融合多种差分干涉测量的矿区地表形变监测

为解决时序短基线集差分干涉测量技术(SmallBaseline Subset-InSAR,SBAS-InSAR)无法准确估计煤矿沉降中心形变值的问题,通过融合合成孔径雷达差分干涉测量(Differential InSAR,D-InSAR)和SBAS-InSAR技术研究了测量矿区地表形变的监测方法。利用25景Sentinel-1数据,根据基于相干性系数的D-InSAR方法和结合永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)的SBAS-InSAR方法分别生成研究区域的形变图,并借助Kriging插值法,将前者方法所得结果填补于后者方法所获形变结果,完善矿区形变中出现的空缺值,从而更为准确地估算矿区地表形变结果。此外,沿着开采面的横纵剖面详细分析典型矿区的形变结果,并绘制地表形变剖面曲线,以此剖析矿区沉降漏斗的演化过程。最后,为了定量说明该方法的可靠性,将矿区形变结果和水准测量数据进行误差对比,并将标准差和均方根差作为矿区形变结果精度的评定指标。结果表明：相干性系数图整体质量较优,研究区域中最大累积沉降量可达176.39mm,年均沉降速率最大可达-103.82 mm/y。通过本文方法得到的形变结果和水准处理数据基本一致,且误差均小于13 cm,监测精度满足煤矿开采相关测量技术要求。     

基于SBAS-InSAR的钻井水溶矿山地表时序沉降场反演

为研究某钻井水溶矿山地表形变发展规律,选取2016年11月12日至2019年06月06日欧洲航天局Sentinel-1A影像数据,采用SBAS-InSAR技术获取研究区高相干点和地表时序形变图。根据高相干点个数及其参数,反演研究区沉降面积和沉降体积,并采用克里金插值法对研究区高相干点进行内插,获取沉降漏斗数据,然后与水准实测形变值进行对比。试验结果表明:2016年11月至2019年06月研究区地表最大累计沉降量为246 mm,高相干点沉降值大于10 mm的区域内最大沉降面积为1.26 km~2,最大沉降体积为118 336 m~3。沉降结果与水准实测数据均方根误差为±8 mm,地表沉降漏斗发育与溶腔内部承重水压对地表稳定性影响一致,沉降范围和体积反演结果可为研究区后期的土地保护与复垦提供依据。     

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,本文以河南某采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日至2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明：2010-2019年间年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019-2021年间年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15mm/a区域均有煤矿井工开采作业。本文方法有效的提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,提高了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。     

天津LNG码头SBAS-InSAR时序形变及地面监测数据响应分析

为了查明油气重大基础设施中,由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测技术的有效性,本文采用SBAS-InSAR技术提取了天津LNG（Liquefied Natural Gas ）码头区域油气管线区域的长时间序列的地表形变数据,进一步分析了地面GNSS（全球导航定位系统）地表位移、多层深度位移计、管道应变传感器数据与同步的SBAS-InSAR地表形变量的数据响应关系,并进一步分析了雨-旱循环的时序变化规律。结果表明：2019年5月-2022年4月的3年间天津LNG码头区域非均匀沉降最为显著,最高达到-394mm;SBAS-InSAR的时序形变数据15-53mm的沉降形变,在GNSS中有9-57mm的地表位移响应,两者相关显著,具有良好的一致性;SBAS-InSAR地表形变变化特征与多层位移计在1m、2m和3m深的位移数据响应特征都与降水量关系密切,呈现显著的雨季-旱季波动特征,二者具有良好的同步性,说明SBAS-InSAR地表形变变化特征能够揭示地下土层的位移变化特征;SBAS-InSAR地表沉降量与地下管道应变呈正相关, SBAS-InSAR获取的地表形变是反映地下管线应变的良好指标。由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测数据的集成应用,能够为未来星地一体化的管道安全监测技术体系构建提供有益的借鉴。     

利用回归分析法研究矿区地表形变

为了减小由煤矿地下开采引起的地面沉陷对人们生命财产造成的危害,对某矿区采煤引起的地表变形进行了预测。本研究采集了该矿区2011-03—2012-03实际的监测数据,采用回归分析方法对该矿区进行了研究,并对矿区地表形变进行预测。预测结果与地表实际的沉降情况非常接近,说明采用回归分析法可以对矿区变形进行短期预测。     

基于时序InSAR技术的新井煤矿地表沉降监测

为探测内蒙古新井煤业有限公司露天矿区边坡失稳前地表形变情况,采用SBAS-InSAR技术对该矿区2022年1月至2022年11月的15景Sentinel-1A数据进行干涉处理,解算出地表2 475个形变点,最大形变量超过160 mm,最大形变速率达209 mm/a。证明SBAS-InSAR技术可以高效地识别研究区变形位置及其形态,为矿区地质灾害预警提供数据支撑。     

开采沉降测量预计

由于煤矿地下开采范围大、开采层数多而开采深度有限,开采的影响一般都能发展到地表,波及到上覆岩层与地表的一些与人类生产和生活有密切关系的对象。在开采影响波及到地表以后,受采动影响的地表从原有的标高向下沉降,从而在采空区上方形成一个比采空区面积大的多的下沉盆地。本文以葛店煤矿11031煤柱回采沉降情况为例进行了阐述。     

基于SABS-InSAR的保德矿区地表形变监测与分析

煤炭开采是保德县的主导产业,长期高强度的矿产资源开发导致矿区内地表发生了不同程度的形变,地质灾害频发,对进一步采矿作业造成了极大的安全隐患,破坏了当地的生态环境。为了进一步探究矿区地表变形的时空分布变化规律以及地表形变的驱动因素,利用SBAS-InSAR技术对覆盖研究区的32景Sentinel-1A影像数据进行处理,得到了保德矿区2020-06-24—2022-09-13期间的地表形变信息。在监测时间段内,研究区整体以沉降为主,形成多处由中心向四周发展的漏斗状下沉区域,主形变区内形变量与时间大致呈线性关系。依据计算得到的形变结果将保德矿区划分为6个重点研究区,以5号重点研究区中的泰安煤矿为例,通过分析其工作面的采掘工程,得出以下结论：(1)煤矿地表并未达到稳定状态。(2)发生地表形变的区域与工作面空间分布相吻合。(3)作为矿区形变的主要驱动因素,随着采矿工程的推进,主形变区域的范围和沉降速率将会进一步增大。研究区内的地质构造和地层岩性对研究区整体形变的趋势和范围起到一定的控制作用,断层两侧上盘、下盘的相对运动以及不同区域地表的可压缩层厚度差异均对地面的形变速率有一定的影响。通过叠加对比...     

利用时序InSAR技术监测兰州市主城区地表形变

城市地表形变是城市发展进程中的阻碍因素,为监测城市地表形变,利用46景Sentinel-1A影像,通过短基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR)对兰州市主城区进行监测,SBAS-InSAR技术是在传统的D-InSAR技术上发展起来的时序InSAR技术,可以监测长时间序列上高精度的地表形变结果。实验获得了2017年1月到2018年8月间的地表形变信息,结果表明兰州市区存在大范围的地表沉降,最大年平均沉降速率达到104.2mm/a,累积沉降量达到174.4mm,并对兰州市区内沉降区域分布范围和发展趋势做了总结。城区北部的沉降区域主要分布在新开发的居民区周围,形成了四大沉降中心区域,城区南部沉降最为严重的是七里河区,有多个区域的年平均沉降速率达20mm/a以上。     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉(Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)和粒子群优化-反向传播(Particle Swarm Optimization-Back Propagation,PSO-BP)神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型.首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性.实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低.与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.     

中国关闭/废弃矿井的分类利用与等级评价

 针对关闭/废弃矿井分类利用和等级评价,使用Adaboost迭代算法,建立了一个关闭/废弃矿井利用的可能性等级模型,总结得出关闭/废弃矿井分类利用可分为：关闭/废弃矿井生态文明开发,关闭/废弃矿井地下空间开发利用,关闭/废弃矿井遗留媒体资源开发利用,关闭/废弃矿井地下水资源开发利用,关闭/废弃矿井气油水光互补能源开发利用。确立了20项分类指标进行关闭/废弃矿井等级评价,初步构建出国内关闭/废弃矿井资源数据库,提出关闭/废弃矿井智能精准开发科学构想,构建了关闭/废弃矿井绿色资源评价技术体系,推动关闭/废弃矿井精准智能开采以及城市转型发展。     

基于城市燃气输配的废弃煤矿井储存天然气方法

 结合城市燃气输配关键内容,分析了中国废弃煤矿井资源及利用的现状和特点,研究了废弃煤矿井永久地下空间作为城市天然气储存空间的限制条件,提出了废弃煤矿井储存天然气的思路。分析表明,密封性是废弃煤矿井储存天然气的限制条件,可根据城市调峰气量的确定,利用废弃煤矿井井下的永久性地下空间,并配合井下空间的改造及地面工程建设,实现废弃煤矿井作为地下储气库,以有效解决城市不同时段的天然气供需不平衡问题。     

采煤塌陷区旅游化复兴研究——以山东省曲阜市单家村煤矿为例

以德国鲁尔工业区的成功转型为出发点,借鉴其经验,通过分析单家村煤矿矿区的旅游化复兴条件,提出工业旅游区、农业旅游区和采矿迹地旅游区三大区的开发设想,并针对各区设计相应的旅游项目,为采煤塌陷区的治理提供了新的思路和解决途径.     

铁炭窑沟煤矿井田开拓探讨

通过对铁炭窑沟煤矿井田开拓的探讨,得出结论:该矿井田地质构造、老窑范围、煤层及水文条件、资源整合矿采空区等对井田开拓开采均未造成影响;井田开拓方案是将井田内的15号煤层划分为一个开采水平,+1142水平。15号煤层分为3个采区,先开采一采区,然后依次开采二、三采区。     

基于模糊综合评价法的煤矿废弃油井风险分类及灾害防治技术

为有效评估煤油资源重叠区废弃油井对井下煤矿工作面开采造成的影响,以双马煤矿为具体研究对象,在分析废弃油井对煤炭开采的潜在危险基础上,综合考虑了油井因素、煤油水地层位置关系以及油井伴生气体因素三个方面,构建了8个废弃油井风险等级评价指标.采用层次分析法确定了各评价指标的权重,并建立了煤矿废弃油井风险等级分类模糊综合评价模型.针对不同风险等级的废弃油井制定了相应的防治方法和安全技术措施,在双马煤矿井下安全揭露了马探31、马探20等8口废弃油井.实际工程应用表明,所建立的废弃油井危害分类评价方法正确,相应的灾害防治技术得当,取得了较好的效果,为后期双马煤矿井田范围其他废弃油井的风险评价及制定防治技术措施提供了工程技术依据.     

建北矿综放工作面矿压规律研究

黄陵矿区开采实践证实,综放液压支架能平衡采场上覆岩层载荷,综合机械化开采对于预防顶板事故固然就像"安全箱"一样可靠,但这必须是建立在设备选择合理并保证良好的运行状况的基础上的。并且建北矿的煤层赋存条件、支护、采高以及井型等方面与邻近的煤矿都有很大差异,如果不加研究而盲目地套用其综放工作面的矿压规律,将会存在严重的安全隐患,甚至导致事故的发生,而造成巨大的经济损失。4-2101工作面作为建北煤矿首采综放工作面其顶板运动及矿压显现规律具有一定的代表性。通过对首采工作面进行系统的矿压观测,获得了老顶初次来步距、来压的强度、支架阻力的动载系数等矿压规律参数。总结出了首采工作面的矿压显现规律,提出了合理的支护改善措施,研究成果不仅能指导4-2101工作面安全生产,而且对于研究工作面顶煤,顶板运动规律、支架选型、支护质量及实现矿井安全、高产、高效等都具有重要的现实意义。     

矿山废水污染与防治

为了保护水资源和矿区环境，必须采取有效的技术措施，使矿山废水净化、复用，以保护短缺的水资源，综合分析了矿山废水的主要来源，矿山废水中的污染物及其危害；针对煤炭矿山废水的特点，提出了矿山废水污染的综合防治措施；以及矿井水、矿山酸性水、矿山含有毒有害元素及放射性元素废水等几种常见矿山的处理方法和矿区地下水资源的保护措施。