[發明專利]一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法

有效

• 申請號: 201710335351.1
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107101617B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 張煒;胡文敏;王旭鋒;張東升;楊志;李鵬
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01C11/08
• 分類號: G01C11/08;G01B11/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，其特征是：包括如下步驟：

步驟1、選取我國西北礦區典型的沖溝地形下淺埋煤層開采礦井，并分別掌握不同礦井對應工作面的覆巖賦存狀況和具體開采參數；

步驟2、利用無人機飛行平臺獲取覆蓋沖溝地表的多個時相的影像，利用SFM三維重建方法建立沖溝地表三維地形；利用時序分析方法，對多個時相建立的沖溝地表三維地形進行差異對比，獲取采動坡體動態形變信息；

步驟3、根據沖溝地表三維地形與采動坡體動態形變信息，利用數字地形分析方法提取沖溝的相關地形特征參數；

步驟4、根據步驟2中獲取的采動坡體動態形變信息和步驟3中提取的沖溝的相關地形特征參數，結合步驟1中掌握的工作面的覆巖賦存狀況和具體開采參數，針對不同工作面的采礦地質條件，分別采用不同的采場覆巖活動控制方法，從而形成對沖溝地形下采場覆巖活動的控制方法體系。

2.根據權利要求1所述的一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，其特征是：所述步驟2的具體操作過程如下：

1）利用無人機獲取工作面“采前-采中-采后”全過程沖溝地表的影像與拍攝時相機參數，獲取相機模型內外參數；

2）在沖溝礦區所處的工作面測區范圍內，利用靜態GPS方法獲取至少4個地面控制點的坐標與高程；

3）利用SIFT算法提取影像SIFT特征，利用SIFT特征點實現操作步驟1）中影像之間的初始匹配，采用SFM算法建立多張影像之間的相對位置，確定影像間的重疊關系與方向；利用Semi-Global密集匹配方法生成影像密集視差圖，實現多幅影像的密集匹配；

4）利用RANSAC模型，剔除操作步驟3）中的錯誤匹配點，獲得滿足幾何約束的匹配特征點集；

5）根據操作步驟4）中正確的匹配特征點集，解算地面點坐標；每有新的影像重疊，則進行融合，從而得到場景的密集點云數據；

6）根據點云插值處理操作步驟5）中的密集點云數據，生成礦區工作面數字表面模型；

7）利用操作步驟2）中的地面控制點的坐標實現多個時相礦區工作面數字表面模型的配準；

8）對多個時相的礦區工作面數字表面模型進行求差，獲取采動坡體動態形變信息。

3.根據權利要求2所述的一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，其特征是：所述操作步驟1）包括將所述相機通過設置在工作面地表的標定板進行現場標定，以避免運輸造成的相機畸變誤差。

4.根據權利要求2所述的一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，其特征是：所述步驟3的相關地形特征提取具體操作過程包括：

1）根據生成的礦區工作面數字表面模型，按照差分方法生成工作面地表的坡度、坡向分布圖以及等高線圖；

2）根據礦區工作面數字表面模型與1）中生成的工作面地表坡度、坡向圖提取沖溝相關點、線特征，其中點特征包括山頂點、鞍部點、節點、溝頭點；利用點特征提取的結果與數字地形分析中的SOA方法提取沖溝地形谷底線與溝沿線，形成沖溝線特征集；

3）工作面推進時沖溝截面形態獲取，根據沖溝地形谷底線與鞍部點確定沖溝走向，生成與工作面地表沖溝走向垂直的二維直線矢量，將其與對應區域內的沖溝地形的礦區工作面數字表面模型進行配準，使兩者坐標與投影系統一致，然后將二維直線矢量與沖溝地表三維地形進行切割，提取相交線所對應的三維地形剖面，主溝和沖溝各截面的剖面即產生。

5.根據權利要求1所述的一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，其特征是：在所述步驟4的操作過程中，采場覆巖活動控制方法包括工作面沿溝開采方法、預裂爆破強制放頂方法、局部區域注漿充填方法、工作面采高優化方法或短壁工作面開采方法。

6.根據權利要求5所述的一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，其特征是：所述采場覆巖活動控制方法的選用方法是：

當地表沖溝溝谷距離煤層高度大于100 m且覆巖層內無堅硬基本頂條件下，選用工作面沿溝開采方法；

當地表沖溝溝谷距離煤層高度大于100 m且覆巖層內有堅硬基本頂條件下，選擇預裂爆破強制放頂方法；

當地表沖溝溝谷距離煤層高度小于50 m且沖溝內含有水體條件下，選用局部區域注漿充填方法；

當地表沖溝溝谷距離煤層高度在50～100 m且采高小于5 m條件下，選用工作面采高優化方法；

當地表沖溝溝谷距離煤層高度小于50 m且井田范圍呈不規則小塊段條件下，選擇短壁工作面開采方法。