MSDFVS系统在开采沉陷预测中的应用

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基于VisualModflow的露天矿山地下水污染组分模拟预测

基于VisualModflow的露天矿山地下水污染组分模拟预测

基于Visual Modflow 的露天矿山地下水污染组分模拟预测发布时间:2021-04-27T08:19:12.648Z 来源:《防护工程》2021年3期作者:蒋学敏1 穆伟2 [导读] 内蒙古某露天矿山选矿所产生的大量废水通过下渗污染地下水,对以此为饮水源的居民产生影响[2]。

——以内蒙古某露天矿山为例1.天津地热勘查开发设计院天津 300250;2.天津恒德建设工程技术有限公司天津 300250摘要:矿山在开发过程中,选矿所的产生废水通过不同途径进入含水层,污染地下水[1]。

本次以内蒙古某露天矿山为例,运用Visual Modflow 4.2软件,选取特征污染物,通过MT3D模块对地下水污染组分进行模拟预测,评价矿山运行是否对下游居民用水造成影响。

通过模拟预测,提出矿山开发过程中保护地下水的有效措施,对矿山开采具有一定的参考意义。

关键字:地下水、Visual Modflow、数值模拟、溶质运移内蒙古某露天矿山选矿所产生的大量废水通过下渗污染地下水,对以此为饮水源的居民产生影响[2]。

本次模拟运用Visual Modflow 4.2软件构建地下水溶质运移模型,对地下水污染组分进行模拟预测,评价矿山开采是否对居民饮水造成影响。

1 工程概况该矿山以露天开采方式,开采铜钼矿。

研究区包括露天采场、排土场、尾矿库、居民区。

其中,尾矿库、居民区是本次研究的重点。

尾矿库底部未做防渗处理,采用坝前回水工艺将回收尾水,坝基采用帷幕灌浆方式,防止侧向渗漏。

尾矿库下游为居民区。

2 研究区地质条件和水文地质条件研究区揭露地层由老到新依次为上古生界石炭系、中生界侏罗系、第四系全新统。

地下水含水系统自上而下可分为三个含水层。

2.1第四系砂砾石孔隙含水层该含水层呈窄条带状分布,岩性由砂砾石、亚粘土组成,富水性弱,无法形成具有供水意义的供水岩层。

2.2泥盆系中统乌努尔组灰岩裂隙水含水层该含水层分布在研究区南部。

岩性以灰岩为主,含水层厚度20~30m,与露天采坑无水力联系。

开采沉陷预计方法研究

开采沉陷预计方法研究

摘要针对矿区开采造成的沉陷及其诱发的自然地质灾害,沉陷监测工作显得尤为重要,从监测数据的处理分析中,我们可以获取该地区可能会发生的灾害或破坏,为地表的人、物安全提供灾害预报。

本文分析了目前常用的开采沉陷预计方法、不同预计方法的优缺点和适用情况。

在此基础上,选择目前使用较为广泛的基于概率积分法原理的预计方法,开展一个矿井的沉陷预计工作,根据预计结果分析这样的沉陷将给地表建筑物和构筑物造成的破坏,破坏是否会带来矿区人民生命和财产的危害。

最后对使用概率积分法进行的开采沉陷预计产生误差的原因进行了分析,并提出相应的处理措施,对提高开采沉陷预计的精度有一定的借鉴意义。

关键字:矿区开采沉陷预计ABSTRACTAccording to the subsidence caused by mining induced geological disasters and natural, subsidence monitoring work appears especially important, from monitoring data processing analysis, we can obtain the region may happen for the disaster or destroy, the person, content security surface provide disaster prediction. This paper analyzed the common subsidence prediction method, the advantages and disadvantages of different methods and apply is expected. On this basis, choose a wide range of currently using the principle based on probability integral method of the expected method, the subsidence is expected to begin a mine mining job, get the first panel on the surface subsidence curve, coal and coal seam of isoline map of surface subsidence, according to analysis of the results of such subsidence will give surface buildings and structures, whether the damage caused by mining damage will bring the people's lives and property damage. Finally an error of subsidence prediction, this paper analyses the reasons and puts forward the corresponding measures to improve subsidence prediction accuracy is a certain significance.Keyword:Mining Area Mined Subsidence prediction目录1 引言 (1)1.1 选题的意义和实用价值 (1)1.2 国内外开采沉陷学的发展历史及取得的成就 (1)1.2.1 国外的研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状 (2)1.3 现代的开采沉陷预计体系介绍 (9)1.3.1 现代开采沉陷预测方法简介 (9)1.3.2 概率积分法 (9)1.3.3 典型曲线法 (10)1.3.4 剖面函数法 (10)1.3.5 数值计算法 (11)1.3.6 相似材料模拟方法 (12)1.3.7 人工神经网络预测法 (12)1.3.8 灰色系统理论法 (12)1.3.9 时序预计法 (13)2 基于概率积分法的开采沉陷预计 (14)2.1 概率积分法的原理简介 (14)2.1.1 走向主断面上充分采动、半无限开采时预计公式 (14)2.1.2 非充分采动时预计公式 (15)2.1.3 充分采动时,地表移动变形最大值计算公式 (15)2.2 利用概率积分法对一个煤矿开采沉陷进行预测 (16)2.2.1 矿井开拓概况 (16)2.2.2 地表移动变形预测基本参数选取 (16)2.2.3 地表移动变形预计 (17)3 对于提高概率积分法预计精度的方法探究 (20)3.1 现行概率积分法基本参数的确定 (20)3.1.1 下沉系数 (20)3.1.2 主要影响半径r (20)3.1.3 水平移动系数b (20)3.1.4 开采影响传播角θ (20)3.2 存在的缺陷 (21)3.3 数学回归分析的对象 (21)3.3.1 回归分析的对象 (21)3.3.2 回归分析的样本 (22)3.3.3 各参数影响因素的选取原则 (22)3.4 回归分析的步骤 (22)3.4.1 影响因素选取 (22)3.4.2 筛选完全样本 (22)3.4.3 散点图分析 (22)3.4.4 选择合适的回归模型 (23)3.4.5 回归分析(优中取优) (23)3.4.6 确定回归模型并进行误差验证 (23)3.5 概率积分参数的回归分析 (23)3.5.1 最大下沉值W (23)cm3.5.2 最大水平移动值U (24)cm3.5.3 影响半径r (24)3.5.4 开采影响传播角θ (24)3.6 误差分析 (25)3.7 改进预计方法 (25)4 地表沉陷对地表的影响及对地下水的破坏分析 (26)4.1 对建筑物的影响 (26)4.2 对土地、农田、植被及道路的影响 (26)4.3 对地下水的影响 (26)5 结论 (27)6 致谢 (28)参考文献 (29)1 引言1.1 选题的意义和实用价值地下有用矿物采出后,开采区周围岩土体的应力平衡状态遭到破坏,应力重新分布,达到新的平衡。

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

矿区开采沉陷预计的Geomagic法孟万利;蔡来良;杨望山;王姗姗【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)001【摘要】利用三维激光扫描技术监测矿区开采沉陷,效率较高,但观测点云数量大、处理困难,目前缺乏成熟的软件进行矿区点云数据分析.为有效处理沉陷区的点云数据并实现沉陷区3D比较、剖面分析和开采沉陷预计参数求取,提出了一种矿区开采沉陷预计的Geomagic法.以某矿为例,首先利用Geomagic Studio软件建立了矿区数字地面模型(Digital terrain model,DTM);其次研究了开采沉陷发生前后的矿区数字地面模型3D对比方法,利用GeomagicQulify软件分析得到沉陷区地表下沉三维视图;然后对地表下沉三维视图进行了剖面分析,提取走向方向与倾向方向的剖面点下沉值;最后利用剖面点下沉值求取了开采沉陷预计参数,并计算了剖面点的下沉预计值,将下沉预计值与提取的下沉值进行了对比分析,可知下沉拟合准确度达到92%,表明计算出的开采沉陷预计参数具有较高的精度,对于进一步推动三维激光扫描技术在矿区开采沉陷监测预计方面的应用有一定的参考价值.【总页数】6页(P126-131)【作者】孟万利;蔡来良;杨望山;王姗姗【作者单位】河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作454000;河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作454000;河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作454000;河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD325【相关文献】1.江西盘古山钨矿区开采沉陷预计的GA-SVA算法 [J], 陈慧;韩恒梅2.矿区开采沉陷预计的改进BP神经网络模型 [J], 陈海燕;戎晓力;林阳3.基于C#语言和VS2010平台的矿区开采沉陷预计系统开发 [J], 刘磊4.基于InSAR技术和GS-SVR算法的r矿区地表开采沉陷预计 [J], 马飞;隋立春;姚顽强;汤伏全5.重庆市矿区开采沉陷预计参数类比分析研究 [J], 王启春;李建;郭广礼因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述摘要:本文主要介绍了当前使用的开采沉陷预计方法(基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法)的原理、特点及应用情况,并简要介绍了开采沉陷预计的发展趋势,相信会对开采沉陷工作具有一定的帮助意义。

关键词:开采沉陷;预计方法;概率积分法;理论模拟法1 引言开采沉陷预计是矿山开采沉陷的核心内容之一,它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义[1]。

由于采矿引起的地面沉陷损坏地面建筑、公路、铁路等,不但给人民生活带来了威胁,而且破坏环境。

开采沉陷的预计,对建筑物和生态环境的保护有重要意义。

因此,有必要对开采沉陷预计方法进行探讨,以指导矿山的开采。

开采沉陷预计方法很多,按建立预计方法的途径可分可分为三类:基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法[2-4]。

2 开采沉陷方法简介基于实测资料的经验方法是通过对大量的已知开采沉陷实测资料进行数据处理,确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。

这种方法在预测时,首先根据开采的地质条件,确定经验公式中的预计参数,再代入公式确定预计函数进而求出移动和变形值。

这种方法是当前最为可靠的一种预测方法,常见的经验方法有:典型曲线法和剖面函数法等。

理论模拟法把岩体抽象为某个数学的、力学或数学-力学的理论模型,按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。

如认为岩层和地表是一种连续的介质,则此模型属于连续介质模型;否则,就属于非连续介质模型。

此法所用的函数一般均由理论研究得出,所用的参数常用实验室试验或理论推导求得,一般与现场实测资料没有直接关系,常用的理论模型法主要有连续介质力学法等。

影响函数法是介于经验方法和理论模型方法之间的一种方法,它的实质是根据理论研究或其他方法确定微小单元开采对岩层或地表的影响(以影响函数表示),把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微小单元开采影响的总和,并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形,目前此方法中所用的参数根据实测资料获得。

基于MATLAB的开采沉陷预计系统开发及应用

基于MATLAB的开采沉陷预计系统开发及应用

根据实 测数据求取参数 ,并 将该系统应 用于某煤 矿开采对 地 面河 a=12。,工作 面倾 向斜 长 D。=200m,走 向长 D =300m,下边界采
堤 的影 响 分 析 。
深 H :321.9 m,上边 界采深 n2=279.3 m。已知本矿 区概率 积
1 开采 沉 陷预计 的 方法
方法 。2)MATLAB对 工 作 面 可 以 自动 地 划 分 为 很 多 格 网,而
表 1 文献结果与程序计算结果对比表
MATLAB中的 meshgrid命 令就是对一定 的 区域 进行平 面地划分 , 划分得 到 的 平 面 格 网 可 以 用 来 绘 制 等 值 线 和 三 维 立 体 图。
括承压废岩 水上 )压煤 占 28%左右 ,铁 路下 压煤 占 12%左 右 ,目
以上就是 在预 计和求参部分编写 函数 中的关键 技术 ,其他 的
前我 国从 “三 下”采 出 的煤 炭 只 占整个 “三个 ”压煤 量 的 7% 。 传统高级编程进行开采 并对 地表 变形进 行 事先地 预计 已成 为非 常 而这些在 MATLAB中只需要很简单的几个 函数即可实现 ,大大 减
要 介绍任意形状工 作面 开采 影响 的预计 该方 法是 将任 意形状 工
由题 目可知 :工作 面下 山方 向左 下角 的坐标 (xo,ro)为 (0,
作 面顺 煤层走 向划分成若 干矩形状工作 面 ,用 一个或 多个矩 形状 0),工作面走 向方位 角为 90。, 点 坐标 为 (150,100)。表 1给 出
第 42卷 第 2期 2 0 1 6年 1月
山 西 建 筑
SHANXI ARCHITECTURE
VolJ42 No.2

矿山开采沉陷预计空间插值方法分析研究

矿山开采沉陷预计空间插值方法分析研究

矿山开采沉陷预计空间插值方法分析研究王琦;季民;曹品廉;孙勇【摘要】文章首先对GIS中5种常用的空间插值方法原理进行了详细阐述,采用交叉验证法来对比分析不同插值方法的精度.应用反距离权重法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、趋势面法5种常用的空间插值方法对兖矿集团济三煤矿1308工作面开采沉陷预计数据进行插值,对比分析了各种插值方法的精度,并对插值的误差影响因素进行了实验分析.结果表明:5种常用的空间插值方法中,克里金插值和样条函数插值精度最高,自然邻域插值和反距离权重插值精度居中,趋势面插值精度最低;对插值结果造成影响的因素与沉陷预计点的数量和密度有关,沉陷预计点的密度越大、数量越多,空间插值结果的精度就越高.研究成果可为矿山开采沉陷预计插值方法的选取提供借鉴.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】矿山开采沉陷预计;空间插值;交叉验证法;插值误差【作者】王琦;季民;曹品廉;孙勇【作者单位】山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】P258随着我国经济的不断发展,国家对煤炭的需求量也日益增加,我国各大矿区对煤炭的不断开采,导致了地表沉陷问题日益严重。

因此,在煤炭开采的过程中对地表沉陷的影响进行有效预计,已成为矿区生产工作中非常重要的环节,对减少地表构筑物和生活设施的破坏以及为开采生产提供数据依据具有重要意义。

根据矿区工作面的沉陷预计点数据进行插值生成空间域内的沉陷预计结果以提高空间分辨率,是矿山开采沉陷预计的基本工作。

随着GIS技术的发展和普及,一些GIS中的空间插值方法也被应用于矿山开采沉陷预计工作中。

GIS中有丰富的插值方法,可快速获得插值结果,但是不同的插值方法的原理不同,所得到的结果也不同。

地表沉陷预计系统在缓倾斜煤层开采中的应用

地表沉陷预计系统在缓倾斜煤层开采中的应用
图 2缓倾斜煤层开采沉陷预测系统整体流程图 3s fr ue 软件 的主 要功 能 Sfr u e 是美 国 G le o n软件公 司在 Wi o s环境下开发的地理数 d n w d
1概述
参数包括煤层埋深 、 煤层倾角 、 上山方位角 、 影响角系数 K 初次采动系 、 数 q煤厚、 、 重复采动系数、 水平移动系数 、 下山影响角正切、 上山影响角
正切 、 面点数 、 工作 拐点平移信息 、 拐点平移系数 和工作面角点坐标及 编号。《 地表移动与变形预计系统》 界面菜单如图 1 所示 , 包括初始化 、 参数输 入及检查 、 参数查询 、 数据处理 、 绘制等值线图和库的查询等, 在 实际的应用中预计系统的主要工作流程如图 2 所示。
合理取舍预测参数值 , 应用《 地表移动与 变形预计 系统》 sr 软件 二者结合 , 和 ur e 对地表沉陷进行预计 , 出地表沉陷的二 维和 三维结果, 得 使 地表沉 陷能直观 的表现 出来, 以更好 的说 明煤层 开采 带来的地质环境 问题。
关 键 词 : 煤 沉 陷 ; 动 变形 ; 维立 体 ; 采 移 三 系统
图 3各 采 区工作面 划分 图
申申

建 编 l 工 面 数 l 算 据 l 值 参 输入 立号 输八 作 参 I 数 线 数 计 I 等
l I

l 入 格 计 数l 动 形 弊 l 制 值 输 网 预 参 移 变 计 绘 等 线J
l算果理 计 结 管
科技 论坛
・ 3・ 6
地表沉陷预计系统在缓倾斜煤层开采 中的应用
解钢锋 吴亚安 席 国 强
( 中煤科 工集团西安研 究院 , 陕西 西安 7 0 5 ) 10 4 摘 要 : 于平原地 带、 对 近水平煤层 的开采 沉陷特点 , 用概 率积分法进行预 测研 究 , 采 综合考虑矿 区开采地质及采矿技 术影响 因素 ,

GIS结合MSPS在煤矿开采沉陷预计中的应用

GIS结合MSPS在煤矿开采沉陷预计中的应用

0 前 言
有 用矿 物被 采 出 以后 , 开采 区域 周 围 的岩 体 的
平 台 J 。
本 文 首先 采 用 MS P S系 统 对 五 沟 煤 矿 开 采 沉
陷进 行 分 析 , 然 后 将 预 计 的结 果 和 地 物 模 型 导 人 G I S , 利用 G I S强大 的可 视 化 、 分 析及 美 观 功能 _ 7 ] , 对评估 区范 围 内 的 塌 陷情 况 进 行 全 面 分 析 , 验 证 MS P S的适用 性 。在 煤 矿 开 采 沉 陷 预 测 及 生 产 中 ,
开 采沉 陷对 周 围环境 的 影响程 度及 范围 , 两者 的结合 使整 个过 程 可视化 , 具 有较 高的实 用
价 值 。最后 通过 与 实 际塌 陷情 况进 行 对 比 , 也验 证 了 MS P S的 适 用性 。
关 键词 : MS P S ; Au t o C AD; GI S ; 开 采沉 陷 ; 可视 化
上第 三系 和 第 四 系 , 基岩地层 均被松散层所覆 盖。 煤矿 位 于童亭 背斜 西 翼 中段 , 总 体 上 为 一受 地 层 切
割, 且 以向斜 为主 的复 式褶皱 构造 组合 , 向斜 的轴 部
S y s t e m) 基 于 Au t o C AD 平 台 , 采 用 VB A( Vi s u a l B a s i c f o r Ap p l i c a t i o n s ) 二次开发技术 , 用 于 地 表 沉
摘 要 : 针 对皖 北煤矿 矿 山开 采特 点 , 将 基 于 Au t o C AD平 台和概 率 积 分 法开 发 的 MS P S 系统应 用在 全部 冒落顶 板 管理 方 法 的煤 矿 矿 山开 采 沉 陷预 计 中。充分 利 用 MS P S的精
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设计·开发
( 2012 - 07)
·113·
MSDF ,姜 敏2
( 1. 河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454003; 2. 山东科技大学 测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266510)
摘 要: 为准确预计煤矿回采工作面的开采沉陷值,合理布置采区,减小由地下煤炭开采引起的
LI Dong - yin1 ,REN Yao1 ,JIANG Min2 ( 1. School of Energy Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China; 2. Surveying and Mapping
据库之间的联系,并利用其他语言如 VB、VC 对其进
行二次开发,得到了矿区地表变形预测预计与可视
化系统。
·114·
( 第 43 卷第 7 期)
2 预计模型的编程实现及算法流程
MSDFVS 软件程序设计是由 VC 和 Map Basic 2 种编程语言结合完成的,并在 MapInfo 中实现了开 采沉陷预计子系统的界面、数据管理、数据可视化等 功能,这些功能由 Map Basic 编程语言来实现。预 计模型的计算部分主要通过可视化编程工具 VC 来 实现,并被编译成了独立的可执行应用程序。
用科学的方法预测不同采煤条件下回采工作面 的开采沉陷值,对合理的布置采区,减小由于地下煤 炭开采引起的地表移动破坏具有重要的现实意义。 目前,在开采沉陷领域已经开发出了一些预计分析 软件,文献[1]中利用 MATLAB 的图形工具,实现了 开采沉陷预计的可视化,并与 SUFFER、GIS 结合使 用,方便了其后期的数据处理与分析; 文献[2]中针 对 IDL 语言的特点和功能,从矩阵运算、图形处理及 三维可视化方面实现了矿区沉陷预计系统的关键功 能; 文献[3]中利用 MapInfo 和 Visual C + + 来实现 沉陷预计分析。
Science and Engineering Institue,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266510,China) Abstract: To accurately predict the mining subsidence value of the coal mining working face,rational arrangement of the mining area, reducing the damage of ground movement caused by underground coal mining,predicting principle,predicting model programming and algorithm of MSDFVS ( mining area ground surface deformation forecast and visualization system) based on MapInfo has been introduced in detail. The correctness and rationality of the system is verified by an example. The results show that the system not only achieve prediction of the static and dynamic subsidence on single working face or multiple working face,but also achieve the 2D,3D and dynamic visualization of the prediction result,which has a certain significance in surface subsidence prediction and control ," three - under " mining and other aspects. Key words: MSDFVS; mining subsidence; dynamic prediction; visualization
地表移动破坏,对基于 MapInfo 的 MSDFVS( 矿区地表变形预测预计与可视化系统) 在预计原理、
预计模型编程、算法方面做了详细介绍。通过实例验证了该系统的正确性及合理性,结果表明,
该系统不仅实现了单个工作面、多个工作面的静态和动态沉陷预计,还实现了预计结果的二维、
三维以及动态可视化,其预计结果更是在地表沉陷预测及控制、“三下”采煤等方面具有一定的
MSDFVS 的预计分析程序可以实现预计结果二 维、三维以及动态可视化,不仅容易解决数值处理问 题,还可以解决上述软件很少涉及的三维动态可视 化。
1 开采沉陷预计原理
开采沉陷预计的原理是概率积分法。此方法是
基于随机介质理论的一种预计方法,认为一个工作
面有限开采引起的移动变形可以等效成 2 个半无限
开采的移动变形叠加,而任意点的下沉预计公式为:
W( x,y)
=
1 W0
W0(
x)
W0 (
y)
,倾 斜 为 下 沉 的 方 向 导 数,曲
率为倾斜的方向导数,水平移动和水平变形分别是
倾斜和曲率的 B 倍。开采沉陷预计就是模拟开采
造成的地质运动过程,基于一定的力学或数理模型
预测沉陷结果,并将其以图、表等多种形式予以可视 化表达[4]。根据以上思想,利用 MapInfo 建立各数
指导意义。
关键词: MSDFVS; 开采沉陷; 动态预计; 可视化
中图分类号: TD178
文献标志码: B
文章编号: 1003 - 496X( 2012) 07 - 0113 - 03
The Application of MSDFVS System in Mining Subsidence Prediction
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