基于GIS和概率积分法的北洺河铁矿开采沉陷预测及应用

金属矿山多为裂隙发育的块状岩体，因而开采引起的地表沉陷机制不同于层状地层的煤矿。为指导矿山安全生产及地表沉陷治理提供科学依据，以崩落法开采矿山地表沉陷为具体研究对象，对北洺河铁矿开采沉陷预测研究，将基于GIS和概率积分法的开采沉陷预测方法应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性，应用基于概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统进行开采沉陷预测。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理，并直观反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与地表观测数据及实际情况的对比分析，验证预测方法的适用性，同时也为指导金属矿山安全生产提供良好的三维可视平台。     

鲍店矿十采区开采沉陷损害耕地的GIS量化评价

鲍店煤矿十采区位于我国东部平原,开采沉陷引起的耕地破坏比较严重.假设十采区103上01、103上02、103上03、103上04和103上05五个采面完全开采,应用前期开发的评价系统,对评价区开采沉陷耕地破坏进行了GIS量化评价.通过现场校验,本评价计算结果与矿区实际情况基本吻合,从而可为该矿区开采沉陷耕地的复垦治理工程与损害补偿提供一定的科学依据.     

基于GIS的开采沉陷土地资源损害评价系统研究

将开采沉陷土地资源损害评价理论与GIS技术相结合,着重分析了GIS支持下的土地资源损害评价数据需求和功能需求,建立了基于GIS技术的开采沉陷土地资源损害评价模型和评价标准体系,开发了"开采沉陷土地资源损害可视化评价系统".结合鲍店煤矿十采区的实例,实现了开采沉陷区土地资源损害科学、高效、客观的可视化评价.     

急倾斜煤层开采岩移基本规律的模型试验

针对新集三矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件，运用实验室相似模型试验方法，对西三采区煤层开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律进行了研究，总结出了新集三矿急倾斜煤层开采重复采动所引起的厚冲积层岩体移动基本特征和地表沉陷的相关参数。所得结果对现场开采及地表沉陷治理具有一定的指导作用，对于同类地质和开采条件的矿区具有重要参考价值。     

顺层岩质斜坡开采沉陷预测模型研究

为有效预测地下采矿诱发山区顺层斜坡的沉陷变形,在分析概率积分法水平地表开采沉陷的基础上,以与岩层、矿体的倾角相同或者相近的顺层岩质坡体为研究对象,建立单元体开采和半无限开采情况下顺层岩质倾斜地表的开采下沉变形预测模型,并给出预测模型的解算过程及步骤。通过2个矿山开采沉陷实例,将预测模型的解算结果分别与现场实测数据、相似模拟试验观测数据进行对比分析,结果表明:预测结果与现场实测下沉量吻合良好,与相似模拟试验观测下沉曲线形状相似,最大下沉量基本一致,符合试验原型的实际情况,预测结果能够反映顺层倾斜地表开采沉陷的情况,预测模型具有较好的适用性。     

测绘技术在矿山开采中的运用

本文阐述了测绘技术在矿区开采沉陷参数中的应用，在矿区建立的各种形式的观测站，对地表移动过程进行系统观测，可为更好的做好矿山开采安生生产工作服务。     

基于GIS的地下开挖沉陷计算的有限层法及数据场表达

地学数字化与可视化构建的主要平台GIS已在许多岩土工程领域得到应用。地下硐室开挖和矿山采掘引起的地表沉陷是一种较为严重的工程灾害,基于“3S”技术对地表沉陷及其沉陷损害进行实时预测预报和评价,其效果和意义都是显著的。给出了一种用于地下开挖地表沉陷计算和岩土体应力分析的方法即有限层法,给出了该方法的位移模式、应变矩阵、弹性矩阵、单元该刚度矩阵和应力矩阵等,并就该方法与GIS集成中的数据模型和数据组织方法进行了探讨,同时还给出了基于GIS的沉陷损害评价系统的多语言集成模式和数据可视化方法,并通过系统应用的工程实例对该方法的可靠性进行了验证。     

于广明著《矿山开采沉陷的非线性理论和实践》1993年煤炭工业出版社出版

人们很久以前就认识到了地表沉降是采矿带来的一种灾害问题。为了减少开采损害,全世界很多科学家和采矿工程师把开采沉陷预测和控制视为重要的研究领域。多年来,基于观测到的地表沉陷特征开发了许多种开采沉陷预测方法,包括经验公式、剖面函数法、影响函数法及在简单地质条件下进行相对规则开采的地表沉陷的计算模型。数学模拟和物理模拟为研究不同岩层结构的地层沉陷提供了另一种可能,即可直接模拟和观测地表及岩体内部破坏和移动规律,在这方面,中国学者辽宁工程技术大学于广明博士所著《矿山开采沉陷的非线性理论和实践》一书提供了…     

开采沉陷对地表构筑物的影响分析

以山西某矿区开采沉陷情况为研究对象,介绍了该区域的地质概况,分析了其开采水平以及对该区域内的建筑物的影响程度,提出了开采沉陷的预测原理和预测模型,并针对研究区域地表构筑物受到开采沉陷的影响情况,提出了一定的保护措施。     

基于GIS的沉陷区建筑物损害评价可视化分析

针对煤矿开采沉陷与地表环境资源之间日趋紧张的矛盾现状,在理论研究与现场调研的基础上,通过总结分析开采沉陷区地表变形与建筑物损害的相互关系,建立了沉陷区建筑物损害评价计算模型。基于计算模型,在GIS平台下利用ArcObjects组件开发技术,集成实现了“开采沉陷环境资源损害评价”功能模块并嵌入ArcGIS桌面系统。该系统模块能够实现煤矿沉陷区建筑物损害评价计算的自动化和可视化,同时,用户能够自主设定评价指标与评价标准的临界值,灵活应用于不同评价目标区。系统模块研制成功后,在兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿十采区进行了工程实际应用,现场实例校核显示,评价计算结果与现场技术人员的实地测算结果基本一致。     

煤矿开采工作面地表岩移观测站设计及地表移动分析

对煤矿地下开采导致的地面沉陷进行观测站设计并进行地表移动观测与分析,对于保障煤矿安全生产、预测地表沉陷范围、降低开采成本具有重要意义。本文以建新煤矿4210工作面为研究对象,进行了地表移动站设计,采用实地观测法对该工作面进行地表移动观测,以获取本地区特有条件下,因地下煤层开采后,引起的地表移动、变形及破坏规律,并计算获得各种移动角、边界角、最大下沉角、充分采动角等数据,为矿区规划、环境评价、矿井设计、以及安全合理的留设保安煤柱提供理论依据。     

厚表土层下采煤对地表及铁路桥的影响分析

以淮南某矿区为例,用有限元分析了厚表土层下煤矿开采引起的地表沉陷、地表倾斜、水平移动及孔隙水压的变化规律,总结了地表移动的基本特征和相关参数;同时分析了位于该矿首采区的铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化,为采动区的建筑物保护提供了科学依据。     

厚表土层下采煤对地表及铁路桥的影响分析

以淮南某矿区为例，用有限元分析了厚表土层下煤矿开采引起的地表沉陷、地表倾斜、水平移动及孔隙水压的变化规律，总结了地表移动的基本特征和相关参数；同时分析了位于该矿首采区的铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化，为采动区的建筑物保护提供了科学依据。     

考虑底板岩层移动的急倾斜煤层开采沉陷预计

分析了急倾斜煤层开采岩层和地表移动特点,总结了急倾斜煤层开采地表下沉盆地的4种类型,并对这4种下沉盆地的形成原因进行揭示。给出了急倾斜煤层开采沉陷预计建模的4条原则,并针对该原则提出了一种基于概率积分法的急倾斜煤层开采沉陷预计模型,该模型能清楚地解释急倾斜煤层开采煤层顶底板岩层移动和地表下沉的相互关系。建立了预计方法的坐标系,分析了预计参数的物理意义,并给出了预计参数的变化规律。编制了基于本文方法的计算机程序,并利用矿区观测站实测数据对本方法进行了验证。实验结果表明,本文方法对于倾角大于70°的急倾斜煤层开采沉陷预计效果较好,能为矿区的环境保护,地表移动预警起到决策支持作用。     

深部开采条件下矿区城市地基建设的数值模拟分析

应用矿山灾害力学及结构力学等相关理论,针对我国各矿区正转入深部开采的现实情况,对矿区城市中的楼体地基建设的稳定性进行了数值模拟研究,得到了不同采深、不同高度楼房建设条件下地基及地下岩体的应力、变形及沉降规律,并借助相似材料模拟实验进行验证。结果表明:深部开采条件下,矿区城市地基所受应力主要体现在底部连接处,地基中部发生的变形和沉降较大。开采深度越大地基所受影响反而较小,楼层越高地基变形越大。通过相似材料模拟实验分析实际采区开采后的地表变化,发现开采深度较浅情况下地表破坏明显严重,而深部开采时地表所受破坏情况较小,但当地表承重加强时会发生破坏。模拟和实验为矿区城市在深部开采条件下的地基建设提供参考。     

井下采矿地表变形分析

为探究井下开采引起地表变形规律,以某矿采用嗣后充填开采为背景,FLAC3D建立矿山仿真模型,模拟开挖过程地表变形动态发展,确定地表变形等值线图。由数值模拟结果可知该矿地表有两个沉陷盆地,北部盆地沉陷最大值75mm,南侧盆地沉陷最大值25mm,以沉降值15mm为移动边界可知地表主要建筑物均位于移动边界之外,开采沉陷对周围企业和居民影响较小。     

资源枯竭矿区深井开采引起地层再破坏的复杂性研究

针对资源枯竭矿区已经进行了多年开采而在地下浅部已留下很多老采区和地层已遭受数次沉陷破坏的特点，提出了深井开采及深浅部同时开采(重复采动)导致地层进一步破坏的特征和地层自下而上的沉陷规律及其损害累积效应，并借助北票矿区已经进行127a开采的实例，综合分析了资源枯竭矿区深井开采引起地层再破坏的复杂性及资源枯竭城市再生地层结构抗震性能的下降机理、评价方法和恢复措施。     

三维遥感技术在矿山地质环境调查中的应用

人类活动是矿山地质环境演化的"催化剂"。矿产资源开采对环境的影响具有表观效应和缓变效应。以遥感和GIS为主要技术手段,通过对Quickbird卫星数据进行数据配准、波段组合、数据融合后,利用91卫图助手软件免费下载工作区地形数据,在ArcGIS平台上,通过叠加遥感影像对地形地貌进行三维模拟,制作了维拉斯托—拜仁达坝矿区三维遥感影像图,并对矿区地质环境进行了三维分析。结果表明三维遥感技术对矿山地质环境调查、矿山环境整治具有重要的现实意义和指导意义。     

条带开采地表岩移规律与建筑物保护模式研究

受地表建筑物以及煤层位置厚度影响,条带开采工作面选择较多。某矿区采储量位于村庄下,工作面走向正好垂直穿过村庄规划的房屋,为解决矿区内村庄下煤柱的开采难题和安全生产,在矿区2206条采工作面布设了地表岩移观测站,观测分析地表变化规律。分析出了相邻监测点之间的沉降差值、曲率、变形值和开采系数等特征参数,研究了该矿区的地表下沉机理,为该区域的地表土地开采沉陷与塌陷赔偿、房屋变形改造以及综合利用等方面提供了技术支持。     

沉陷防治和控制技术在我国煤矿开采中的重要性

煤矿开采对矿区环境、地表破坏的影响,并以减轻危害程度为目标,根据各个矿区应合理的应用采矿方法和工艺,来防治和控制开采沉陷。