基于InSAR三维分解技术的贵州省贞丰某煤矿地下采空区反演

贵州是我国主要煤炭产地之一, 成本与地方条件的限制使贵州贞丰县山区出现大量的非法小煤窑, 其大多开采一年、半年便废弃煤矿, 调查其地下开采范围对矿区生态修复、土地资源再利用、煤矿越界开采监测等有一定意义。本文利用升、降轨观测共16期3 m空间分辨率的L波段PALSAR-2影像为数据源, 在贵州省贞丰县采用InSAR技术对煤矿采空区开展了短期动态地表沉降监测, 结合研究区地质条件、地下开采条件、开采时间、范围等信息, 计算了该地区煤矿开采沉陷影响角的规律与变形时间滞后关系; 而后利用上述参数及地表变形信息, 在其附近一处废弃煤矿, 对其地下采空范围及开采时间进行反演:(1)研究区煤炭开采走向影响角为83°、上山影响角75°、下山影响角80°, 地表变形时间与地下开采时间差约1个月; (2)计算反演出研究区废弃煤矿地下开采范围为380 m×150 m; (3)在反演煤矿采区, 对比FLAC3D数值模拟计算结果和野外现场调查, 验证了InSAR计算结果基本准确, 验证了此方法对煤矿采区反演的合理性与可靠性。     

采空区输气管道弹性变形分析

近年来输气管道工程的大规模建设,其不可避免地要通过一些煤矿采空沉陷区和地质构造复杂区域。煤矿采空沉陷区的地表移动变形必然会使上覆的输气管道发生变形、甚至破坏,因此,分析与预测煤矿采空区地埋输气管道的安全性具有重要意义。本文以西气东输一线为例,依据弹性理论分析计算,当管道下伏分别为土体和岩体时,输气管道破坏时的岩土体垮塌宽度,并统计在垮塌影响范围一定的条件下,岩土体垮塌宽度与管道变形及最小曲率半径之间的规律。结果表明,管道的弯曲变形与垮塌宽度之间呈递增关系。     

采空塌陷区管道成灾机理分析及工程防治措施

由地下采空造成地面突然塌陷而构成对管道工程的危害是最严重的管道地质灾害之一。通过对地下采空产生的地表移动和变形对管道的影响和损害的讨论,分析了采空塌陷对管道的危害特征。在分析矿区地表移动与覆岩的破坏规律和采场采动影响下覆岩破坏规律的基础上,研究了采空塌陷区管道成灾机理及影响因素。然后提出了采空区输气管道安全保护措施,对采空塌陷区的油气管道完整性管理工作具有指导意义。     

山西省左云县煤层复采引起地表变形机制浅析

采空塌陷的发育程度由内因、外因共同决定.自然地理地质环境背景条件为内因,人类工程活动为外因.内因决定了采空塌陷的分布区域,外因则控制它的发育程度.内因通过外因表现出来.     

煤矿采空区地表塌陷危害程度分级标准研究及应用

为评价较大区域塌陷发育特征和危害程度,在调查15个煤矿采空区的基础上,按城区、乡镇、村庄和农田荒地四个不同区域,建立塌陷危害程度分级标准.并以此标准对郑煤米村煤矿进行危害程度分区,绘制大比例尺塌陷危害分区图.同时针对不同的分区及其塌陷危害程度,提出相应的塌陷治理措施.     

瞬变电磁法在采空塌陷灾害中的应用——以神东煤矿采空区调查为例

由人工采矿及天然作用形成的地下空洞是引起地面塌陷、地裂缝等多种环境地质灾害的根源之一。在煤矿开采区,地下空洞主要是煤矿采空区,采空区受水文地质条件和开采时间的影响,呈现积水和不积水状态。利用瞬变电磁法对神东矿区采空区进行了调查勘探,用最原始的归一化二次电位解释采空不积水区及采空积水区,并根据地下空洞发育的时间长短及积水程度的不同,会呈现高阻异常或低阻异常,在视电阻率断面图上呈现出十分显著的特征。给瞬变电磁法勘探应用于采空区及采空积水区的探测提供了实例,对预测和防治采空区引起的塌陷环境地质灾害具有重要意义。      

安徽省阜阳市刘庄煤矿地面塌陷稳定性评价

刘庄煤矿位于安徽省阜阳市颍上县北部,是国投新集能源股份有限公司在阜阳新建的特大型现代化矿井,设计生产能力为800×104 t/a,于2003年初开工建设,已于2006年10月16日建成试生产,因为煤矿开采引发了强烈的采空塌陷地质灾害,严重破坏了地质环境,制约了当地社会经济的持续发展。通过对刘庄煤矿地面塌陷发育特征的发育研究,评价刘庄煤矿地面塌陷的稳定性并进行稳定性分区,进而评价建设用地适宜性,对合理规划、探索创新对塌陷区的治理方法、发掘塌陷区的土地资源、加快塌陷区的综合治理,具有重大意义。     

基于SBAS-InSAR的安徽省宿州市埇桥区2019—2022年地面沉降监测及影响因素分析研究

随着宿州市城市化进程不断推进,人类工程活动日趋频繁,地面沉降现象愈发显著。为探索沉降变化规律及其主导因素,本文以宿州市埇桥区为例,基于119景Sentinel-1A数据,利用SBAS-InSAR技术获取2019—2022年历年地面沉降的时空分布特征,并对埇桥区各沉降区的主要影响因素进行分析：(1)埇桥区各年平均地面形变速率为-2～4 mm/a,沉降主要分布在西二铺镇、宿州市经济开发区和南部各矿区;(2)城西水源地地面沉降速率为20～40 mm/a,沉降主要受地下水超量开采导致,经济开发区地面沉降速率为10～20 mm/a,沉降主要受人类工程活动影响;(3)埇桥区南部各矿区地面沉降主要受地下煤层开采影响,多年最大沉降速率为30～70 mm/a,芦岭煤矿沉降现象最为严重,多年最大沉降速率达68.1mm/a。研究结果可为埇桥区地面沉降的监测、预警和防治提供理论依据。     

不同沉降方式下埋地管道力学响应试验研究

地层塌陷和沉降引发的埋地管道事故频发,亟需开展不同沉降作用下力学响应试验研究。针对地层塌陷和沉降作用下油气埋地管道的管周应变、土压力和土体变形开展了系统研究。研究发现：地层塌陷和沉降过程中,受管顶土拱效应影响,管道应变及土压力随塌陷区扩展先增大后减小,随沉降区扩展而增大,塌陷和沉降区内,管道沿轴向呈两端凸起、中间下凹的“马鞍形”;管道变形受沉降影响更为显著,当塌陷和沉降量均为50 mm时,与地层塌陷相比,管道在沉降过程中顶部、底部和中部的最大应变值分别增加了18.8%、249%和273%;对比管周土压力增大和减小区域的面积之比λ可知,地层沉降较塌陷λ提高了78%,因此,管道在地层沉降过程中承受更大的作用力。基于修正Marston土压力计算模型,提出了地层沉降过程中管顶竖向土压力计算方法,并采用模型试验结果验证了该方法的准确性。     

安徽省淮南市大通煤矿地面塌陷稳定性评价

安徽省淮南市大通煤矿具有近百年开采历史,因为煤矿开采引发了强烈的采空塌陷地质灾害,同时大通矿区内岩溶塌陷发育,这些地面塌陷地质灾害严重破坏了地质环境,制约了当地社会经济的持续发展。通过对大通矿区地面塌陷发育特征的分析研究,评价大通矿区地面塌陷的稳定性并进行稳定性分区,进而评价建设用地适宜性,对合理规划、探索创新对塌陷区的治理方法、发掘塌陷区的土地资源、加快塌陷地的综合治理,具有重大意义,也可作为同类地面塌陷区评价的参考。     

Analysis of Deformation of Adjacent Buried Pipeline Under Rockfall Impact Load

Geotechnical and Geological Engineering - The current research on the deformation of buried pipeline under rockfall impact load is generally based on the analysis of the pipeline cross-sectional...     

基于D-InSAR技术的采煤沉陷区地面形变隐患识别与影响分析

本文基于D-InSAR技术,通过SARscape 521雷达影像处理平台获取了2021年6月至2021年9月鬃岭-勺窝集中采煤区的地表形变信息,同时采用典型形变处最新采空区、采煤巷道数据和野外调查核实方式验证了监测结果的准确性和可靠性。结果表明:(1)本文采用D-InSAR技术成功识别了纳雍县鬃岭-勺窝采煤沉陷区3处地面沉降变形隐患,其影响面积分别为P1处约为006 km2,P2处约为014 km2,P3处约为007 km2;(2)典型沉降区土地利用现状分析表明沉降中心人类活动的强度在缓慢增加,其表现在2017—2021年期间耕地、林地、水体面积减少,居民区、工矿用地、灌木林地以及设施农用地面积增加;重要地类现状实地调查结果表明,典型地面沉降已对居民区房屋道路造成了损坏,对沉陷区生活的人民生命和财产安全造成一定程度的安全隐患。基于此,本文研究D-InSAR技术在岩溶山区集中采煤区地面沉降隐患识别与采矿活动对人类活动的影响为保障矿区人民的生命和财产安全提供了有力的技术支撑,在开采矿区地表环境的整治及人与自然协调发展方面具有一定的现实意义。     

铁法矿区采煤沉陷区的发展演化趋势分析

通过对矿区采煤沉陷区的调查，对影响沉陷形成的主要因素(煤层的厚度、煤层的埋藏深度、上覆底层的物理力学性质、松散层的厚度、矿井开采条件等)进行了针对性的分析，并对将来煤炭采空区的地面沉陷情况(至2010年末，区内将再形成约55km^2的沉陷与变形区)进行了预测，为该矿区地面沉陷的综合治理提供依据。     

德州市临盘采油区地面沉降监测

济南市的鹊山上设立了3块岩层水准标石的原点组。使用美国Trimble DiNi 12电子水准仪和条码式铟钢水准标尺施测一等精密水准82．2km,二等精密水准30．8km,联测各类水准点35个。对观测结果进行统计与分析表明．在临盘采油区（以后仓西北采油四队LY18为中心）形成了一个较明显的沉降区域,年沉降量为54．3mm。建议在其周边增埋地面观测标石,进行加密观测．以掌握其变化规律。     

山西阳泉矿区刘村采煤塌陷机理及数值模拟

选取山西阳泉矿区单煤层开采引发的强烈地面塌陷作为研究对象,在详细介绍刘村采煤塌陷所处地质环境背景及其发育变形特征的基础上,根据区域岩体工程地质特征,将其划分为12层岩组;运用关键层、复合关键层理论对采煤塌陷机理进行了分析,获取Hoek-Brown岩体力学参数;采用Flac5.0 Extrusion对刘村采煤塌陷坑进行了反演模拟。数值模拟反映各阶段采动裂缝在地表的发育分布情况并计算了最终沉降量,覆盖层裂缝自然修复周期为2个月,基岩裂缝自然修复周期为3个月;采动裂缝最终在平面上呈"θ"形,塌陷中心1和塌陷中心2最终沉降量分别达到4.5 m和4 m,塌陷面积是工作面面积的1.85倍。模拟结果与调查监测数据高度吻合,客观地反映了地表变形和深部覆岩塌陷的发展变化过程,为塌陷机理分析起到了帮助作用。该套岩体力学参数与模拟方法适用于阳泉矿区采煤塌陷精准预测。     

神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究

煤矿开采所造成的地面塌陷,已成为我国西部矿区危害范围最广,危害程度最大,延续时间最长的一种环境地质灾害,其对水环境的影响也最为严重,不仅导致区域水文地质条件遭到破坏,造成水循环模式发生改变,而且引起水资源量急剧减少,水体污染严重,水环境极度恶化.本文以西部煤炭能源基地神府东胜矿区为研究区,从地表水、包气带水、地下水及水体污染四方面,进行采煤塌陷对水环境的影响效应研究,为矿区水资源供需矛盾、水环境改善以及区域经济可持续发展等提供科学依据.     

淮南张集采煤塌陷积水区水环境动态监测研究

基于多时相的遥感影像数据,对张集采煤塌陷积水区十多年的时空变化和水环境富营养化状态进行动态监测。结果表明:研究区自2001年建成投产以来,塌陷积水区面积逐年增加,面积达到近900hm2,2013年5月积水区水体为轻度富营养化水平,同时从春季到冬季,张集采煤塌陷积水区水体富营养化呈现先上升后下降的趋势。     

老旧采煤塌陷区动态监测及其稳定性初步分析

采空塌陷严重影响了人民群众的生命财产安全,准确评价采空区的稳定性,提高预警的时效性,采空塌陷的实时监测至关重要。本文以北京市门头沟区王平镇南港村采空塌陷区为工程背景,建立了以GPS、静力水准、深部测斜、多通道微震监测为主的动态监测系统,实现了多源信息融合技术的采空塌陷区位移场、应力场的全天候监测。基于CAD-Surfer-ANSYS方法建立了采空区三维模型,实现了采空塌陷区监测体系的三维可视化管理,并在监测数据初步分析的基础上,采用数值模拟技术对采空塌陷区稳定性进行了初步分析,为采空塌陷灾害防治提供了技术支持。     

煤矿区沉降与遥感监测方法探讨

以晋城市煤矿区沉降研究为例,介绍了应用遥感图像调查与数字高程模型相结合的方法进行煤矿区沉降研究及监测。监测结果表明,沉降区主要集中在该区域的西北部,沉降区面积较大,沉降原因是大矿开采3#煤层,导致地面沉降,只有2处沉降由小煤矿开采9#煤层引起。经验证,具体位置虽有差异,但沉降区基本与实际吻合。依据当前合成孔径雷达干涉测量技术的发展,对煤矿区遥感综合监测方法进行了讨论。     

神府—东胜矿区采煤塌陷对包气带结构的影响

通过对比采煤前和采煤塌陷过程中及稳定后包气带结构的变化,详细研究了神府—东胜矿区采煤塌陷对包气带结构的影响。研究结果表明:在采煤塌陷前,包气带组成岩性主要为风积砂岩和萨拉乌苏组粗砂岩,相对较薄,包气带组成介质层序较清晰,各岩性介质颗粒排列有序、均一,包气带内部结构以孔隙为主;在采煤发生后的塌陷非稳定阶段,塌陷裂隙贯通含水层,使地下水大量渗漏,同时产生大量贯穿地表的裂隙,引起岩土孔隙性发生变化,使得塌陷区包气带变厚,在一定深度上结构不均,浅部包气带结构转化为以裂隙为主;到塌陷稳定阶段,包气带结构变化趋于稳定,厚度增加,但在地表以下仍存在一些断续的裂缝(隙),使塌陷区包气带形成以孔隙为主,间夹断续裂隙的特殊包气带结构。