综放开采地表变形规律监测分析

李雁鹏

【摘 要】 针对工作面停采后采空区地表变形情况，提出采用D-InSAR技术对采空区地表变形进行监测，分析了D-InSAR技术监测原理，并选取某矿2003年已采空工作面为研究对象，通过提取6个监测点下沉量，得到下沉量与工作面边界距离、下沉量与停采时间关系曲线，由曲线可知，采空区地表边界地表下沉量大于中心下沉量，同时地表沉降是一个漫长的过程。

【关键词】 采空区;D-InSAR;下沉量;变形规律

【中图分类号】 TD325+.2 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）04-0026-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

采空区垮落后上覆岩层存在离层、裂缝等，如果在附近进行采掘活动，受动压影响，采空区原有的应力平衡会被打破，会造成上覆岩层及地表的移動和变形，地表土地和建筑物出现沉陷、开裂等现象，既会影响地表环境和水系安全，突然塌陷带来的冲击波还可能会造成人员的伤亡，严重制约着矿井的可持续生产。因此，对采空区地表变形进行及时的监测显得尤其重要，通过对地表沉降监测数据进行统计分析，得到地表变形规律，对在建筑物下采煤、解放村庄压煤、保持矿井的可持续生产具有较大的实际效益。

1 D-InSAR基本原理

D-InSAR技术是通过生成的干涉图分离地形和形变量，从而获得地表变化信息。以二轨法为例，根据前后两幅SAR影像中目标点位置的变化量，通过公式计算得到D-InSAR技术基本原理，如图1所示，S1与S2分别为地表沉降发生前同一监测区域成像时天线位置， S3地表沉降后同一监测区域成像时天线位置。

工作面停采后，采空区破碎岩石之间接触形成暂时的应力平衡状态，但是岩石之间存在空隙，工作面受动压等因素的影响，暂时应力平衡状态被打破，在上覆岩层的作用下，破碎岩石之间空隙压密，覆岩运动导致采空区上方地表下沉，逐渐再形成新的应力平衡，如此反复呈现周期性变化。由监测数据分析可知，该矿采空区地表达到稳定状态需要28a。虽然该监测数据是在矿井回采，采空区受动压影响的情况下得到的，不一定代表真实的地表沉降变形时间，但是可知采空区地表沉降变形是一个漫长的过程，地表要达到稳定状态需要漫长的时间。

工作面回采完毕后，随着时间的推移，采空区地表的沉降并未停止，但是地表的沉降速率会逐渐得减慢，工作面上方地表下沉量越小，采空区上方地表逐渐趋于稳定，主要原因是采空区破碎岩石空隙逐渐被压密或者留设煤柱被压缩造成的。

5结论

（1）针对工作面停采后采空区地表变形情况，提出采用D-InSAR技术对采空区地表变形进行监测，分析了D-InSAR技术监测原理，并对监测影响精细化干涉处理，得到整个矿井采空区沉降变形情况。

（2）采用D-InSAR技术对矿井老采空区地表变形规律进行监测，为了使监测结果更精确，选取2003年已采空工作面为研究对象，通过提取6个监测点下沉量，得到采空区地表边界地表下沉量大于中心下沉量，主要原因是采空区边界破碎岩石空隙逐渐多或者留设煤柱，后期破碎岩石空隙逐渐被压密或者留设煤柱被压缩导致下沉量小。

（3）通过监测地表沉降量可以得到其与时间的关系曲线，得到可知采空区地表沉降变形是一个漫长的过程，但是地表的沉降速率会逐渐的减慢，工作面上方地表下沉量越小，采空区上方地表逐渐趋于稳定。

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