“沉陷控制与塌陷地修复”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“沉陷控制与塌陷地修复”专题

近日，国家开发银行出台《支持采煤沉陷区综合治理工作方案》，进一步以开发性金融服务资源型地区高质量发展，服务建设美丽中国。为便于大家了解“沉陷控制与塌陷地修复”领域的最新科技成果，《煤炭学报》整理了近3年《煤炭学报》该领域已刊发的论文，一起来看看吧！

行业视野: 环境保护
类别; 96个
关键词; 100位
专家; 21篇
论文; 19726IP
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基于Bertalanffy时间函数的地表动态沉陷预测模型

作者(Author)：高超, 徐乃忠, 孙万明, 邓伟男, 韩科明

摘要：常规地表沉陷预计是对工作面回采结束、地表沉陷稳定后最终的静态移动变形预计;当涉及建(构)筑物下保护性开采与地面建(构)筑物加固及动态纠偏治理时，需要掌握该地质采矿条件下的地表动态移动变形规律，同时能够解决区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。首先对常见Knothe,Logistic,Weibull、分段Knothe、幂函数-Knothe与双曲线等时间函数的曲线形态、各时间段的地表动态下沉、下沉速度与下沉加速度进行了优缺点和适用性分析;其次基于东坡煤矿地表移动变形实测数据，针对特厚煤层综放开采条件下地表移动变形的特殊性，引入Bertalanffy时间函数，并基于此函数改进Bertalanffy三参时间函数;分析了各参数对改进Bertalanffy三参时间函数的影响规律，研究了各参数的物理意义以及与地质采矿条件的内在联系规律;最后将该函数用于平朔井工一矿特厚煤层综放开采条件下的地表动态下沉预计，并进行了拟合优度分析和现场应用效果检验。结果表明:基于改进Bertalanffy三参时间函数的各参数物理意义与地质采矿条件具有内在联系;该地表动态沉陷预计模型可塑性强、有着较好地预测精度和应用广度，能够较好地应用于煤矿地表动态变形的预计工作中;提出基于改进Bertalanffy三参时间函数结合影响函数法，该方法可有效地解决特厚煤层区域性限厚开采，如特厚煤层只采不放、煤层厚度赋存不稳定等区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。

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煤炭学报

2020年第08期

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基于无人机LiDAR的榆神矿区采煤沉陷建模方法改进

作者(Author)：汤伏全 , 芦家欣 , 韦书平 , 李小涛 , 何柯璐 , 杨倩

摘要：煤矿地表沉陷监测中常规的大地测量和InSAR等遥感手段均有一定的局限性。利用无人机LiDAR对沉陷区进行地面扫描，通过多期数据叠加可快速获取地表沉陷盆地的精细特征。然而，按现有的主流点云滤波及插值算法所构建的沉陷模型往往包含显著噪声，限制了该技术在矿区的实际应用。以榆神矿区某开采工作面地表为实验区，针对其地形起伏而植被覆盖度较低的地理环境，利用低空无人机LiDAR获取两期4组地面点云数据，结合常规地表移动实测数据，研究基于激光点云的矿区沉陷建模改进方法。分别采用专业化数字高程模型插值、反距离权重插值、克里金插值、自然邻域插值、样条函数插值及三角网渐进加密滤波、基于高程阈值的滤波、多尺度曲率滤波、基于坡度阈值的滤波、渐进形态学滤波等主流点云插值和滤波算法，构建实验区数字高程模型(DEM)并进行误差对比分析，发现专业化数字高程模型插值及三角网渐进加密滤波算法的效果相对较优，但两期DEM叠加生成的初始沉陷模型仍然精度不足，主要包含点云平面位置误差、非地面点噪声、点云内插误差、水域覆盖范围变化等引起的模型误差。在分析上述误差分布特征及其改进途径的基础上，提出基于小波阈值的沉陷模型去噪优化方案。针对沉陷盆地和非沉陷区域选用不同的小波参数，先利用非沉陷区下沉值为零的先验条件，对全区域数据进行多层次小波分解，再对沉陷区进行低层次小波分解，最后将两者结果进行镶嵌处理。实测验证表明，经上述小波去噪后的沉陷模型精度得到显著改善，并有效保留了沉陷盆地的细节特征，沉陷模型的总体标准差在50 mm以内，能够满足西部矿区地表大变形监测的基本要求。进一步根据沉陷模型边缘的随机误差特征，提出了基于下沉坡度临界值的沉陷边界提取方法，为机载LiDAR技术用于西部矿区采煤沉陷的高效监测与精细建模提供了可行方案。

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煤炭学报

2020年第07期

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高强度开采覆岩地表破坏及防控技术现状与进展

作者(Author)：郭文兵, 白二虎, 赵高博

摘要：随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升，煤矿生产集约化、智能化程度越来越高，以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多，研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调发展具有重要意义。在分析了煤矿高强度开采定义及其主要技术特征的基础上，阐述了长壁高强度开采引起的覆岩破坏规律研究现状及其进展，包括覆岩破坏高度理论分析、覆岩破坏充分采动及其判据、覆岩破坏高度计算方法以及覆岩“两带”破坏模式及其形成机理等，主要研究了覆岩破坏传递过程，提出了基于覆岩破坏传递过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法，揭示了高强度开采覆岩“两带”破坏模式的形成机制。其次，基于大量高强度开采工作面地表岩移实测资料，从高强度开采地表裂缝特征及地表移动变形特征等方面总结了我国煤矿高强度开采引起的地表变形破坏规律及其研究进展，阐述了高强度开采对覆岩与地表水资源、土地资源、地表生态环境、建(构)筑物等方面的负外部影响;基于高强度开采诱发的负外部影响，分析了我国高强度开采覆岩与地表破坏预防和控制技术及其进展，提出了煤矿高强度开采采动损坏的防控思路。研究认为我国煤炭高强度开采矿区将以开采的负外部影响一体化规律与防治、生态环

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煤炭学报

2020年第02期

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采用HYDRUS模拟采煤沉陷地裂缝区土壤水盐运移规律

作者(Author)：毕银丽, 伍越, 张健, 彭苏萍

摘要：煤炭的开采带来经济快速发展的同时也会带来一系列的生态环境问题，其中采煤沉陷产生的地裂缝是最直观的一种，其分布广、对土地破坏性大、对周边植物生长影响严重。西部矿井水矿化度较高，极易产生次生盐碱化，裂缝区的水盐运移对于该区域植物生长具有潜在的影响。为探究采煤沉陷地裂缝对土壤中水盐运移规律的影响，通过室内模拟试验，研究不同土壤盐浓度条件下，裂缝区土壤水盐分布特征，并运用数值模拟方法，建立采煤地裂缝土壤水盐运移模型，采用HYDRUS 2D软件进行模拟，将模拟值与实测值对比，结果表明:HYDRUS模拟数值与实测值呈现出相同的规律，满足精度要求，说明HYDRUS能够较好的模拟裂缝区域内的水盐运移。在56 d的模拟试验中，裂缝区土壤含水量在前3周为快速下降期，4~5周为中速下降期，5周之后为稳定期。越靠近地裂缝处土壤含水量下降越快，对于台阶为20 cm的地裂缝，其水盐含量影响范围约为水平距离裂缝45 cm处，地裂缝区域内土壤盐分运移趋势与水分基本一致，遵循盐随水行的运移规律，裂缝区含盐量有向下迁移的趋势，具有减轻次生盐碱化发生的潜力。

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煤炭学报

2020年第01期

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基于采动充分性的地表动态下沉预计方法

作者(Author)：李全生, 郭俊廷, 戴华阳

摘要：井工开采及其对地表附属物的影响是一个动态过程，目前常用的采动影响预测多为静态结果，难以准确评价受护对象的影响程度，科学预测采动影响范围及程度对指导工程设计及受护对象防护具有重要的实际意义。在分析国内外动态预计方法的基础上，将现有动态预计方法依据其建立方法和思路分为时间函数法、速度函数法和下沉折减法3类，分析了这些方法的优势和局限性。分析了随开采充分性变化地表下沉速度的分布特征，通过对4个工作面近水平开采条件下地表移动的长时间观测与理论分析，提出了开采过程中地表最大下沉速度的计算公式，避免了因观测时间间隔差异引起测得地表下沉速度不准确的问题，分别建立了起动距、超前影响距、最大下沉速度滞后距与工作面推进速度的动态关系;提出了走向主断面包含开采充分性的地表下沉速度的分布函数和走向主断面动态下沉预计方法。采用建立的动态下沉预计方法，对神东补连塔矿地质开采条件下地表动态下沉进行了预计分析，并与主断面实测下沉数据进行了对比验证，结果表明，当工作面推进速度变化不大时，所用方法平均相对误差为21%，具有较好的预测精度;建立的动态下沉预计方法弥补了以往研究成果对开采初始阶段研究的不足，比建立在充分采动区单点移动全过程的预测模型更为可靠。

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煤炭学报

2020年第01期

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