[發(fā)明專利]一種基于無人船的水陸一體化巖移觀測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211212302.6
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115574774A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊帆;任闖;曲丹;溫志云;習(xí)立國;王維威;孫興發(fā);田剛;鄭貴文;馮貴杰
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué);內(nèi)蒙古白音華海州露天煤礦有限公司;阜新礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司恒大煤礦
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01D21/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發(fā)明針對包含水體的開采沉陷區(qū)變形監(jiān)測難以進(jìn)行的問題，設(shè)計了一種基于無人船的水陸一體化巖移觀測方法，對包含水體的開采沉陷區(qū)域進(jìn)行巖移觀測；將三維激光掃描技術(shù)、GNSS技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)、測深儀等技術(shù)通過無人船進(jìn)行水陸一體化測量，將一體化測量結(jié)果與傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊區(qū)域的精度核對，保證了一體化測量的精度；本發(fā)明不僅可以有效地對開采沉陷積水區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，而且可以與陸上監(jiān)測結(jié)果相結(jié)合，保證巖移觀測線的完整性，為礦區(qū)的后續(xù)開采和沉降監(jiān)測工作，提出有力的技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多源測量數(shù)據(jù)融合和巖移觀測領(lǐng)域，具體涉及一種基于無人船的水陸一體化巖移觀測方法。

背景技術(shù)

煤炭是世界上儲量最多、分布最廣的常規(guī)能源，也是重要的戰(zhàn)略資源。但隨著礦區(qū)的過度開采，導(dǎo)致地面沉陷、道路裂縫、山體坍塌等災(zāi)害時有發(fā)生。因此，及時的對礦區(qū)進(jìn)行變形監(jiān)測是一項(xiàng)重要工程。特別是在潛水位較高的礦區(qū)往往造成地下水滲出，耕地毀壞，房屋破裂，給煤炭城市帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來了負(fù)面影響，嚴(yán)重時將會威脅人們生命和財產(chǎn)的安全。包含水體的開采沉陷區(qū)，由于含有大量水，傳統(tǒng)的建立地表觀測站方法無法進(jìn)行，礦區(qū)人員和財產(chǎn)安全時刻都面臨著極大威脅。

目前，對于包含水體的開采沉陷區(qū)大情況下采用傳統(tǒng)的巖移觀測方法，因傳統(tǒng)方法無法跨越水體進(jìn)行觀測，對于水體范圍內(nèi)的沉陷通常選擇放棄觀測，導(dǎo)致巖移觀測數(shù)據(jù)缺失。當(dāng)開采沉陷區(qū)含有大面積水體時，通常采用遙感影像對水體進(jìn)行監(jiān)測，從而達(dá)到對沉陷變形的監(jiān)測，但這種方式不能透過水體研究水下地形的沉陷變化，與陸地的監(jiān)測數(shù)據(jù)無法融合，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性很難保證。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明設(shè)計了一種基于無人船的水陸一體化巖移觀測方法。

一種基于無人船的水陸一體化巖移觀測方法，具體包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)已經(jīng)開采的采煤工作面的巖移參數(shù)，或者相似開采數(shù)據(jù)的工作面的巖移參數(shù)，結(jié)合本工作面的開采數(shù)據(jù)進(jìn)行測區(qū)的地表移動觀測設(shè)計，確定走向觀測線與傾向觀測線，確保觀測線在巖移主斷面上；根據(jù)走向觀測線與傾向觀測線繪制觀測線剖面圖；所述開采數(shù)據(jù)為開采深度、走向長度、傾斜長度、松散層厚度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)；

走向觀測線位于巖移主斷面內(nèi)，其中走向觀測線SN到本工作面開切眼距離D1應(yīng)為：

D₁≥(H₀-h)cot(δ-Δδ)+hcotφ

式中，δ為走向移動角；Δδ為走向移動角修正值；h為松散層厚度；H₀為平均采深；φ為松散層移動角；

其中，走向觀測線SN長度按下式計算：

SN＝2hcotφ+2(H₀-h)×cot(δ-Δδ)+l

式中，h為松散層厚度；H₀為平均采深；l為工作面走向長度，δ為走向移動角；Δδ為走向移動角修正值；φ為松散層移動角；

傾向觀測線的長度是在移動盆地傾向主斷面上確定的；由采空區(qū)中心向下山方向偏移一段距離d，即：

d＝H₀cotθ

式中，H₀為平均采深；θ為最大下沉角；

因此，傾向觀測線EW長度為：

EW＝2hcotφ+(H₁-h)cot(β-Δβ)+(H₂-h)cot(γ-Δγ)+L₁cosα