[發明專利]一種鉆井水溶鹽礦開采沉陷InSAR預計方法

有效

• 申請號: 201910168502.8
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109918781B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 邢學敏;肖亮;鮑亮;陳立福;袁志輝
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06N3/12
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 鄭雋;吳婷

本發明提供了一種鉆井水溶鹽礦開采沉陷InSAR預計方法，包括步驟：利用時序InSAR技術反演鹽礦區地表時序沉降，獲取雷達視線向時序形變量；提取鉆井布設位置附近的可靠形變樣本點；構建傳統靜態概率積分法模型，計算高相干點垂直方向的沉降量，利用遺傳算法估計模型的未知參數，構建Weibull時間函數動態概率積分模型，將計算得到的各參數結果值，代入Weibull時間函數動態概率積分模型，計算出各點位任意時刻的沉降量，并預計礦區時序形變場。本申請克服了傳統概率積分法模型多應用于煤礦區，且局限于靜態下沉盆地開采沉陷預計的缺陷，拓寬了InSAR技術在礦區沉陷預計中的應用空間，有利于保障鉆井水溶巖鹽礦山的生態環境及生產安全。

技術領域

本發明涉及預防鹽礦開采沉陷的技術領域，特別地，涉及一種鉆井水溶鹽礦開采沉陷InSAR預計方法。

背景技術

我國巖鹽礦產資源豐富，其中巖鹽開采90％以上采用鉆井水溶法開采，即通過鉆井注入溶劑，溶解礦層硐室，生成富含開采礦物的鹵水，再將其從鉆井中抽出。在開采中因為多井溶腔相連，多進行兩井或者多井同時開采。水溶開采法與傳統煤礦巷道開采不同，傳統煤礦主要采用井工開采定向推進方式，而水溶法則為多方向推進，其采深比煤礦開采深度大。由于鹵水溶解的時間和采深較大兩方面因素，水溶法開采地表沉降在時間上往往呈現出滯后。隨著水溶開釆釆厚加大，形成的采空區導致上覆鹽層發生下沉，其對地表的破壞不僅僅是地表塌陷導致的礦區巖體結構、地表地形、構筑物等破壞，還極易引發地下鹵水涌出，導致附近土地鹽堿化，對環境破壞程度極為驚人。因此，水溶開采巖鹽礦山的地面沉降需進行長期監測與預計。

合成孔徑雷達差分干涉測量(DInSAR：Differential InterferometricSynthetic Aperture Radar)技術通過利用覆蓋礦區的SAR影像，將穩定散射特性的高質量點提取出來建立形變模型，解算形變速率參數進而實現時序形變反演，理論上可達到亞毫米級的監測精度。將時序InSAR技術監測獲取的時序形變與靜態概率積分模型結合，可反演出概率積分模型預計參數，預計出礦區開采沉陷盆地中任一點的沉降量，目前已在傳統煤礦開采沉陷預計中得到廣泛應用。然而，概率積分模型實為一種靜態沉陷預計模型，僅局限于生成某一特定時刻的礦山開采沉陷盆地，無法實現時序沉降的預計。且其應用多局限于煤礦開采導致的沉陷盆地預計。因此，迫切需要一種適用于水溶開采巖鹽礦山的動態沉陷預計方法，以輔助保障巖鹽礦山安全生產和健康的生態環境。

發明內容

本發明目的在于提供一種鉆井水溶鹽礦開采沉陷InSAR預計方法，以解決目前對于鹽礦開采沉陷監控預測不夠準確，易產生安全隱患的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種鉆井水溶鹽礦開采沉陷InSAR預計方法，包括以下步驟：

A、利用時序InSAR技術反演鹽礦區地表時序沉降，獲取雷達視線向時序形變量；

B、提取鉆井布設位置附近的可靠形變樣本點；

C、構建傳統靜態概率積分法模型，所述模型表示如下式：

上式中，W(x，y)為任一點上礦山開采引發的地表形變量，x、y為任意點坐標，m為開采厚度，q為下沉系數，α為礦層傾角，u為積分參數，D₁為工作面傾向斜長，D₃為工作面走向斜長，θ₀為開采影響角，H、H₁、H₂分別為走向、傾向下山、傾向上山開采深度，tanβ、tanβ₁、tanβ₂分別為走向、傾向下山、傾向上山主要影響角正切，s₁、s₂分別為下山拐點偏移距、上山拐點偏移距，s₃、s₄分別為走向左、右拐點偏移距；

計算高相干點垂直方向的沉降量，雷達視線向形變量與沉降量的關系為：