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专利号: 2019112258163
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种关闭井工矿地表沉陷预测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:利用SAR技术获取关闭后废弃井工矿地表沉陷信息:步骤2:构建关闭井工矿地表沉陷预测模型;

步骤3:基于InSAR监测结果反演关闭井工矿地表沉陷预测模型参数;

步骤4:利用地表沉陷预测模型和地表沉陷预测参数预测当前关闭井工矿的地表沉陷状况,预计结果能够为关闭井工矿地面建构筑物与生态环境影响评价及建设场地稳定性评估提供基础数据;

地表沉陷预测模型的包括下沉预测模型和抬升预测模型,具体生成步骤为:由于矿井关闭后在初期地下水作用下,堆积在采空区内的垮落破裂岩体强度弱化、变形模量从E0到E水逐渐减小,设未经过地下水作用的破裂岩体变形模量为E0,检测时已经受地下水作用的破裂岩体变形模量为E水,变形模量单位为MPa,在覆岩有效应力σ0的作用下,则破裂岩体产生的应变为

由岩土力学理论知识可知,覆岩所承受的总应力σ等于有效应力σ0与岩土体孔隙压力μ之和,即:σ=σ0+μ,矿井关闭前因矿区排水活动导致岩土体孔隙压力视为0,而矿井关闭后,地下水位回升初期,覆岩中孔隙压力变化可忽略,此时地下水回升初期采动覆岩所承受的3

有效应力σ0等于总应力σ,使用公式:σ=σ0=0.01γ岩H计算,γ岩为覆岩重度,单位为t/m ,H为采空区破裂岩体埋深标高,单位为m;

常规的顶板完全垮落的开采后,地下采空区覆岩破碎断裂后形成的采空区冒落带为主要变形源,在初期地下水作用下,破裂岩体产生的下沉预计模型为Hm为冒落带高度,单位米,W为矿井关闭后地表下沉量,单位米;

井工矿关闭后由于地下水进一步回升导致岩土体孔隙压力μ增大,从而使采动覆岩所承受的有效应力减小为 其中μ=0.01γ水(H‑H水);

结合破裂岩体力学试验可知应变和应力之间关系,在地下水的作用下岩土体的弹性形变恢复量为 其中b为岩石力学参数,利用公式:3

计算岩土体弹性形变恢复量,式中,γ水为水重度、γ岩为覆岩重度,单位为t/m ;H为采空区破裂岩体埋深标高,H水为采空区水位标高,单位为m,b为岩石力学参数;

结合传统力学理论可推得矿井关闭后地表抬升预计模型为:单位米;式中,Hm为冒落带高度,单位米。

2.根据权利要求1所述的关闭井工矿地表沉陷预测方法,其特征在于步骤1具体为:利用卫星获取被测因矿井关闭引起地表沉陷的矿区SAR影像,对SAR影像进行最优干涉对组合、高相干性点选取和相位解缠处理,最后通过先进DInSAR技术获取关闭井工矿地表沉陷信息,包括地表下沉和抬升两种信息。

3.根据权利要求1所述的关闭井工矿地表沉陷预测方法,其特征在于地表沉陷预测参数的获取步骤为:

利用InSAR获取的关闭井工矿地表沉陷结合构建的关闭井工矿地表沉陷预计模型反演参数:

对抬升模型进行指数变换和参数整合,反演抬升模型参数 其中 为待求参数,U为矿井关闭后地表抬升量,单位米,利用InSAR获取的地表沉陷结果确定,H水、H由关闭井工矿的矿区水文地质采矿资料确定,最终基于InSAR监测结果利用最小二乘原理结合变换后的关闭井工矿地表沉陷预测模型求得模型参数A和参数B,参数A和参数B仅为计算用无实际含义。