on the DInSAR data can reveal the distribution rules of the surface dynamic deformation values and supply the shortcomings of DInSAR technology. The research shows that the method has good applicability and can provide reference for similar situation.

DInSAR动态下沉监测特征点错失问题研究

本文以开采沉陷基本理论为依据,建立了DInSAR和GPS联合加密观测工作面推进距离模型,得出了工作面推进过程中的两次加密时间,即地表变形点下沉速度的剧增点和剧减点监测时刻,从而提高了DInSAR技术监测地表动态变形的有效性。最后以澳大利亚West Cliff煤矿长壁工作面32开采期间获取的DInSAR和GPS数据进行了实例分析。

基于DInSAR沉陷区超前影响角计算修正方法

基于澳大利亚West Cilff煤矿开采期间获取的差分干涉合成孔径雷达(DInSAR)数据,以动态开采过程中超前影响角为例,研究对比实际超前影响距与DInSAR实测超前影响距的偏差,提出采用距离影响系数修正沉陷区DInSAR超前影响角的计算方法,实现直接利用DInSAR获取数据,研究沉陷区变形规律.

非测绘专业《测量学基础》课程的教学改革探讨

《测量学基础》课程是一门理论紧密结合实践的学科,应用性强,应用领域广,科技化程度高,我国高校很多理工科类的专业都开设了测量学课程。本文基于课程的这一特点,并结合我校非测绘专业学生教学的实际情况,经过多年教学实践,指出了教学内容、教学方法、教学考核3个方面存在的问题,并提出了相应的改革措施。教学实践表明,改革后的教学工作极大程度的提高了学生的学习兴趣,使学生能够深入掌握课程的内涵,达到了预期的效果。

密集低矮植被区LiDAR点云地面滤波算法

针对地形复杂且低矮植被茂密的矿区LiDAR点云特点,本文提出了一种基于坡度信息并结合平面拟合的地面滤波算法。该方法采用二级格网法逐级选取地面种子点,在每个一级格网中,利用地面种子点通过最小二乘拟合法进行平面拟合并构建地面模型,最后达到区分地面点和非地面点的效果。与传统坡度法和布料模拟法的对比试验表明,该方法能够有效滤除密集低矮灌木,以及较好地保留较大坡度地形。

LiDAR虚拟仿真实践教学平台设计与建设

为适应测绘工作从三维空间测量向多维空间、从静态测量向动态实时测量、从地面向全域空间拓展的高新技术发展趋势,更好地应对信息化教育背景下的知识获取和传授方式、教与学关系等教改创新要求。本实验教学项目在现有实训课程基础上,以建构筑物三维空间信息快速采集与建模的真实测绘项目为基础,将三维激光测量技术、虚拟仿真技术与LiDAR技术进行深度融合;设计并建设了LiDAR虚拟仿真实践教学平台,运用C#开发程序界面和Pr视频编辑软件制作仿真动画,结合VLCPlayer视频播放插件,实现了对LiDAR仪器认知,测量模拟,数据处理和实践展示等功能,帮助学生理解并掌握LiDAR的相关知识和操作技能,取得了良好的教学效果。

基于点云数据特征点拼接的建筑物三维重构

随着数字测图的迅速发展,三维激光扫描技术已经应用到更多的领域。文中以中国矿业大学(北京)某办公楼为研究对象,通过三维激光扫描技术获取建筑物点云数据,采用建筑物点云数据特征点拼接方法,运用RISCAN PRO软件和三维建模软件进行了办公楼的三维重构。分析表明:通过建筑物点云数据特征点拼接方法能够提高外业工作效率,拼接精度较高,符合建筑物建模要求。

工程应用类专业课实例解析教学法研究

文中针对工科类学生难于将书本知识向现场应用转化的问题,进行了工程应用类专业课实例解析教学法的研究,对其3个讲解阶段进行了深入分析。并结合《沉陷工程学》课程的教学实践,以开采充分性知识点为例进行了应用分析。课后反馈表明:该方法取得了良好的教学效果,能够使学生学会如何利用专业知识解决现场实际问题的思维方式。

矿区非线性沉降的GM(1,1)预计残差改进模型及应用

矿区地表移动变形关系到矿区安全生产和地面建(构)筑物的安全,对矿区地表进行定期监测并预测具有重要现实意义。矿区地表沉降由于持续时间长,观测数据具有长时序且表现为非线性变化的特征,因此存在建模数据区间难以选取、GM(1,1)模型预测精度不高的问题。针对以上问题,本文建立了基于残差加权改正的GM(1,1)改进模型,提出了先阶段后截尾的建模数据区间选取方法、预测流程和模型精度评定标准。经过实例应用验证,GM(1,1)预计残差改进模型预测精度优于GM(1,1)模型,且先阶段后截尾的建模数据区间选取方法能够提高预测精度。

“沉陷工程学”课程建设研究

文中针对煤矿企业对开采沉陷专业高技能应用型岗位人才的基本技能和知识能力的要求,对《沉陷工程学》现有的教师队伍、教材、教学内容、教学方法、多媒体课件、评价体系和实验课等方面进行了课程建设。通过课程建设,提高了教师自身素质和教学质量,学生深入系统的掌握了本专业的知识结构,提高了学生解决现场实际问题的能力,取得了良好的教学效果。

2017-2021年海南省GF-2地表反射率产品数据集

GF-2数据具有空间分辨率高、几何定位精度高等特点,单景影像观测幅宽可达45公里,在农业、林业等领域均具有广泛的用途。本数据集收集2017-2021年592景海南省全岛高分二号数据(GF-2 PMS)影像数据,通过可见光近红外迭代算法对数据进行大气校正,完成了2017-2021年海南省GF-2地表反射率数据的生产。并通过SONET(Sun-sky radiometer Observation NETwork)三亚站点收集的气溶胶数据,生成用于验证反演算法产品的参考地表反射率数据。结果显示,GF-2的地表反射率数据与地基实测反射率的准确度、精确度、实际统计偏差统计值检验均在标准参考线之下,本数据集具有较高的精度,可以为海南省生态监测提供了技术支撑。

“采-充-留”协调开采技术原理与应用

我国岩层移动控制主要采用条带开采、充填开采和协调开采方法。针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种"采-充-留"相结合的部分开采、部分充填、部分煤柱的协调开采方法,给出了留设煤柱、充填开采工作面、垮落法开采工作面的布置方式和采充留尺寸确定原则,分析了由充填体与小煤柱所构建的联合支撑体的作用原理和形成非充分开采的岩层移动控制实质。通过模型试验验证了该方法对地表下沉的良好控制作用,揭示了其控制覆岩及地表移动的机理。采用"采-充-留"协调开采技术,对某矿村庄下采煤试验区进行了方案设计,地表移动变形预测表明,该技术具有良好的减沉效果,建(构)筑物的损害等级可得到有效控制。该技术为提高滞压资源采出率、降低充填成本、减缓地表损害,提供了新的手段。