[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

一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，選取我國西北礦區典型的沖溝地形下淺埋煤層開采礦井，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；利用無人機飛行平臺獲取沖溝地表多個時相影像，利用SFM三維重建方法建立沖溝地形；利用時序分析方法，對多個時相建立的沖溝地形進行差異提取，獲取采動坡體動態形變信息，并利用數字地形分析方法提取沖溝的相關地形特征參數；聯合采動坡體動態形變信息與沖溝地形特征參數，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。本發明能夠有效地控制沖溝地形下淺埋煤層開采上覆巖層活動，保證井下工作面能夠實現安全高效開采。

技術領域

本發明屬于煤炭資源地下開采技術領域，涉及一種采場覆巖活動控制方法，特別涉及一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法。

背景技術

煤炭是我國的基礎能源和重要原料，占我國化石能源資源的90%以上，是穩定、經濟、自主保障程度最高的能源。煤炭在一次能源消費中的比重將逐步降低，但在相當長時期內，煤炭的主體能源地位不會變化。目前，我國煤炭工業已進入“四期并存”（需求增速放緩期、過剩產能消化期、環境制約強化期、結構調整攻堅期）的發展階段。由于我國以煤炭為主的能源結構短時期內很難改變，因此建設集約、安全、高效、綠色的現代煤炭工業體系，保障國家能源供應安全，促進社會經濟健康穩定發展，具有十分重要的戰略意義。

煤炭作為一種化石能源為人類文明和社會進步做出巨大貢獻的同時，也給礦區帶來了嚴重的生態環境損害問題，如煤炭開采引發地表塌陷、破壞地下水系統循環、礦區環境遭受廢棄物污染等。煤炭資源開采與生態環境約束的突出矛盾已引起國家層面的重視，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年（2016-2020年）規劃綱要》中明確提出“…大力推進煤炭清潔高效利用，限制東部、控制中部和東北、優化西部地區煤炭資源開發，推進大型煤炭基地綠色化開采和改造…”；而《煤炭工業發展“十三五”（2016-2020年）規劃》中再次提出“…牢固樹立綠色發展理念，推行煤炭綠色開采，發展煤炭洗選加工，發展礦區循環經濟，加強礦區生態環境治理，推動煤炭供給革命…”。近年來，我國煤炭資源開發的重心已快從中東部轉移到西部生態環境脆弱的干旱半干旱地區，并已形成了陜北、黃隴、神東、寧東、新疆等西北大型煤炭基地。我國西北礦區煤層的典型稟賦特性是厚度大、埋藏淺、基巖薄、覆蓋層厚；工作面地表起伏較大，大多呈古沖溝縱橫發育形態。

我國西北內蒙古、陜西及山西等主要礦區多為古沖溝發育礦區，沖溝是地表的一種侵蝕地貌。在沖溝發育地區，地表植被稀疏，水土保持能力較弱。相對于平原礦區，沖溝發育礦區內縱橫交錯及起伏變化的地形地貌與地下開采活動的相互影響更為敏感與劇烈。以內蒙古東勝礦區中南部礦井為例，該區域煤層埋藏深度一般為60～150 m之間，煤層賦存穩定，開采條件優越。然而，在現場工程實踐過程中發現，由于該區域地表的古沖溝發育影響，大多數礦井的工作面開采過程中往往會呈現出異常的礦壓顯現現象。例如，工作面正常開采過程中出現頂板大面積懸頂而很遲發生初次來壓、工作面突然發生強度超過初次來壓的異常周期來壓、以及不定期發生煤柱突然失穩造成大面積冒頂現象。種種異常特征表明，在沖溝地形下淺埋煤層開采過程中，地表產狀多樣的沖溝坡體使井下工作面礦壓顯現規律呈現出新的特征，給礦井安全高效生產造成了不利影響；同時，地下開采活動使原本就起伏變化的地表變得更加支離破碎，甚至導致地表發生形變災害。

目前，針對沖溝地形下淺埋煤層開采的研究，大多停留在礦壓顯現規律、應力場分布特征、采場覆巖移動規律和工作面壓架災害原因分析等方面。現有的相關研究往往是個別具體采礦地質條件下的頂板控制技術，其現場應用局限性大，不適用于各種異常的礦壓顯現現象。因此，亟待發明一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法。

發明內容

為了克服現有技術的上述不足，本發明提供一種基于遙感監測的沖溝地形下采場覆巖活動控制方法，能夠有效地控制沖溝地形下淺埋煤層開采上覆巖層活動，保證井下工作面能夠實現安全高效開采。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：包括如下步驟：