煤矿开采沉陷自动化监测系统及其精度分析

文章从系统组成和精度分析2个方面,介绍了煤矿开采沉陷自动化监测系统的前期工作。该系统以GNSS CORS技术、GIS技术、计算机网络通讯技术、移动PDA技术、现代测量数据处理技术等为支撑,以GNSS基准站子系统、GNSS连续运行监测站子系统、数据监控中心子系统、实时数据采集终端子系统和通讯子系统等为核心模块,形成了集设备监控、数据采集、数据传输、数据处理与分析、沉陷预计与预警、开采损害评价等为一体的综合地表移动自动化监测系统。利用1d的实测数据对9个GNSS连续运行监测站的内符合精度进行了分析,结果表明,X方向的内符合精度在±3.5~±4.9mm之间,平均为±4.4mm;Y方向的在±3.0~±4.8mm之间,平均为±3.7mm;H方向的在±8.0~±10.1mm之间,平均为±8.9mm。     

基于多项式法的地表移动变形计算模型修正

针对基于概率积分法的地表移动变形值计算结果误差较大,评价煤层开采后上覆构筑物危险性存在安全风险的难题.依据地表下沉值与其它移动变形值之间的计算原理关系,结合煤层开采后地表移动变形计算结果和实测结果,该文提出了利用多项式法对计算模型进行修正的方法,构建基于概率积分法和多项式法相叠加的地表移动变形值计算模型.以某矿已采工作面地表下沉值实测数据为例,研究结果表明：计算模型修正后得到的地表下沉值与实测结果之间的误差范围仅为0.1～0.4 m,极大的减小了计算模型的误差范围.     

基于MO的地表移动观测站设计系统开发

为了实现观测站设计数据与图形统一管理,以及地表移动观测站的设计、自动化处理、及结果的可视化输出,利用VB.NET和MapObjects的无缝结合进行系统开发。以淮南矿业集团某矿区综采工作面地表岩移数据为例,验证了该系统,充分体现了GIS组件在解决有关开采沉陷的预计分析、变形监测和其保护问题中的实用性和有效性,对矿山开采一体化系统的开发具有指导意义。     

炉峪口煤矿8号煤开采沉陷实测研究

炉峪口煤矿在开采1820工作面时,在工作面上方地表建立地面岩移观测站,通过实地观测得出了重复采动下地表移动变形的参数及移动规律.为进一步研究煤矿地表沉陷提供了实测数据和理论依据.     

张集煤矿11418(W)工作面开采地面沉陷演化规律

依据张集煤矿11418(W)工作面地表移动变形观测站实测数据,运用概率积分法和拟合曲线法求取下沉系数、水平移动、拐点偏移距等地表移动变形参数,获得张集煤矿8煤层开采地质采矿条件下的下沉量大、速度快、稳定快且具有突变性等地表移动变形演化规律及新特征,为地表沉陷范围和影响程度的确定提供可靠依据.     

基于RTK技术的极地冰川移动监测系统的试验研究

基于PTK(Real Time Kinematic)技术,提出了利用铱星通讯系统进行数据远程传输的移动监测系统,其中基站和移动监测站由高精度GPS模块、数传电台与MSP430单片机控制器集成为一体。该系统以冰面抛投式移动浮标基站为载体,给出了监测系统的构成及数据采集及处理方法;并在野外实现了移动定位的实时监测试验。与常规定位进行比较,结果表明,该系统精度和稳定性均较高,移动监测精度可达厘米级,适用于冰川移动监测领域且将在中国第32次南极考察中进行应用试验。     

基于三维激光扫描全站仪的矿山开采沉陷监测方法

为了快速准确地获取矿山地表沉陷变形数据,在分析主流监测方法的基础上,提出基于MS50三维激光扫描全站仪的矿山开采沉陷变形监测方法。选取青海省西海煤炭公司海塔尔矿为研究区,通过实验分析对MS50最佳扫描距离进行研究,推算自由设站法点位精度,介绍施测方法和点云数据处理方法,构建研究区地面三维模型和数据对比分析模型,并将三维模型数据与水准测量数据进行对比分析。结果表明:200 m内MS50扫描精度优于10 mm,范围越大精度越低;推算出自由设站点位中误差为1. 271 mm,能够满足矿山开采沉陷控制点位精度要求;三维激光模型数据能够反映出矿区沉陷变形情况,可以替代水准测量数据进行矿山开采沉陷监测工作。MS50自由设站三维激光扫描法相比传统方法可宏观、快速、准确的描述矿区地表移动变形真实状态,相比普通扫描仪具有设站灵活、扫描精度高、无须坐标转换、减少点云拼接误差等优点,是值得在矿山开采沉陷地表移动监测领域中进一步推广的方法。     

Kalman滤波在地表移动观测站沉降监测中的应用研究

文章根据Kalman滤波理论,结合矿区开采沉陷监测的需要,建立了对地表移动观测站沉降监测进行动态处理的标准Kalman滤波模型和预测预报模型;利用顾桥矿1117(1)首采面观测站的实测资料,对所建立的滤波模型和预测预报模型进行了检核,结果表明所建模型基本能满足开采沉陷工程治理的要求.     

大宁矿区开采沉陷规律研究

通过对大宁煤矿一个正在开采的工作面进行地面沉陷监测,结合该矿的实际资料,对大宁矿区开采沉降规律进行实测研究,得到了开采沉陷基本参数和典型的山区地表移动分布特征,为以后的矿区开采及地表开采沉陷治理提供理论依据.     

陶阳矿铁路下煤层群开采地表移动规律研究

本文根据多年来定期观测的大量数据。对铁路下煤层群重复开采的地表移动规律进行了分析、研究。主要是将各观测站所针对的主要开采工作面的基本条件和实际观测资料,利用参数识别的方法,求出各观测站的地表移动计算参数,并分析出计算参数的可靠性,同时,对各非充分采动条件下的观测站资料,利用求取的计算参数,模拟计算出具体地质开采条件下充分采动或接近充分采动时的地表移动变形。并分析计算出各种角值参数。     

煤矿开采动态地表下沉预计算法

针对煤矿地下开采造成岩层及地表移动随时空变化、开采时间与空间的变化对地表移动变形影响等问题,为准确预测开采过程中的地表移动变形,对开采沉陷的影响函数预计方法进行了理论分析与应用研究.应用数值积分方法,通过数学建模实现了开采沉陷预计系统.明确了开采沉陷动态移动变形模型的具体算法,提出了通过倾向微元化达到顾及主要影响半径随采深变化的方法,使得缓倾斜煤层的使用Knothe模型得以实现.应用VB开发了开采沉陷地表动态移动变形系统,并通过现场实测数据验证了动态预计算法的正确性.     

大倾角逆断层条件下开采地表移动规律的研究

在测绘学科中,当地下资源开采中和开采后,为更好地监测和研究内部岩层和地表的沉陷规律,除采用常规的测量仪器进行地表和内部岩层位移量监测外,还可采用国际通用的岩土工程专业软件进行模拟、分析和计算。本文通过分析断层影响下的地表移动变形特征实测资料,利用有限元分析软件FLAC,就大倾角逆断层条件下开采引起的地表移动破坏规律进行了重点分析,提出了该地质条件下地表和围岩移动变形发展的趋势,尤其是在岩层内部和断层露头处的移动变形分析结论,对观测点、线的布设提供了指导,是地表和围岩观测的有益补充,同时为矿区及类似条件下"三下一上"采煤技术的研究提供了可靠的依据。     

某矿9000工作面变形监测资料分析

地下煤炭资源的不断开采造成了地面大面积沉陷,给自然环境和人民的生命财产安全构成了巨大的威胁。在沉陷区域建立地表移动观测站对沉陷区进行监测,并对变形监测资料进行分析,得出相关参数和地表沉陷规律意义重大。本文对某矿9000工作面变形监测资料进行分析,得到了9000工作面地表变形的下沉曲线、倾斜曲线、水平移动曲线,在分析图形的基础上初步得到了9000工作面开采沉陷基本规律。     

厚冲积层矿区地表移动参数的特点及数值模拟

我国的厚冲积层区分布广泛，通过大量的观测站数据分析及大量厚冲积层矿区地表移动特性研究，系统提出了厚冲积层矿区地表移动参数、规律的特点,并给出了相应的数学计算公式。在分析地表产生在非连续 变形机理的同时，提出了地表移动与变形的力学分析法。研究成果对于厚冲积矿区“三下”压煤开采具有一定的指导意义。     

厚冲积层下厚煤层开采地表移动特征

根据山东厚冲层、厚煤层矿区分层开采三个地表岩移观测资料,分析了同一工作面分层开采地表参数变化规律,及地表岩移参数与采深之间的定量关系式,探讨了地表破坏形态及产生的原因。这些由多个工作面地表移动观测站实测求得的地表移动规律,对厚冲积层、厚煤层“三下”开采设计具有重大指导作用。     

相邻工作面开采后地表沉陷监测

本文利用常用的概率积分法来求取地表移动预计参数,首先根据实测资料按经验确定概率积分法的初始参数值,然后按初始参数值根据观测站与开采工作面的相对位置关系,计算地表观测线的下沉值。然后将预计值与实测值进行比较,比较后再调整预计参数,以逐渐趋近的方法．最后求取概率积分法的移动变形预计参数。     

大采深综放开采地表移动变形规律

为研究在大采深综放工作面开采条件下地表移动变形规律,以陈家沟煤矿八采区8512,8513综放工作面地表移动观测数据为基础,分析在大采深综放工作面条件下开采一个工作面与开采两个工作面后的地表移动变形规律。另外,运用概率积分法建立模型,根据观测数据进行反演模拟修正预计参数,得出在该条件下的概率积分预计参数,并总结充分采动条件下地表移动变形规律。结果表明:在大采深综放开采条件下,开采一个工作面时,地表属于极不充分采动,大采深极不充分采动地表移动变形一般较小,地表损害一般在Ⅰ级以内,开采后地表建筑物能够安全使用;开采两个工作面后,地表属非充分采动,地表水平移动范围较常规开采条件下范围要大,且水平移动范围一般比下沉范围大;预计在第四个工作面开采后地表达到充分采动。非充分采动条件下,下沉盆地呈非对称分布,最大下沉点不在采空区中心上方;在达到充分采动条件时,最大下沉值处于采空区中心上方,从盆地中心至边缘下沉值逐渐减小趋于0;拐点处的水平变形值与曲率值均为0.反演得出大采深综放工作面地表移动预计参数及地表移动角量参数,预计地表达到稳态时,地表最大下沉量为5 003 mm.此成果能够为该矿"三下开采"评价提供理论依据。     

基于无人机激光雷达技术的开采沉陷监测方法与参数反演

矿区开采沉陷监测与预测对于煤炭安全生产来说至关重要,目前煤矿地表沉陷监测的主流手段均有一定的局限性,存在精度与效率不能兼得的问题。利用无人机激光雷达(unmanned aerial vehicle lidar, UAV LiDAR)技术可以实现矿区地表三维点云的快速获取,建立多期数字高程模型(digital elevation model, DEM),两期DEM相减即可得到沉陷盆地,具有高效高精的特点。对无人机激光雷达地表沉陷监测的原理流程和概率积分预计参数动态反演方法进行了分析讨论,以内蒙古唐家会煤矿为例,设计了无人机激光雷达飞行方案,采集了两期激光点云数据,并对实测数据进行了组合解算、融合、滤波,建立两期DEM,求取了观测时间段内的地表下沉盆地,并进行了全盆地动态反演,得到测区概率积分预计参数。结果表明：DEM精度分别为34 mm和37 mm;下沉盆地精度为50 mm,结果对于煤矿开采沉陷监测与预测来说是相对可靠的,为无人机激光雷达应用于地表监测提供了案例。     

大明矿地表沉陷数值模拟研究

运用Geostud io2004软件,对大明矿704工作面开采所引起的地表移动与变形进行模拟,并与实测数据对比分析,证明了Geostud io2004软件模拟地表下沉与水平移动的可行性,从而掌握地表移动与变形的基本规律。     

浅采空区地表移动规律的模拟研究

利用模拟实验法研究了浅采空区地表的动态和静态移动及变化规律。实验结果表明：当工作面推进到62m时,地表开始发生移动和变形,并随着工作面的推进不断增加,地表动态下沉量不断增加,地表形成了一个移动盆地。开采结束后,地表的静态移动和变形仍在继续,但增量不大,最大增量为440mm。