基于差分干涉雷达测量的地下矿山地表移动变形监测分析

针对地下开采可能诱发的地表建(构)筑物变形破坏风险,本文通过D-InSAR方法对某地下开采矿山地表进行了长期监测,研究结果表明:地表显著降低的区域为场地平整及回填散体压实导致,矿区内其余区域地表沉降特征与矿区外地表沉降特征无显著差别,地下开采对地表沉降的影响很小;实地踏勘表明,当前地表建(构)筑物未出现明显开裂变形现象,验证了D-InSAR监测数据的分析结果。

M-CM-GA-BP算法的地表移动变形参数预测模型

针对复杂的开采沉陷预测问题,研究22个工作面采动地表移动变形参数变化规律,提出了一种基于M-CM-GA-BP算法求取地表移动变形参数的预测模型。通过线性加权组合预测方法和遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值,融合多元回归模型来提高地表移动变形参数的求取精度,以地表下沉系数q为例,将该模型与其他预测模型预测性能进行对比分析,验证模型的准确性。结果表明,该模型能够有效地提高地表移动变形参数的预测精度,模型的平均相对误差为1.294、均方根误差为0.013,为地表移动变形参数预测提供了一种可行方法。

深部开采地表移动延续时间预测模型及其参数分析

基于改进Knothe时间模型,根据地表移动延续时间定义,建立能够综合考虑采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度等因素的深部开采地表移动延续时间理论预测模型,并根据概率积分法给出了模型参数确定方法。采用24个深部工作面开采地表移动延续时间监测数据对预测模型的合理性和精确性进行验证。结果表明:地表移动延续时间模型预测结果与24个工作面监测结果基本吻合,两者平均绝对误差仅38 d,均方根误差仅为47 d,平均绝对误差百分比仅为9%,远小于现有3种经验模型的预测误差,验证了地表移动延续时间预测模型的精确性;地表移动延续时间受采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度的影响,随采高的增加而非线性增加,随平均采深、松散层厚度、基岩层厚度的增加而线性增加,但随开采速度的增加而非线性减小。该研究可为深部开采地表移动变形稳定性评估和科学制定开采计划提供理论指导。

金属矿急倾斜矿体开采地表移动范围理论分析初探

为揭示金属矿急倾斜矿体开采地表移动规律,有效预测地表移动范围,以弓长岭铁矿急倾斜矿体开采上盘地表移动为例,考虑地形、废石回填、采深3个因素,建立了用于计算地表主应力分布与易开裂范围的力学模型。基于力学模型,将移动角与地表易开裂范围建立了力学联系,并对移动角进行了补充定义:由最深部开采层边缘向地表作直线,位移为0且使地表开裂范围最大的直线即为移动边界线,移动边界线与水平方向的夹角即为移动角。提出了借助力学模型计算移动角的试算法:预设不同的移动角,由力学模型计算得到的地表最大易开裂范围所对应的预设移动角即为真实移动角。在得到真实移动角后,由力学模型可确定地表易开裂范围与深度。同时,借助极限平衡原理将地表易开裂范围与块体滑移建立了力学联系,提出了地表潜在陷落范围的计算方法:对地表易开裂区内不同开裂点对应的潜在滑移块体列极限平衡方程,依次判别块体是否会发生剪切滑移,可确定地表潜在陷落范围。经计算,弓长岭铁矿下盘含铁带地下开采对上盘地表的移动角为60°,上盘地表具有初次滑移风险的位置距离初采位置的水平距离为130 m,潜在滑移角为55°。根据弓长岭铁矿露天与地下联合开采的现场经验,利用废石及时对地下采空区进行密实回填,并通过优化联合开采时空顺序与开采强度可有效控制地表移动,实现露天与地下安全联合开采。

高强度重复开采覆岩与地表移动机理

为了给神东等大型煤炭生产基地生态修复和“三下”开采提供理论和技术支持,以实测方式为基础,深入研究了高强度重复开采地表移动特征和机理。分别对老采空区下开采、工作面隔离煤柱下开采、跨老采空区和隔离煤柱下开采这3种工况布设地表移动观测线,开展快速密集监测,采集了丰富的地表移动数据。结合井下推进过程,通过数据分析,获得了不同时期下沉和水平移动值,绘制了地表移动曲线时序图。研究表明:隔离煤柱对地表下沉的发展过程具有阻碍性、带动性和活化性等特征,水平移动方向对井下推进方向具有追随性等现象。据此建立了高强度重复采动条件下形成的块体岩层结构模型,分析了块状岩体在井下推进过程中平衡—旋转平移—再平衡的运动过程,揭示了地表移动实测曲线形态背后的岩层移动机理。研究成果可为该矿区或类似矿区开采沉陷预计模型建立和生态环境修复治理提供参考。

大倾角煤层协调开采地表移动变形控制

为实现大倾角(倾斜)煤层间协调开采地表减损的目的,以甘肃某矿煤层赋存条件为背景,采用UDEC数值模拟软件,对大倾角(倾斜)煤层间协调开采地表移动变形控制问题进行了探究。结果表明:大倾角(倾斜)煤层开采时,埋深浅的工作面对地表的破坏更严重;随工作面埋深的增大,对地表的影响程度逐步减弱;多煤层开采时,使埋深浅的工作面对应地表不移动或少移动,使煤柱影响范围内的地表进一步下沉,减小地表下沉、移动变形的不均匀变形程度,防止地表出现大的采动裂缝,是煤层间协调开采地表减损的核心问题;地表移动的均匀性、地表张拉程度、地表变形程度可以通过变异系数、张拉区水平移动斜率、地表水平,倾斜,曲率变形分别进行表征;该地质采矿条件下地表移动变形控制的工作面最优错距为80 m,1煤的遗留煤柱距4煤工作面上山边界水平距离约71.9 m,距下山边界39.9 m。

营盘壕煤矿深部多煤层开采地表移动变形规律及最优错距研究

鄂尔多斯东胜煤田为侏罗系含煤地层,诸多深部矿区2-2煤层和3-1煤层全区可采,并且煤层间距较小。以营盘壕煤矿为地质原型,通过FLAC3D和UDEC数值模拟软件构建研究区域数值模型,围绕2-2煤层和3-1煤层开采引起的地表移动变形及应力场演化规律进行研究。结果表明:多煤层重复采动将引起沉陷盆地中心投影向下煤层采空区方向移动,进而逼近煤层初采中心投影,并最终越过之;两煤层连续开采后,地表最大下沉值小于两煤层单独开采最大下沉值之和,煤层复采下沉系数小于初采下沉系数;煤柱错距与地表移动参数关联密切,错距系数与地表下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切分别呈对数正态函数、凹抛物线和凸抛物线函数关系,并且与宽深比作为共同因子对煤层初采及复采表征参数的比值产生耦合影响;另外,同时随着错距的增大,地表沉陷盆地范围先减小后增大的趋势发展,水平移动近盆地等值线由椭圆形向梭子形演化;综合卸压错距经验公式、地表损伤程度及煤柱卸压效果确定的研究区域多煤层开采最优错距为30 m。

地下矿山地表移动监测-预测-预警系统研发

地下矿山开采会导致地表产生不同程度的沉降和变形,对矿区周边的建筑物、道路、管线等设施造成损坏,危及人民生命财产安全。以蚕庄金矿为例,利用SuperMap软件平台,将矿山的地形、地质、巷道、矿体等模型集成到一个虚拟场景中,采用MySQL作为数据库管理系统,通过百度Echarts组件对数据进行图形化显示,建立了一个基于云服务架构的系统,实现了对地表移动的监测-预测-预警,进行数据采集、分析、评价和信息管理。研究应用表明,蚕庄金矿目前地表位移较小,风险等级较低。系统建成后运行良好,有效保障了矿山的安全生产与经济效益。

基于概率积分法的露地联采地表移动影响范围划定分析

准确判断开采所引起的地表变形对保障地表建筑物和人员的安全至关重要。以云南玉溪戛洒某铁矿为例,研究了露天开采和地下开采对地表移动的影响范围,首先,采用概率积分法预计了开采现状和开采结束后引发的地表移动变形;其次,基于预计结果,分析了地下开采位置对露天采场地表沉陷的影响;最后,结合“三下”规程的具体要求,以地表倾斜、地表曲率和地表水平变形为评判标准,圈定了地下开采对露天采场的影响范围。研究表明:开采深度会影响地表沉陷值,开采位置越深,地表受影响程度越剧烈;露天采场区域大部分位置的沉陷变形参数都处于规范要求的Ⅰ级保护等级;研究区域铁矿地下开采对露天边坡产生了一定影响,主要影响位置为露天采场Ⅱ区坡顶处。

海南露天铁矿开采地表移动及其对环境的影响

采用模糊测度理论对海南某大型露天铁矿开采引起的周围地表变形进行预测分析,并与随机介质理论计算结果进行对比,验证了模糊测度理论在分析露天开采对周围环境影响方面的优越性和实用性。

煤矿采空区地表移动参数及对上覆油气管道的影响分析

基于采空区地表移动机理及破坏形式,从理论角度分析采空区地表移动对上覆油气管道变形影响。以此为基础,将某油气管道拟建工程作为研究案例,采用数值仿真模拟方法分析不同煤层倾角、不同煤层埋深两个角度分析采空区地表移动对上覆油气管道的影响。根据研究结果可知,采空区地表移动参数变化对上覆油气管道的影响较为显著,在上覆油气管道建设中应重点考虑采空区地表移动的影响。

华阳二矿81215工作面区域地表移动变形演化规律研究

为研究华阳二矿81215工作面区域地表移动变形演化规律,采取综合观测措施对开采区地表情况进行考察,考察期60 d。通过对观测数据进行统计分析和反演成图可知,采面走向位置观测线下沉曲线呈勺子形,倾向位置观测线下沉曲线呈漏斗形,最大沉降值4 032 mm,下沉量和开采情况基本一致。

厚松散层开采条件下覆岩运动与地表移动规律研究

为分析厚松散层条件下采煤引起的覆岩运动与地表移动变形规律,以淮南矿区顾北矿13121工作面、谢桥矿11316工作面、张集矿1217(1)工作面等3个厚松散层开采条件下的地表移动观测站实测资料为基础,并结合相似材料模拟试验进行研究,总结归纳了厚松散层开采条件下产生的地表下沉系数偏大和地表移动变形活跃期等问题,获得了厚松散层条件下覆岩运动与地表移动变形规律研究方面具有一定参考价值的结论。

新阳煤矿三、四采区地表移动变形规律研究

为了研究新阳煤矿三、四采区地表移动变形规律,在三采区(3103-3105工作面)、四采区(4701E工作面)建立了地表移动观测站,采用现场实测、理论分析、参数确定等方法对开采引起的地表移动情况进行研究,得出新阳煤矿三、四采区地表移动变形特征和概率积分预计参数,为地表建(构)筑物保护提供一定数据支撑。

山西三元煤业4302工作面开采地表移动变形规律研究

留设安全煤柱是为了保护建筑物、主要井巷和地面生态环境。分析了三元煤业开采的地质条件,并选取了有代表性、周边无采空区的四采区4302工作面,建立了地表移动观测站,通过现场实测和计算获取了综采放顶煤开采条件下地表的移动变形规律及各种移动变形角的参数,其移动与变形曲线基本符合开采沉陷的移动与变形曲线基本形态,最大下沉的开始阶段为27 d,活跃期为210 d,衰退阶段因受邻近工作面开采影响,地表沉陷变形主要集中在沉降活跃期。

近水平煤层开采地表移动边界的预测研究

预判开采沉陷对地表的影响是进行生态恢复治理规划时的1个重要环节,绘制等值线图是该环节的前提条件;以近水平煤层开采为例,运用FLAC^(3D)进行数值模拟时,计算结果中只有下沉值和水平移动值,没有倾斜、水平变形和曲率值,且无法生成等值线图,不能直观反映地表受影响的范围和程度;针对这一问题,通过FISH语言编程对模拟结果进行数据的后处理,在Surfer软件中绘制等值线图。结果表明:霍宝干河煤矿地表发生拉伸破坏的临界水平变形值为2.15 mm/m;FISH代码能够实现采煤沉陷特征值的提取,可以预测出地表移动盆地最外边界、地表危险移动边界、地表移动裂缝边界和裂缝产生的范围;工作面推进方向和开采顺序的不同会导致地表移动盆地边界距离采空区边界左右间距不相等。

地表移动函数的相关性及其计算

地下开采所引起的地表任意点下沉，通常是以走向和倾向断面下沉函数的乘积表示。这一方法实质上假定走向、倾向断面为互不相关的主断面。采用剖面函数相关概念，分析了几何、物理条件对下沉盆地主断面方向的影响，并对相关系数和主断面参数的确定作了讨论，同时给出了实例计算结果。

马达测量机器人在山区地表移动观测中的应用

文章针对传统全站仪在山区地表移动观测中效率、精度受约束的情况,把测量机器人应用到山区地表移动观测中,并结合案例提出主、副点观测方案,分析其平面、高程精度。结果表明,运用测量机器人平面精度可达到±5"导线的要求,高程精度可达到四等水准测量要求,可为类似工程提供借鉴。

常村煤矿综放开采覆岩破坏及地表移动规律研究

为研究常村煤矿S6-7工作面覆岩破坏和地表移动规律,通过数值模拟和理论分析,并结合地表岩移观测站数据,对采空区地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值进行了详细分析。运用曲线拟合法和理论分析法得出了一系列预测参数,如地表下沉系数、水平移动系数等,揭示了地表下沉的规律和特点:下沉盆地的陡峭程度较高,变形分布呈集中趋势;在拐点内侧及附近下沉值较大、曲线较陡;在下沉盆地边缘,沉陷变形曲线的收敛速度相对较慢,影响范围向外扩展较远。同时指出,主要影响角的正切、拐点偏移距离等相关参数对地表沉陷具有显著的影响。此研究为常村煤矿S6-7工作面的安全生产提供了有力的支持,同时希望可以为类似工作面的岩层破坏和地表移动问题提供实用的参考和借鉴。

朱庄矿公路下采煤地表移动规律的研究

本文结合我矿公路下采煤及地表移动观测资料 。