[发明专利]一种基于遥感监测的冲沟地形下采场覆岩活动控制方法

说明书

一种基于遥感监测的冲沟地形下采场覆岩活动控制方法，选取我国西北矿区典型的冲沟地形下浅埋煤层开采矿井，掌握不同矿井对应工作面的覆岩赋存状况和具体开采参数；利用无人机飞行平台获取冲沟地表多个时相影像，利用SFM三维重建方法建立冲沟地形；利用时序分析方法，对多个时相建立的冲沟地形进行差异提取，获取采动坡体动态形变信息，并利用数字地形分析方法提取冲沟的相关地形特征参数；联合采动坡体动态形变信息与冲沟地形特征参数，覆岩赋存状况和具体开采参数，针对不同工作面的采矿地质条件，分别采用不同的采场覆岩活动控制方法。本发明能够有效地控制冲沟地形下浅埋煤层开采上覆岩层活动，保证井下工作面能够实现安全高效开采。

技术领域

本发明属于煤炭资源地下开采技术领域，涉及一种采场覆岩活动控制方法，特别涉及一种基于遥感监测的冲沟地形下采场覆岩活动控制方法。

背景技术

煤炭是我国的基础能源和重要原料，占我国化石能源资源的90%以上，是稳定、经济、自主保障程度最高的能源。煤炭在一次能源消费中的比重将逐步降低，但在相当长时期内，煤炭的主体能源地位不会变化。目前，我国煤炭工业已进入“四期并存”（需求增速放缓期、过剩产能消化期、环境制约强化期、结构调整攻坚期）的发展阶段。由于我国以煤炭为主的能源结构短时期内很难改变，因此建设集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系，保障国家能源供应安全，促进社会经济健康稳定发展，具有十分重要的战略意义。

煤炭作为一种化石能源为人类文明和社会进步做出巨大贡献的同时，也给矿区带来了严重的生态环境损害问题，如煤炭开采引发地表塌陷、破坏地下水系统循环、矿区环境遭受废弃物污染等。煤炭资源开采与生态环境约束的突出矛盾已引起国家层面的重视，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年（2016-2020年）规划纲要》中明确提出“…大力推进煤炭清洁高效利用，限制东部、控制中部和东北、优化西部地区煤炭资源开发，推进大型煤炭基地绿色化开采和改造…”；而《煤炭工业发展“十三五”（2016-2020年）规划》中再次提出“…牢固树立绿色发展理念，推行煤炭绿色开采，发展煤炭洗选加工，发展矿区循环经济，加强矿区生态环境治理，推动煤炭供给革命…”。近年来，我国煤炭资源开发的重心已快从中东部转移到西部生态环境脆弱的干旱半干旱地区，并已形成了陕北、黄陇、神东、宁东、新疆等西北大型煤炭基地。我国西北矿区煤层的典型禀赋特性是厚度大、埋藏浅、基岩薄、覆盖层厚；工作面地表起伏较大，大多呈古冲沟纵横发育形态。

我国西北内蒙古、陕西及山西等主要矿区多为古冲沟发育矿区，冲沟是地表的一种侵蚀地貌。在冲沟发育地区，地表植被稀疏，水土保持能力较弱。相对于平原矿区，冲沟发育矿区内纵横交错及起伏变化的地形地貌与地下开采活动的相互影响更为敏感与剧烈。以内蒙古东胜矿区中南部矿井为例，该区域煤层埋藏深度一般为60～150 m之间，煤层赋存稳定，开采条件优越。然而，在现场工程实践过程中发现，由于该区域地表的古冲沟发育影响，大多数矿井的工作面开采过程中往往会呈现出异常的矿压显现现象。例如，工作面正常开采过程中出现顶板大面积悬顶而很迟发生初次来压、工作面突然发生强度超过初次来压的异常周期来压、以及不定期发生煤柱突然失稳造成大面积冒顶现象。种种异常特征表明，在冲沟地形下浅埋煤层开采过程中，地表产状多样的冲沟坡体使井下工作面矿压显现规律呈现出新的特征，给矿井安全高效生产造成了不利影响；同时，地下开采活动使原本就起伏变化的地表变得更加支离破碎，甚至导致地表发生形变灾害。

目前，针对冲沟地形下浅埋煤层开采的研究，大多停留在矿压显现规律、应力场分布特征、采场覆岩移动规律和工作面压架灾害原因分析等方面。现有的相关研究往往是个别具体采矿地质条件下的顶板控制技术，其现场应用局限性大，不适用于各种异常的矿压显现现象。因此，亟待发明一种基于遥感监测的冲沟地形下采场覆岩活动控制方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种基于遥感监测的冲沟地形下采场覆岩活动控制方法，能够有效地控制冲沟地形下浅埋煤层开采上覆岩层活动，保证井下工作面能够实现安全高效开采。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括如下步骤：