基于GNSS时序数据的西部矿区地表动态沉陷预测模型研究
汤伏全1
高佳坤2
薛俊磊2
朱超2
周对对3
李小涛4
1.西安科技大学测绘科学与技术学院,陕西 西安 710054;国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室,陕西 西安 7100212.西安科技大学测绘科学与技术学院,陕西 西安 7100543.陕西彬长大佛寺矿业有限公司,陕西 咸阳 7135004.陕西省一八五煤田地质有限公司,陕西 榆林 719000
摘要：矿区GNSS连续监测站相比常规观测站能够更好地获取地表动态沉陷特征,但布设GNSS站点太多及费用过高制约了其实际应用.为了探讨基于少量站点GNSS连续观测数据构建地表动态沉陷模型的可行性,以黄土高原矿区地表沉陷监测工程为实例,通过绘制地表点动态下沉及其下沉速度与加速度变化曲线,发现其分布特征与Boltzmann角度函数及其一阶、二阶导数的变化曲线高度一致,因此选择具有"S"型分布特征的Boltzmann角度函数构建地表动态下沉模型,引入相对位置角x和偏心角y两个参数描述监测站与工作面动态边界的相对位置关系,利用GNSS时序观测数据反演Boltzmann模型的4个参数(A1、A2、a、b),并阐明了各参数的物理意义及其变化特征.基于此,利用工作面推进过程中获取的GNSS时序观测数据构建了地表动态沉陷Boltzmann模型,通过分析模型参数随工作面推进位置(参数x)的变化特征,发现这些参数的时序变化随地表沉陷量增大而趋于稳定值,利用该模型可实现后续沉陷量的精准预测.进一步分析发现,主断面上各GNSS站点Boltzmann模型参数的空间变化符合高斯函数分布特征,采用不少于 5个GNSS站点的观测数据即可稳定拟合高斯函数参数,据此建立了地表任意点动态沉陷的Boltzmann预测模型.实测数据验证表明,上述基于少数(不少于 5个)站点GNSS时序观测数据所构建的Boltzmann模型,具有很好的参数确定性及预测精度,这为西部矿区地表沉陷的动态监测和预测提供了有效手段.
关键词：西部矿区GNSS连续监测动态沉陷Boltzmann角度函数预测模型
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274168)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 33-44 )
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