基于"空天地"一体化技术的岩层采动损伤监测与应用

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 1; pp. 402 - 413
• Main Authors: 李全生, 李晓斌, 张凯, 曹志国, 郭俊廷, 阎跃观, 张村, 徐祝贺, 赵勇强
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 国家能源投资集团有限责任公司,北京 100011%煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102209 2023; 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102209; 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083; 北京低碳清洁能源研究院,北京102211; 国家能源投资集团有限责任公司,北京 100011; 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083%中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083%煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102209; 北京低碳清洁能源研究院,北京102211%中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083%煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102209
• Subjects: 采动损伤; "空天地"一体化监测技术; 地表沉降; 地裂缝
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2022.0267

TD325; 矿区采动损伤监测是研究地表移动变形规律、开采损害预警、减损设计的重要依据.由于西部特殊开采地质条件、生态损伤累积效应和传统开采沉陷监测技术在观测精度、数据处理、成本投入和监测效率等方面的缺陷,从煤炭开采全生命周期角度出发,提出采动损伤科学内涵并构建矿区"空天地"一体化监测技术体系.以神东矿区上湾煤矿12401工作面为研究背景,利用BDS+GPS进行控制测量,为地表形变监测提供高精度空间三维坐标;基于InSAR技术探究地表沉降量和形变速率的时空演化规律;采用无人机与现场实测方法厘清地裂缝发育规律与工作面推进速度、来压步距的对应关系;运用固定站式三维激光扫描精确获得地表下沉量;通过高密度电法和探地雷达揭示地下深层隐伏裂缝的发育趋势与部分岩层的离层现象.研究成果发现开采后地表存在抬升现象,在抬升与下沉交界处容易形成地裂缝.中部动态裂缝宽度变化存在"单峰裂隙"与"双峰裂隙"演化规律,前峰裂缝宽度约为后峰的1.5倍,前后峰值间隔10 d左右.通过InSAR精细观测区、GNSS控制点与三维激光扫描结果进行多源数据融合,得到工作面地表沉降云图和采动损伤数据信息,厘清基本顶周期来压、主关键层破断与地表主裂缝的周期性传导关系.