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开采沉陷动态预测时间函数参数变化规律研究——以Weibull为例

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煤矿安全 2024年第3期55卷 175-180页

作者：喻成林张宏贞范洪冬徐州市自然资源和规划局江苏徐州221008 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

针对开采沉陷动态预测模型中时间函数参数主要以最大下沉点的下沉时间序列为基础反演获取,在工作面上方空间位置变化规律研究不足的问题;依据工作面推进过程中覆岩受力、垮落情况,在平面方向上将采空区分为竖向整体受压区、中间区、动... 详细信息

针对开采沉陷动态预测模型中时间函数参数主要以最大下沉点的下沉时间序列为基础反演获取,在工作面上方空间位置变化规律研究不足的问题;依据工作面推进过程中覆岩受力、垮落情况,在平面方向上将采空区分为竖向整体受压区、中间区、动态完全区3个区间;以Weibull时间函数为例,分析了动态预测m、k 2个参数的含义、空间分布规律及特点,并构建2个参数的分区数学模型及选取准则;分别以实测最终值、概率积分法预测值为基准,通过实例验证了其正确性,丰富了开采沉陷动态预测参数研究。

关键词：动态预测开采沉陷参数变化机理威布尔时间函数概率积分法

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老采空区残留空洞空隙分布规律研究

采矿与安全工程学报 2016年第5期33卷 893-897页

作者：张宏贞邓喀中顾伟中国矿业大学环境与测绘学院国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

老采空区残留空洞空隙是老采空区地基稳定性评价、重复开采地表移动预测等的关键因素,对此进行研究具有重要的理论和实用价值。在对前苏联岩体内部实测资料分析基础上,研究了覆岩移动变形与工作面位置的关系,通过不同高度、工作面不同... 详细信息

老采空区残留空洞空隙是老采空区地基稳定性评价、重复开采地表移动预测等的关键因素,对此进行研究具有重要的理论和实用价值。在对前苏联岩体内部实测资料分析基础上,研究了覆岩移动变形与工作面位置的关系,通过不同高度、工作面不同位置覆岩下沉差异,得到采空区空洞空隙的变化规律,结果表明:在竖直方向上,距工作面顶板越远,残留空洞空隙量越小,空洞空隙主要出现在顶板上方0.4倍开采深度的范围内;在水平方向上,距离工作面开采边界越远,残留空洞空隙量越小,空洞空隙量与采厚比和离工作面边界距离呈对数或线性分布。在假定空洞空隙随距工作面距离线性分布的基础上,给出了空洞空隙估算模型,为老采空区残余移动变形计算和重复采动分析老采空区对地表移动变形的影响提供了技术方法。

关键词：空洞空隙老采空区预测

基于InSAR的关闭矿井地表形变监测与分析

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中国矿业大学学报 2020年第2期49卷 403-410页

作者：郑美楠邓喀中张宏贞王刘宇中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室环境与测绘学院江苏徐州221116

为了获取徐州东部矿井关闭后的地表形变,利用10景降轨ENVISAT影像和72景升轨Sentinel-1A影像,基于StaMPS技术通过时间域低通滤波、空间域高通滤波和三维解缠算法获取地表形变.监测结果表明:韩桥矿关闭后地表出现抬升,最大抬升速率为34.4... 详细信息

为了获取徐州东部矿井关闭后的地表形变,利用10景降轨ENVISAT影像和72景升轨Sentinel-1A影像,基于StaMPS技术通过时间域低通滤波、空间域高通滤波和三维解缠算法获取地表形变.监测结果表明:韩桥矿关闭后地表出现抬升,最大抬升速率为34.4 mm/a;旗山矿关闭后地表先下沉,而后抬升.通过对旗山矿关闭后地表抬升位置与时间分析可知,地下水回升方向为由北向南;对韩桥矿与旗山矿地表形变分析可知,徐州东部矿井关闭后地表形变规律可归纳为受采空区或地下水等因素影响地表先下沉,至相对稳定阶段(或不存在),再到地表抬升.结合韩桥矿地下水位分析可知,矿井关闭后由地下水回升引起的地表抬升存在大约1 a的时间延迟;地表抬升与地下水回升相关性较强,相关系数为0.98.

关键词：关闭矿井 InSAR 二次形变地下水

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开采引起的建筑物附加应力变化规律研究

中国矿业大学学报 2007年第4期36卷 436-440页

作者：谭志祥邓喀中张宏贞中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

采用采动区建筑物地基、基础和结构协同作用力学模型,系统研究了建筑物位于采动区不同位置时附加应力(弯矩、剪力、水平应力等)的分布变化规律,分析了建筑物刚度、地基系数、开采厚度、建筑物高度等各种因素对建筑物最大附加应力的影响... 详细信息

采用采动区建筑物地基、基础和结构协同作用力学模型,系统研究了建筑物位于采动区不同位置时附加应力(弯矩、剪力、水平应力等)的分布变化规律,分析了建筑物刚度、地基系数、开采厚度、建筑物高度等各种因素对建筑物最大附加应力的影响,获得了计算条件下最大附加应力与各影响因素之间的关系式.结果表明:当建筑物位于最大正、负曲率点附近时,建筑物附加应力最大;建筑物附加弯矩分布为近似对称的凸或凹形曲线,在建筑物中部最大;建筑物附加剪力分布为近似的反对称曲线,在距建筑物左右两端1/5处最大.研究成果为今后采动区建筑物保护设计提供了更加科学的依据.

关键词：采动区建筑物附加应力变化规律协同作用

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长壁开采老采空区带状注浆设计方法

煤炭学报 2008年第2期33卷 153-156页

作者：邓喀中谭志祥张宏贞中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

在分析老采空区残余沉降机理的基础上,结合开采沉陷理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究.得到如下结论:控制老采空区残余移动变形的关键是控制垮落带和断裂带内岩体的变形.在一定开采深度下,老采空区注浆充填可... 详细信息

在分析老采空区残余沉降机理的基础上,结合开采沉陷理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究.得到如下结论:控制老采空区残余移动变形的关键是控制垮落带和断裂带内岩体的变形.在一定开采深度下,老采空区注浆充填可采用带状注浆充填.当开采深度小于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,注浆孔间距为2倍的浆液扩散半径;当开采深度大于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,给出了带状注浆充填注浆孔间距计算公式及注浆孔布设原则.注浆孔首先应布置在距离工作面边缘内20 m范围内、急倾斜煤层上山方向和断层发育区域,以充填采空区边缘的空洞和欠压密区.

关键词：老采空区带状注浆注浆孔设计开采沉陷

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长壁老采空区残余沉降计算方法研究

煤炭学报 2012年第10期37卷 1601-1605页

作者：邓喀中谭志祥张宏贞范洪冬张立亚中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116

在深入分析老采空区残余沉降机理的基础上,认为采动破裂岩体空隙是老采空区残余沉降的主要诱因,采用国内外得到的有关破裂岩体应力应变关系及采动破裂岩体高度计算方法,建立了老采空区残余下沉系数计算方法,分析了残余下沉系数与覆岩岩... 详细信息

在深入分析老采空区残余沉降机理的基础上,认为采动破裂岩体空隙是老采空区残余沉降的主要诱因,采用国内外得到的有关破裂岩体应力应变关系及采动破裂岩体高度计算方法,建立了老采空区残余下沉系数计算方法,分析了残余下沉系数与覆岩岩性、开采厚度、开采深度及建筑物载荷的关系。研究表明:①当开采厚度相同时,开采深度越小,残余下沉系数越大,说明后期可能产生的地表残余沉降越大;当开采深度相同时,开采厚度越大,残余下沉系数越小;②在建筑载荷与原岩应力比相同情况下,开采深度越小,下沉系数增加量越大,对老采空区的影响越大。

关键词：长壁开采老采空区残余沉降残余下沉系数稳定性评价

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老采空区残余下沉系数的神经网络模型研究

采矿与安全工程学报 2009年第3期26卷 322-326页

作者：张宏贞邓喀中刘洪义中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221008 里能里彦矿业有限公司地测科山东邹城273517

为了验证人工神经网络方法是否可以用于老采空区残余下沉系数的预测,采用L-M BP算法的人工神经网络方法对某矿区的观测站下沉资料进行了残余下沉系数的预测分析,计算出不同观测时间距最大下沉速度时刻之间的下沉系数,以此建立此下沉系... 详细信息

为了验证人工神经网络方法是否可以用于老采空区残余下沉系数的预测,采用L-M BP算法的人工神经网络方法对某矿区的观测站下沉资料进行了残余下沉系数的预测分析,计算出不同观测时间距最大下沉速度时刻之间的下沉系数,以此建立此下沉系数的神经网络预测模型,进而得到残余下沉系数,并与实测得出的进行对比.研究表明:1)利用已有观测站最大下沉速度之后的观测数据可以解决数据不足的问题.2)在考虑地质采矿因素的基础上,建立相对与最大下沉速度时刻的下沉系数的神经网络预测模型,以此求取老采空区残余下沉系数.结果表明:用人工神经网络方法进行老采空区残余下沉系数预测是可行的.

关键词：老采空区残余下沉系数人工神经网络

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人工神经网络在老采空区残余沉降的应用研究

金属矿山 2009年第6期38卷 21-23页

作者：张宏贞邓喀中中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室

在分析单一工作面残余沉降影响因素的基础上,通过利用观测站最大下沉速度之后的已有部分观测数据,采用L-M的BP算法,建立了老采空区残余沉降预测模型,并对模型进行对比分析。结果表明:用人工神经网络方法进行老采空区残余沉降预测是可行... 详细信息

在分析单一工作面残余沉降影响因素的基础上,通过利用观测站最大下沉速度之后的已有部分观测数据,采用L-M的BP算法,建立了老采空区残余沉降预测模型,并对模型进行对比分析。结果表明:用人工神经网络方法进行老采空区残余沉降预测是可行的,具有积极意义。

关键词：老采空区残余沉降人工神经网络

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关闭矿井次生沉陷研究现状及展望

煤炭科学技术 2022年第5期50卷 10-20页

作者：邓喀中郑美楠张宏贞范洪冬谭志祥中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽淮南232001

我国关闭矿井数量多范围广,矿井关闭后,停止排水,地下水位上升,受地下水影响,覆岩及地表将再次沉陷,危及关闭矿井上方和周边建构筑物、交通电力通讯等基础设施安全及建设场地稳定性,研究关闭矿井覆岩与地表次生沉陷机理、规律、预测方... 详细信息

我国关闭矿井数量多范围广,矿井关闭后,停止排水,地下水位上升,受地下水影响,覆岩及地表将再次沉陷,危及关闭矿井上方和周边建构筑物、交通电力通讯等基础设施安全及建设场地稳定性,研究关闭矿井覆岩与地表次生沉陷机理、规律、预测方法具有重要的理论和实用价值。在收集国内外相关文献基础上,结合徐州东西部矿区关闭矿井地面次生沉陷监测实践,系统回顾和分析了关闭矿井地面次生沉陷监测方法、形成机理、时空分布规律及预测方法研究现状和存在的问题。首先,对比研究了常规地面变形监测方法和航天航空测量方法的优缺点,重点总结了合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术应用于关闭矿井地表沉陷监测中的优势及存在的问题;其次,基于国内外大量实测资料,分析总结了关闭矿井覆岩及地表次生沉陷形成机理及时空演化规律,得到了覆岩及地表下沉的主要诱因为采动破裂岩体、覆岩结构及煤(岩)柱在地下水作用下的变形或失稳;覆岩与地表上升的主要诱因为:随着地下水位升高,作用在采动破裂岩体、第四系松散层内的孔隙压力增大,有效应力减小,使其产生弹性恢复变形,膨胀岩体遇水膨胀也可能导致覆岩及地表上升;关闭矿井次生沉陷在时间上可分为5个阶段:①初期稳定阶段;②下沉阶段;③中间稳定阶段;④上升阶段;⑤最终稳定阶段。并分析了不同开采方法、多煤层开采对关闭矿井地表沉陷时空分布规律的影响。在此基础上,基于采动破裂岩体本构关系,分下沉和上升2阶段,分别给出了长壁垮落法、充填开采和柱式开采地表沉陷预测模型。最后指出,关闭矿井覆岩及地表沉陷机理、规律是非常复杂的物理力学过程,涉及地质采矿环境、采动破裂岩体及覆岩结构、本构关系、变形特征、水岩耦合作用、地下水动力效应、膨胀岩体膨胀变形等复杂因素,因此,还需进一步深入研究。

关键词：关闭矿井次生沉陷沉陷预测 InSAR 沉陷监测