融合D-InSAR与GIS技术的矿区开采沉陷形变监测及预测方法

针对合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术能监测大范围地表形变信息,但单一的D-InSAR技术不能精确分析沉降分布的范围和位置的问题,本文以淮北袁店二矿为例,首先选择2015年4—5月2景C波段Radarsat-2和7—12月6景Sentinel-1卫星影像数据作为干涉影像数据构成6个干涉影像对,通过二轨法对其进行差分干涉处理和相位解缠提取干涉形变图;然后将D-InSAR差分干涉图与开采平面、开采计划图导入ArcGIS进行叠加,分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置并进行定量分析;最后采用灰色理论模型进行预测。结果表明:D-InSAR叠加分析图能反映出在煤炭开采过程中沉降区域位置和分布范围;D-InSAR预测值与实测值最大相对误差和方差比分别为11.5%和0.097。

融合三次样条插值的D-InSAR沉陷变形监测技术

传统煤矿开采沉陷形变监测只能获得离散监测点的地表形变量,无法获取沉陷区整体的形变趋势,而D-InSAR技术能够获取整体地表形变信息,但D-InSAR技术需要大量遥感影像数据,否则导致时间失相干性而无法获得连续的形变量。本文针对DInSAR影像数据解译过程中影像数据较少的问题,首先利用D-InSAR技术对淮北矿业集团袁店二矿7225、7226工作面进行了监测分析,获取了几个时间段内整体的下沉形变场;然后提出了采用三次样条插值与D-InSAR技术相结合的开采沉陷监测方法,基于D-InSAR影像上监测点监测值,利用三次样条插值建立了内插反演函数,在已建立函数的基础上得出了其他雷达卫星重访周期内的下沉值;最后将内插反演下沉值与实测水准数据进行了对比分析。结果表明:D-InSAR监测结果能够有效地反映开采沉陷的影响范围,能够较为准确地提取区域地表的形变信息;结合三次样条插值的D-InSAR技术监测结果最大误差和最大相对误差分别为31.5 mm和17%,该方法能有效地解决D-InSAR影像数据缺少的问题。

开采沉陷动态下沉模型及其参数研究

针对Knothe时间函数在描述动态下沉过程中下沉速度的不足,采用改进的双参数Knothe时间函数建立动态下沉模型,其中的覆岩岩性决定系数c及幂指数k值采用最小二乘法求解,最大下沉值W0通过地表移动观测站实测资料确定。采用拟合决定系数R2评定精度,以淮南某矿1242(1)工作面地表移动观测站实测资料进行模型精度验证,最大下沉点MS29和ML44在各个观测时期的拟合决定系数分别为0.983 6和0.975 7,工作面推进过半时(328d)倾向和走向观测线上各监测点观测值与预计值的拟合决定系数分别0.995 3和0.958 2,计算结果表明双参数Knothe时间函数模型动态预计1242(1)工作面开采沉陷全过程精度可靠。

煤矸石充填复垦地土壤理化性质的时空变化特征

为研究煤矿区煤矸石充填复垦地土壤理化特性的时空变化,以淮南张集矿煤矸石复垦区为研究对象,采取室外田间小区试验和室内试验分析方法,选取不同覆土厚度<50 cm、50~60 cm、60~70 cm、70~80 cm、>80 cm(依次命名为A^E)共5类试验地块,分别于2012年与2016年对复垦区土壤容重、水分、pH值、养分等因素进行研究,并分析煤矸石作为充填基质的复垦效应,采用模糊综合评判法评判各复垦地块土壤质量。结果显示:土壤容重随复垦时间增加呈现下降趋势;土壤含水量随时间呈上升趋势;2016年各地块土壤pH值较2012年皆呈现下降趋势,且复垦地养分含量普遍高于2012年对应的复垦地;从2012—2016年,复垦地块各理化指标变异系数显著减小;2016年A、D两地块的土壤质量综合指标值较2012年分别下降了38.7%、13.12%,B、C、E则上升了68.71%、9.61%、27.0%。