[发明专利]一种获取冲沟发育矿区采动坡体变形规律的方法

摘要

本发明公开了一种获取冲沟发育矿区采动坡体变形规律的方法，(1)收集与获取遥感观测与采矿地质条件相关数据；获取矿区范围内高精度二维影像；(2)建立矿区内冲沟坡体与冲沟坡体实验室物理模型；先建立工作面地表三维地形；构建采前、采中、采后各个时间段内的矿区地表DSM；然后建立冲沟坡体实验室物理模型；(3)提取冲沟发育矿区采动坡体形态变化特征；对步骤(2)中不同时间段获取的矿区地表DSM进行对比与特征提取，得出各个时间段的冲沟形态参数变化情况；(4)获取冲沟发育矿区采动坡体变形特征时空分布与变形规律；根据矿区地表DSM和冲沟形态参数变化情况，最终从内部、外部两个方面分析得出冲沟坡体在井下开采工作面采动影响下的变形发展规律。

主权项

1.一种获取冲沟发育矿区采动坡体变形规律的方法，其特征在于，具体步骤为：(1)收集与获取冲沟发育矿区遥感观测和采矿地质条件相关数据；根据冲沟发育矿区地形地貌特点、地层赋存状况及已有变形区域信息，将井下开采工作面的推进时间分割成采前、采中、采后三个时间段，然后采用无人机分别对三个时间段内的矿区地表进行航拍，从而获取开采工作面对应地表的无人机影像，通过影像拼接获取矿区范围内高精度二维影像；(2)建立冲沟发育矿区内冲沟坡体地形模型与冲沟坡体实验室物理模型；Ⅰ、建立工作面地表三维地形，获取冲沟坡体地形模型；采用激光LiDAR设备在矿区内布设观测站点，扫描获取矿区三维点云信息；对获取的点云数据进行滤波与插值处理，获取矿区地表数字表面模型(DSM)；根据工作面的地形地貌与开采的进度，分别获取采前、采中、采后各个时间阶段的LiDAR点云数据，构建采前、采中、采后各个时间段内的矿区地表DSM，根据冲沟坡体位置，提取冲沟坡体地形模型；Ⅱ、建立冲沟坡体实验室物理模型；首先，利用地面钻孔与井下取样相结合的方法对矿区冲沟坡体进行岩样采集，根据采集的岩样确定冲沟坡体的岩层属性，并完成岩样物理力学参数测试；然后，根据步骤Ⅰ中得到的矿区地表DSM和步骤(1)获得的影像数据，对冲沟坡体的几何形态进行细化，使之与原始状态接近，最后选择与岩样物理力学参数相似的材料建立冲沟坡体实验室物理模型；(3)提取冲沟发育矿区采动坡体形态变化特征；A、对步骤(2)中建立的冲沟坡体实验室物理模型进行人工开挖，模拟井下开采工作面不断向前推进，观察和记录冲沟坡体模型的变形、移动和破坏现象，以及模型内采动裂隙的发育与空间分布，将此记录为坡体内部变化特征；B、对步骤(2)中不同时间段获取的矿区地表DSM进行对比与特征提取，获得冲沟坡体形态外部特征及其变化分布；a、利用地面控制点(GCPs)或地面易识别的标识点对两个不同时间段获取的矿区地表DSM进行配准，然后对其进行求差，从而获取井下工作面对应地表局部高程差异分布；b、利用步骤(2)中获取的不同时间段的矿区地表DSM数据，结合现有数字地形分析中的形态提取算法，提取所在区域不同时间段的冲沟坡体形态参数，并比对得出各个时间段的冲沟坡体形态参数变化情况；其中，冲沟坡体形态参数包括冲沟点特征，冲沟线特征和冲沟面特征；(4)获取冲沟发育矿区采动坡体变形特征时空分布与变形规律；根据步骤(2)中得出的不同时间段矿区地表DSM，和步骤(3)中得出的所在区域不同时间段冲沟坡体形态参数及各个时间段冲沟坡体形态参数变化情况，采用耦合与回归分析的方法，建立冲沟坡体内部与外部的变形特征耦合关系式，从内部、外部两个方面分析得出冲沟坡体在井下开采工作面采矿影响下的变形发展规律。