融合概率积分模型与D-InSAR的开采沉陷预计

矿区地表植被多,开采沉陷速度快、量值大,所产生的地质灾害较一般性的地表沉陷严重,极易使得2景SAR影像失去相干性,造成解缠错误。针对矿区SAR影像相干性较低、下沉盆地中央相位值易丢失的情况,结合合成孔径雷达干涉差分技术（Differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR）和基于遗传算法的概率积分模型,提出了一种矿区开采下沉盆地预计方法。以该方法利用矿区下沉盆地边缘一定数量的相干系数较高且下沉较明显的D-InSAR监测值和下沉盆地中央最大下沉点与拐点附近的少量观测值对某矿II3720工作面进行试验,首先利用概率积分模型反演概率积分法预计参数并采用遗传算法进行多次优化,然后利用得到的参数对该工作面下沉盆地进行模拟预计,结果表明：通过该方法得出的下沉盆地参数及下沉值与实测值较接近,有助于弥补由于矿区SAR影像干涉效果不佳而导致的预计精度不高的不足,通过少量的观测数据可较为有效地预计矿区下沉盆地,对于提高矿山开采沉陷监测与预计的精度有一定的参考价值。     

矿区地表沉陷的D-InSAR监测方法

基于两景ALOS PALSAR影像,利用D-InSAR技术,获取了2007-12-10-2008-01-25时段某矿区的地表沉降形变场。然后采用D-InSAR监测值,提取该回采时期矿区工作面超前影响角,并与实测数据求取值进行对比,结果表明利用D-InSAR技术求取工作面超前影响角是可行的。利用基于模拟退火算法（SA）的概率积分参数反演方法,求取了矿区工作面非充分采动下的概率积分参数。求参结果表明,利用基于SA的概率积分参数求取方法进行矿区概率积分参数求取是可行的。研究成果对矿山开采沉陷D-InSAR监测具有重要参考价值。     

三河尖煤矿深部开采沉陷规律实测研究

基于铁路沉陷观测站实测资料,求取了多个工作面的概率积分法预计参数,获得了深部开采沉陷规律,并针对深部开采单个工作面属于非充分采动的特点,对下沉系数进行了修正和综合分析,研究成果为矿区今后开采沉陷控制提供了科学依据。     

极小工作面预计参数问题的探讨

在极小工作面开采条件下,利用概率积分法进行开采沉陷预计时结果与现场实测有较大偏差.本文针对此情况,从分析概率积分法的预计参数入手,结合现场实测资料,讨论了几种预计参数修正的方法,论证预计参数修正的必要性,并将其应用到华东某矿区的复杂地质条件的极小工作面开采沉陷预计,取得较好的效果.     

极小工作面预计参数问题的探讨

在极小工作面开采条件下,利用概率积分法进行开采沉陷预计时结果与现场实测有较大偏差。本文针对此情况,从分析概率积分法的预计参数入手,结合现场实测资料,讨论了几种预计参数修正的方法,论证预计参数修正的必要性,并将其应用到华东某矿区的复杂地质条件的极小工作面开采沉陷预计,取得较好的效果。     

孟村矿首采工作面开采沉陷监测研究

为了解决孟村煤矿开采沉陷及岩移参数问题，结合首采工作面进行监测点布设、沉陷监测和数据计算分析。总结了首采工作面地表沉陷规律，计算了地表沉陷岩移参数，包括边界角、移动角、充分采动角等，并获取了概率积分法预计参数。为后续工作面开采、保护煤柱留设和建构筑物保护提供了指导。     

邻近采空区影响的地表沉陷概率积分参数反演

为了准确反演受到邻近采空区影响的地表沉陷预计参数,通过分析工作面开采后地表正常下沉规律与邻近采空区残余沉降量的预测方法,将邻近采空区等价成变采高的小工作面开采来进行概率积分法参数反演,提出了邻近采空区影响的地表沉陷概率积分法参数反演方法。利用该方法求取的概率积分参数预计得到的地表下沉曲线与实测曲线比较吻合,为邻近采空区影响的地表概率积分参数反演提供了可行方法。     

基于ArcObjects组件与Microsoft.NET框架的营口某铁矿开采沉陷预计系统

为有效提高矿山开采沉陷预计精度和效率,将ArcObjects二次开发平台和Microsoft.NET框架技术相结合,开发了矿山开采沉陷可视化预计系统。该系统包括开采沉陷预计与可视化2个模块,开采沉陷预计模块基于概率积分法实现对矿区沉陷数据的计算分析,可视化模块集数据录入、参数运算、成果输出和沉陷预计可视化等功能于一体。以辽宁营口某铁矿K203开采工作面为例,分析了矿区地质条件以及开采沉陷现状,采用该系统计算了概率积分法参数并进行了沉陷预计分析,并与地表沉陷观测数据进行了对比分析。研究表明:工作面上覆岩体不均一风化深度和NNW向缓倾角不利结构面组合是导致矿区发生沉陷的主要地质因素;开采区存在应力应变集中现象,水平向位移小于100 mm,垂直向位移变化较大,矿区沉陷具有阶段性增速到减缓的变化特征,与实际监测结果吻合性较好,表明该系统对于矿区开采沉陷预计分析具有一定的适用性。     

基于Matlab的概率积分法开采沉陷预计参数解算

通过在开采工作面地表建立观测站获取地表变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,从而预计工作面周边或相似开采条件下工作面的开采沉陷并评估和指导开采作业,其前提是精确获取概率积分法开采沉陷预计参数。为此,基于Matlab软件,采用最小二乘法拟合观测点变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,并结合Matlab软件绘图工具开发了集数据载入、坐标转换、参数解算、结果输出、开采沉陷预计及反演为一体的可视化开采沉陷预计系统。以淮南谢桥煤矿11316工作面为例,根据地表移动观测点位移数据解算开采沉陷预计参数并与实测值进行对比分析,结果表明,该系统解算出的开采沉陷预计参数符合两淮矿区开采沉陷的基本规律,反演结果与实测值基本吻合,该系统对于实现矿区开采沉陷高精度预计和反演具有一定的参考价值。     

基于概率积分法的非充分采动地表沉陷预计

根据邯郸矿区某矿工业广场下2103工作面非充分采动的技术条件,由工作面的宽深比对预计参数进行修正,采用修正后的参数按照概率积分法进行地表沉陷预计。由已推进部分造成的地面建筑物倾斜观测值的比较可以看出,参数选取合理。从地表变形规律可以看出,非充分采动的各种变形值都比充分采动要小,而煤层倾角则造成了下沉盆地向下山方向偏移,致使下山方向拐点处的建筑物损坏严重。     

基于SBAS-InSAR的矿区全盆地开采沉陷求参方法研究

传统测量手段监测矿区开采沉陷时所需的成本较高,且无法全面反映地表移动盆地的沉降情况。为了使矿区地表沉陷监测更全面高效,从而获得更高精度的概率积分预计参数,以内蒙古某矿区为例,先采用SBAS-InSAR技术处理27景Sentinel-1A卫星数据,获得2017年9月至2018年7月间的全矿区地表时序形变情况,再结合改进步长的果蝇优化算法实现地表全盆地3 723个点的共同求参。结果显示,工作面开采导致的地表最大沉降量为201 mm,与实测数据相比,其绝对误差的平均值为3.00 mm,相对误差的平均值为9%。研究结果表明:SBAS-InSAR技术与传统手段相比,对于监测矿区工作面开采引起的地表全盆地沉陷具有较大优势;此外,采用改进步长的果蝇优化算法能将全盆地开采沉陷结果用于概率积分预计参数的求取,得到一组效果良好的参数;获得的研究区域最优概率积分预计参数为:下沉系数q=0.33,主要影响角正切tan β=1.83,拐点偏移距s=0.045H(H为采深),开采影响传播角θ0=89°。研究成果为今后矿区地表的开采沉陷监测与概率积分预计参数确定提供了科学依据。     

基于三角形剖分算法的开采沉陷预计系统设计

矿区沉陷预计是开采沉陷研究的重要内容,现有的开采沉陷预计软件多以矩形剖分为基础,存在对凹多边形工作面适应性差、预计结果准确性低等问题。为此,首先采用VB编程语言,基于三角形剖分模型,以改正后的角点坐标为基础,将开采工作面划分为多个独立的三角形;然后运用概率积分法,采用二重变步长辛卜生算法计算每个三角形区域开采引起的移动变形值;最后将三角形单元预计结果进行叠加,实现多个开采工作面地表沉陷的高精度预计及预计结果的可视化输出。试验结果表明：①基于三角形剖分算法的开采沉陷预计克服了矩形剖分预计中的工作面处理难度大、等效剖分等缺点,在满足工程需要的同时,简化了数据处理流程,预计结果的准确性及可靠性得到了进一步提高。②基于三角形分割模型开发的开采沉陷预计反演一体化系统具有良好的稳定性及实用性,可为“三下”采煤方案优化设计、矿区生态环境保护、矿区土地复垦等提供科学依据,为更好地实现绿色开采服务。     

基于D-InSAR技术和灰色Verhulst模型的矿区沉降监测与预计

针对在地形复杂的矿区沉降观测资料不易获取的问题,将合成孔径雷达差分干涉技术（D-InSAR）与灰色Verhulst模型相结合,提出了一种矿山开采沉陷监测和预计方法。该方法首先对覆盖大柳塔煤矿某工作面的12景TerraSAR-X雷达数据进行D-InSAR处理,获取观测站沉降值;然后根据沉降量与时间的关系建立了基于灰色Verhulst模型的预测函数,对开采沉陷发展规律进行分析。试验结果表明：3个测试点D-InSAR监测数据的绝对和相对误差分别为2.8~15 mm,0.9%~6%;结合灰色Verhulst模型预测的绝对和相对误差分别为3.4~18.8 mm,1.2%~5.7%。上述研究结果进一步表明,所提出的方法可有效弥补矿区沉降实测数据的不足,为实现矿区开采沉陷监测和预计的一体化软件设计提供参考。     

基于改进三角剖分的复杂形状工作面开采沉陷预计方法

为弥补复杂形状工作面变形预计的不足，提高开采沉陷变形预计的准确性，构建了一种基于改进三角剖分的复杂形状工作面开采沉陷预计方法。该方法引入了改进的三角剖分算法，优化了坐标系统转换、拐点偏移改正等方法，基于概率积分法原理建立了复杂形状工作面的开采沉陷预计模型。该模型首先利用改进的三角剖分算法将工作面剖分为多个三角形；然后用变步长Simpson二重积分方法在三角形单元内进行下沉预计，将各单元的预计结果求和，即可得到整个工作面开采对地表下沉的影响情况；最后根据概率积分法原理可分别得到其他移动变形预计值。采用MATLAB软件开发了所构建模型的沉陷预计程序。模拟试验结果表明：该模型预计值插入点全部分布于常规概率积分法预计下沉曲线上，表明该模型能够对形状较为复杂的不规则工作面进行开采沉陷变形预计。淮南顾桥矿1414（1）工作面实例分析表明：该模型预计的下沉曲线与实测下沉曲线的拟合度较好，预计下沉值的绝对误差为0.2~359.2 mm，相对误差为25.02%，中误差为 101.9 mm，能较好地满足工程应用需求。开采沉陷|三角剖分算法|概率积分法|Simpson二重积分|复杂形状工作面     

任意形状工作面沉陷预计计算方法

为弥补现有任意形状工作面沉陷预计计算方法存在的不足,更加准确地预计煤炭开采引起的地表移动和变形,基于概率积分法理论,将工作面按照角点划分为若干梯形,再利用变步长Simpson二重积分法在各梯形区域按预计公式进行积分计算,最后将各梯形单元产生的影响进行叠加处理,实现了任意形状工作面的沉陷预计计算。另外,通过研究拐点偏移距对工作面位置的影响,探讨了任意形状工作面实际计算边界角点坐标的解算方法。在此基础上设计、开发了开采沉陷预计程序,实现了地表移动变形预计、预计结果分析及可视化输出。以某矿区实际开采工作面为例,对计算方法及预计程序进行了验证。结果表明：程序设计合理,预计结果准确可靠,符合实际情况,能够满足大范围沉陷预计的需要,可为“三下”采煤、土地复垦规划提供必要的技术支持。     

基于Knothe时间函数和InSAR的煤矿区动态沉陷预计研究

 摘要：以某矿区的3212工作面为研究对象,采用基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型进行开采沉陷动态预计。计算了不同时间、不同位置的点的动态下沉值,分别与水准测量成果和D-InSAR监测结果进行了对比分析。实验表明,基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型所得到的结果符合开采沉陷导致的地表沉陷规律;其结果与水准测量成果和D-InSAR监测结果吻合;最大误差不超过0.2米,能够满足动态预计的要求。最后提出了存在的问题和今后工作的方向。     

薄基岩浅埋深矿区地表开采沉降预测及影响因素分析

目前我国西北部地区浅埋深薄基岩开采区地表沉降现象日益严重。以鄂尔多斯某矿区为例,基于该矿区覆岩性质、地质条件、开采技术条件、地表沉降点观测数据,运用概率积分法对首采区的地表开采沉降规律进行了分析预测,并对该矿区典型的薄基岩浅埋深开采地表沉降的主要影响因素进行了分析。结果表明：①概率积分法的矿区开采沉降预测结果与实测数据基本吻合,表明采用该方法预测矿区地表移动参数是可行的;②由于矿区整体构造简单,且工作面内煤层基本呈水平分布,煤厚、采深、倾角等因素变化较小,综合分析认为顶板松散层基岩厚度比（H_S/H_J）、开采强度（工作面推进速度）是该矿区地表沉降的主要影响因素;③对工作面走向的顶板松散层基岩厚度比（H_S/H_J）曲线、开采强度（工作面推进速度）曲线与地表沉降量曲线进行了对比分析,认为松散层基岩厚度比（H_S/H_J）、开采强度（工作面推进速度）对矿区开采沉降具有相反的作用,且开采强度（工作面推进速度）对矿区开采沉降的影响较大。上述分析结论对于地质构造稳定的鄂尔多斯地区矿区开采沉降分析预测有一定的参考价值。