綜放開采地表變形規(guī)律監(jiān)測(cè)分析

李雁鵬

【摘 要】 針對(duì)工作面停采后采空區(qū)地表變形情況，提出采用D-InSAR技術(shù)對(duì)采空區(qū)地表變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析了D-InSAR技術(shù)監(jiān)測(cè)原理，并選取某礦2003年已采空工作面為研究對(duì)象，通過提取6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)下沉量，得到下沉量與工作面邊界距離、下沉量與停采時(shí)間關(guān)系曲線，由曲線可知，采空區(qū)地表邊界地表下沉量大于中心下沉量，同時(shí)地表沉降是一個(gè)漫長的過程。

【關(guān)鍵詞】 采空區(qū);D-InSAR;下沉量;變形規(guī)律

【中圖分類號(hào)】 TD325+.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2019）04-0026-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

采空區(qū)垮落后上覆巖層存在離層、裂縫等，如果在附近進(jìn)行采掘活動(dòng)，受動(dòng)壓影響，采空區(qū)原有的應(yīng)力平衡會(huì)被打破，會(huì)造成上覆巖層及地表的移動(dòng)和變形，地表土地和建筑物出現(xiàn)沉陷、開裂等現(xiàn)象，既會(huì)影響地表環(huán)境和水系安全，突然塌陷帶來的沖擊波還可能會(huì)造成人員的傷亡，嚴(yán)重制約著礦井的可持續(xù)生產(chǎn)。因此，對(duì)采空區(qū)地表變形進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)顯得尤其重要，通過對(duì)地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到地表變形規(guī)律，對(duì)在建筑物下采煤、解放村莊壓煤、保持礦井的可持續(xù)生產(chǎn)具有較大的實(shí)際效益。

1 D-InSAR基本原理

D-InSAR技術(shù)是通過生成的干涉圖分離地形和形變量，從而獲得地表變化信息。以二軌法為例，根據(jù)前后兩幅SAR影像中目標(biāo)點(diǎn)位置的變化量，通過公式計(jì)算得到D-InSAR技術(shù)基本原理，如圖1所示，S1與S2分別為地表沉降發(fā)生前同一監(jiān)測(cè)區(qū)域成像時(shí)天線位置， S3地表沉降后同一監(jiān)測(cè)區(qū)域成像時(shí)天線位置。

工作面停采后，采空區(qū)破碎巖石之間接觸形成暫時(shí)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，但是巖石之間存在空隙，工作面受動(dòng)壓等因素的影響，暫時(shí)應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，在上覆巖層的作用下，破碎巖石之間空隙壓密，覆巖運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致采空區(qū)上方地表下沉，逐漸再形成新的應(yīng)力平衡，如此反復(fù)呈現(xiàn)周期性變化。由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，該礦采空區(qū)地表達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要28a。雖然該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是在礦井回采，采空區(qū)受動(dòng)壓影響的情況下得到的，不一定代表真實(shí)的地表沉降變形時(shí)間，但是可知采空區(qū)地表沉降變形是一個(gè)漫長的過程，地表要達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要漫長的時(shí)間。

工作面回采完畢后，隨著時(shí)間的推移，采空區(qū)地表的沉降并未停止，但是地表的沉降速率會(huì)逐漸得減慢，工作面上方地表下沉量越小，采空區(qū)上方地表逐漸趨于穩(wěn)定，主要原因是采空區(qū)破碎巖石空隙逐漸被壓密或者留設(shè)煤柱被壓縮造成的。

5結(jié)論

（1）針對(duì)工作面停采后采空區(qū)地表變形情況，提出采用D-InSAR技術(shù)對(duì)采空區(qū)地表變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析了D-InSAR技術(shù)監(jiān)測(cè)原理，并對(duì)監(jiān)測(cè)影響精細(xì)化干涉處理，得到整個(gè)礦井采空區(qū)沉降變形情況。

（2）采用D-InSAR技術(shù)對(duì)礦井老采空區(qū)地表變形規(guī)律進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為了使監(jiān)測(cè)結(jié)果更精確，選取2003年已采空工作面為研究對(duì)象，通過提取6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)下沉量，得到采空區(qū)地表邊界地表下沉量大于中心下沉量，主要原因是采空區(qū)邊界破碎巖石空隙逐漸多或者留設(shè)煤柱，后期破碎巖石空隙逐漸被壓密或者留設(shè)煤柱被壓縮導(dǎo)致下沉量小。

（3）通過監(jiān)測(cè)地表沉降量可以得到其與時(shí)間的關(guān)系曲線，得到可知采空區(qū)地表沉降變形是一個(gè)漫長的過程，但是地表的沉降速率會(huì)逐漸的減慢，工作面上方地表下沉量越小，采空區(qū)上方地表逐漸趨于穩(wěn)定。

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