基于PS-InSAR技術(shù)的老采空區(qū)地表沉陷監(jiān)測與分析

盧欣奇，李學(xué)峰，張勤斌，黃海斌

(1.北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160； 2.廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院，廣西 南寧 530004)

傳統(tǒng)的礦區(qū)開采沉陷監(jiān)測方法存在監(jiān)測成本高、效率低、受天氣影響以及無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測等問題，并且各類開采沉陷監(jiān)測方法與開采沉陷預(yù)計(jì)算法難以進(jìn)行有機(jī)集成[1-6]。合成孔徑雷達(dá)干涉測量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)是通過對相同研究區(qū)域內(nèi)的兩景或多景SAR影像數(shù)據(jù)進(jìn)行相干性處理，獲得研究區(qū)域內(nèi)高精度的三維地形信息[7]。對其進(jìn)行時(shí)間序列分析可以得到研究區(qū)域內(nèi)地形微小變形信息的一種區(qū)別于傳統(tǒng)測量的新技術(shù)。該技術(shù)可以同時(shí)達(dá)到對研究區(qū)域的大范圍、低成本、高精度、高效率的變形監(jiān)測，其理論精度可達(dá)到毫米級，這些優(yōu)勢是傳統(tǒng)監(jiān)測手段無法達(dá)到的。衛(wèi)星雷達(dá)干涉測量技術(shù)在地面沉降監(jiān)測方面已顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢和高精度，無疑將成為未來監(jiān)測地表形變的主要技術(shù)之一[8]。

2001年FERRETTI等[9]提出PS-InSAR(permanent scatters InSAR)技術(shù)，通過永久散射體具有較高相干性，受空間、時(shí)間影響比較小的特性，為降低信號噪聲的影響提供了新的解決方式。2017年白澤朝等[10]利用Sentinel-1A雷達(dá)影像采用PS-InSAR技術(shù)對天津地區(qū)地面沉降進(jìn)行了監(jiān)測，綜合水文地質(zhì)情況對天津地區(qū)的地表沉陷情況及原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析說明，其監(jiān)測效果較為突出，為非商業(yè)SAR影像進(jìn)行地表沉降監(jiān)測提供了新的思路。李曼等[11]等通過PS-InSAR技術(shù)對唐山市地面沉降災(zāi)害較嚴(yán)重的地區(qū)之一曹妃甸新區(qū)的地面沉降發(fā)育特征及其影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了該地區(qū)地面累積沉降量分布及演化狀況。地下水超采、大規(guī)模工程擾動(dòng)是誘發(fā)和加劇地面沉降的外在動(dòng)力的結(jié)論，為PS-InSAR研究地表沉降與實(shí)際擾動(dòng)情況相結(jié)合提供了新思路。黃佳璇[12]對烏東德區(qū)域蠕動(dòng)型滑坡進(jìn)行檢測中使用了PS-InSAR技術(shù)與ArcGIS軟件結(jié)合的方式，對該地區(qū)的沉降變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，使PS-InSAR技術(shù)測量的結(jié)果直觀化、整體化，使沉降規(guī)律的總結(jié)數(shù)字化，對沉降的發(fā)展情況更具預(yù)測性。鄒昊等[13]應(yīng)用PS-InSAR技術(shù)的對老采空區(qū)地表沉降監(jiān)測進(jìn)行了研究，將PS-InSAR技術(shù)應(yīng)用到了煤礦的采空區(qū)監(jiān)測當(dāng)中，綜合工作面的布置情況對采空區(qū)地表變形規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)和預(yù)測。PS-InSAR技術(shù)監(jiān)測大范圍內(nèi)采空區(qū)地表沉降具有較大優(yōu)勢，為采空區(qū)地表沉降的預(yù)防、規(guī)律總結(jié)及治理提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本文針對廣西平南錫基坑鉛鋅礦礦區(qū)范圍進(jìn)行研究，利用2015年6月26日至2018年1月4日期間覆蓋概況區(qū)部分的21景Sentinel-1影像開展基于小數(shù)據(jù)集的PS-InSAR技術(shù)礦區(qū)監(jiān)測地面沉降研究，分析其變形規(guī)律，為預(yù)測和評價(jià)老采空區(qū)殘余變形提供基礎(chǔ)。

1 PS-InSAR技術(shù)

PS-InSAR技術(shù)是20世紀(jì)末由意大利學(xué)者首先提出的，以解決常規(guī)干涉中大氣影響、失相干、DEM誤差等問題，極大地拓展了InSAR技術(shù)的應(yīng)用前景，為精確研究地殼形變提供了強(qiáng)有力工具[14]。一般情況來說，PS(永久散射體)點(diǎn)位數(shù)量城市區(qū)域每平方千米可在數(shù)十個(gè)點(diǎn)以上，而郊區(qū)部分也可達(dá)每平方千米內(nèi)有幾個(gè)點(diǎn)，這樣的資料密度，已經(jīng)遠(yuǎn)超過多數(shù)地區(qū)GPS的站位密度。

其原理為利用永久散體在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定反射的特性[15]，其反射信號大大高于信號噪聲，將這些永久散體提供的信號在時(shí)間序列上的相位進(jìn)行排列，在一定特征尺度范圍內(nèi)大氣效應(yīng)一致的假設(shè)前提下可以將InSAR結(jié)果中的大氣延遲誤差和DEM誤差從信號中消除，從而達(dá)到利用永久散射體對地表變形的精密觀測。

2 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)區(qū)位于貴港市某礦區(qū)西北部，礦區(qū)范圍內(nèi)有羅馬村、農(nóng)昌村等村莊。全礦區(qū)內(nèi)均為第四系所覆蓋，早在1998年進(jìn)行開采活動(dòng)，主要為出露地表的礦體及至地表以下30～40 m之間的鉛鋅礦體，礦區(qū)范圍內(nèi)+20 m以上主要礦體已基本采完，目前地下存在大面積采空區(qū)。礦石以鉛鋅礦為主呈層狀、似層狀產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)東崗嶺組下段白云巖中，頂板、底板均為白云巖。

實(shí)驗(yàn)選取該礦1～6號采空區(qū)進(jìn)行觀測，觀測期間6個(gè)工作面均已停采，該實(shí)驗(yàn)是對老采空區(qū)地表沉降的變形監(jiān)測。其中6號采空區(qū)面積最大，3號采空區(qū)距離地表最近，PS-InSAR技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程見圖1。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為21景高分辨率Sentinel-1A衛(wèi)星IW模式影像數(shù)據(jù)，影像選擇及時(shí)間基線見表1。采用PS-InSAR技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出超級主影像，對21幅SAR單視復(fù)數(shù)影像，經(jīng)配準(zhǔn)、輻射定標(biāo)、PS探測和干涉處理，并借助分辨率為90 m、高程精度約為10 m的SRTM-3的DEM文件進(jìn)行差分干涉處理，得到20幅干涉和差分干涉圖、研究區(qū)域內(nèi)的5 200個(gè)PS點(diǎn)以及各PS點(diǎn)的差分干涉相位集。在考慮地表變形、高程誤差、大氣誤差、DEM誤差等其他失相干因素影響的前提下，得到每個(gè)PS點(diǎn)在每幅差分干涉圖上的差分干涉相位組成，其中，對形變速率增量和高程誤差增量積分，可以得到每個(gè)PS點(diǎn)相對于主參考點(diǎn)的形變速率和高程誤差。對影像進(jìn)行靈活的時(shí)序分析疊加，將相鄰影像進(jìn)行干涉處理生成影像干涉對以保證影像的相干性。

圖1 PS-InSAR技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程Fig.1 PS-InSAR technology data processing flow

表1 影像的選擇及時(shí)間基線Table 1 SAR selection and SAR time baseline

序號時(shí)間時(shí)間基線序號時(shí)間時(shí)間基線12015-06-25-122017-02-143622015-08-1248132017-04-034832015-09-2948142017-05-214842015-11-1648152017-06-021252016-01-0348162017-07-083662016-05-26144172017-08-254872016-08-0672182017-09-182482016-09-2348192017-10-122492016-11-1048202017-11-2948102016-12-2848212018-01-0436112017-01-0912

最后將雷達(dá)坐標(biāo)系下的PS矢量點(diǎn)信息導(dǎo)入ArcGIS進(jìn)行坐標(biāo)變換、重新投影坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化、克里金面生成、與采空區(qū)分布平面圖進(jìn)行疊加，最終將PS點(diǎn)位信息可視化，得到研究區(qū)域內(nèi)采空區(qū)的沉降量分布云圖、平均沉降速率云圖。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

通過對覆蓋該礦區(qū)的Sentinel-1數(shù)據(jù)進(jìn)行處理取得了較好結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)有5 200多個(gè)相位穩(wěn)定PS點(diǎn)被選取出來。將時(shí)序處理得到的沉降信息結(jié)果文檔導(dǎo)入到ArcGIS中并繪制成整個(gè)區(qū)域的沉降信息圖，調(diào)節(jié)沉降數(shù)值的顯示分布，疊加強(qiáng)度影像圖作為底圖，得到各采空區(qū)沉降量分布云圖，如圖2所示，并根據(jù)累計(jì)沉降量得出研究期間平均沉降速率圖，如圖3所示。

由圖2可知，在采空區(qū)范圍內(nèi)，最大沉降量主要集中在6號采空區(qū)北部，最大沉降量為205 mm；其次為4號采空區(qū)和5號采空區(qū)，最大沉降量為195 mm。與其他采空區(qū)的沉降量相比，1號采空區(qū)沉降量較小，沉降量為127～80 mm；3號采空區(qū)和6號采空區(qū)交接也出現(xiàn)了部分沉降，沉降量為146 mm。其他部分區(qū)域表現(xiàn)出地表抬升現(xiàn)象，抬升區(qū)域主要是3號采空區(qū)中部(該礦區(qū)主井口附近)，為該礦區(qū)的廢石堆積處。

由圖3可知，1號采空區(qū)沉降速率小，低于4.27 mm/a；3號采空區(qū)中部抬升速率高于10 mm/a屬于人為堆積造成；1號采空區(qū)、2號采空區(qū)、4號采空區(qū)、5號采空區(qū)相比6號采空區(qū)的其他區(qū)域沉降速率較小，均低于11.73 mm/a；6號采空區(qū)的北部區(qū)域主要表現(xiàn)出較為嚴(yán)重的沉降情況，沉降速率較大，可達(dá)到13 mm/a左右，最大處可達(dá)到15.46 mm/a。整體來看，6號采空區(qū)沉降速率較大，沉降區(qū)域范圍較大且連成一片，形成一個(gè)典型的沉降漏斗。

圖2 2015～2018年礦區(qū)沉降量分布云圖Fig.2 The settlement distribution nephogram of the mining area from 2015 to 2018

圖3 2015～2018 年礦區(qū)平均沉降速率云圖Fig.3 The average settlement rate nephogram of the mining area from 2015 to 2018

3.2 剖面線情況討論

為了詳細(xì)研究沉降漏斗區(qū)域的分布特征及其時(shí)序規(guī)律，在圖2中選取礦區(qū)內(nèi)采空區(qū)沉降漏斗中心處分別繪制平行于勘探線的剖面線，分析沉降漏斗中心線兩側(cè)區(qū)域的沉降變化情況，6號采空區(qū)北部沉降量最大，1號采空區(qū)沉降量最小，3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接位置也有沉降產(chǎn)生，故對1號采空區(qū)、6號采空區(qū)及3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接位置進(jìn)行詳細(xì)分析，其他剖面情況在以下討論中不予列出。

由圖4可知，1號采空區(qū)剖面線西側(cè)呈現(xiàn)三“漏斗狀”并列分布，最大沉降點(diǎn)東側(cè)“漏斗面”較為平滑。由采空區(qū)沉降量分布云圖可知，該沉降區(qū)域的最大沉降點(diǎn)A為1號采空區(qū)的東南方向，應(yīng)屬于1號采空區(qū)頂板的薄弱部位，在最大沉降點(diǎn)西側(cè)有兩個(gè)明顯的小型漏斗區(qū)域存在，沉降量為51 mm、43 mm，為最大沉降量點(diǎn)A的47%、39%。

由圖5可知，3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接部位剖面線東側(cè)呈現(xiàn)兩“漏斗狀”梯度分布，西側(cè)呈“V”型階梯狀分布。由采空區(qū)沉降量分布云圖可知，該抬升區(qū)域的最大抬升點(diǎn)C為3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接部位，應(yīng)屬于3號采空區(qū)與6號采空區(qū)連接部位，在最大沉降點(diǎn)西側(cè)有明顯的小型漏斗區(qū)域存在，沉降量為46 mm，為最大沉降量點(diǎn)C的32%。

圖4 Ⅰ-Ⅰ等值線剖面沉降情況Fig.4 Ⅰ-Ⅰ contour section settlement

圖5 Ⅲ-Ⅲ等值線剖面沉降情況Fig.5 Ⅲ-Ⅲ contour section settlement

由圖6可知，6號采空區(qū)剖面線西側(cè)較為平緩東側(cè)較陡且漏斗面較為平滑，整體呈現(xiàn)“V”形沉降梯度分布，由采空區(qū)沉降量分布云圖可知，該沉降區(qū)域的最大沉降點(diǎn)F為6號采空區(qū)的東南方向，應(yīng)屬于6號采空區(qū)頂板的薄弱部位。在最大沉降點(diǎn)西側(cè)平緩部位，并未出現(xiàn)明顯漏斗區(qū)域，平均沉降量為87 mm，為最大沉降量點(diǎn)F的41%。

3.3 最大沉降點(diǎn)沉降速率情況討論

為了詳細(xì)研究沉最大沉降點(diǎn)沉降速率情況，對最大沉降點(diǎn)進(jìn)行沉降速率分析，其各點(diǎn)速率變化曲線如圖7所示。

圖6 Ⅵ-Ⅵ等值線剖面沉降情況Fig.6 Ⅵ-Ⅵ contour profile settlement

圖7 最大沉降點(diǎn)沉降速率曲線Fig.7 Settlement rate curve of the maximum settlement point

由點(diǎn)A的沉降速率變化曲線可知，A點(diǎn)的沉降速率出現(xiàn)了三次峰值。該點(diǎn)沉降速率一直緩慢增加，達(dá)到極值后逐漸下降，持續(xù)一定時(shí)間又出現(xiàn)了加速狀態(tài)，沉降速率均勻，在達(dá)到第二次峰值后又出現(xiàn)了沉降速率減小的情況。大體上呈現(xiàn)“平衡狀態(tài)-非平衡狀態(tài)-新平衡狀態(tài)”這一開采沉陷規(guī)律，當(dāng)采空區(qū)頂板在沉陷過程中達(dá)到平衡狀態(tài)后，又會出現(xiàn)新的失穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)頂板及礦柱經(jīng)歷過失穩(wěn)過程后又一次達(dá)到平衡時(shí)即進(jìn)入到新的平衡狀態(tài)。

由點(diǎn)C的沉降速率變化曲線可知，C點(diǎn)的沉降速率出現(xiàn)了三次峰值。該點(diǎn)沉降速率最初緩慢減少，第一次達(dá)到極值后沉降速率急速上升，達(dá)到第二次極值后沉降速率又減小，持續(xù)一定時(shí)間到達(dá)第三次極值后沉降速率又開始增加。造成這種情況的原因?yàn)檫_(dá)到第一次峰值后受到了下部開采擾動(dòng)的影響，使原本即將到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的地表產(chǎn)生了變化，產(chǎn)生了一段時(shí)間沉降速率較大的變形，達(dá)到第二次峰值。但這種變化并未持續(xù)較長時(shí)間，就產(chǎn)生了逐漸趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，直到第三次峰值的出現(xiàn)。在第三次峰值之后因受到其他擾動(dòng)影響沉降速率先快速增加，后緩慢增加，且有即將達(dá)到峰值的趨勢。

由點(diǎn)F的沉降速率變化曲線可知，該點(diǎn)沉降速率最初為較小，后沉降速率逐漸增大，達(dá)到極值后逐漸下降，持續(xù)一定時(shí)間又出現(xiàn)了加速狀態(tài)，且加速度逐漸增加。

C點(diǎn)與F點(diǎn)均受到擾動(dòng)影響，其沉降速率不同的原因是下部礦體開采工作面的推進(jìn)導(dǎo)致距離這兩點(diǎn)的距離逐漸改變導(dǎo)致的。當(dāng)下部開采擾動(dòng)距離上部采空區(qū)較近時(shí)則該區(qū)域先出加速狀態(tài)，在擾動(dòng)過后，采空區(qū)整體的穩(wěn)定性下降，新的平衡狀態(tài)將會后延，當(dāng)開采擾動(dòng)影響過后采空區(qū)依舊會達(dá)到新的平衡。

4 數(shù)值模擬驗(yàn)證

4.1 巖體力學(xué)參數(shù)及礦柱平均強(qiáng)度

巖體力學(xué)參數(shù)是依據(jù)巖石力學(xué)參數(shù)特性測試結(jié)果，并考慮了巖體的結(jié)構(gòu)效應(yīng)、地下水、節(jié)理裂隙等因素，對巖石力學(xué)參數(shù)按照POPOV的RMR巖體質(zhì)量分類法進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚齕16]。根據(jù)長沙礦山研究院在“金屬礦山安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”對礦體及圍巖采用MTS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的巖石力學(xué)參數(shù)，選用飽和巖樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用加拿大Rocscience公司開發(fā)的Roclab1.0軟件計(jì)算礦體及頂板、底板圍巖的巖體力學(xué)參數(shù)，從而確定基于數(shù)值模擬的礦山采空區(qū)穩(wěn)定性分析所需的巖體力學(xué)參數(shù)，巖體及后期采用的充填體力學(xué)參數(shù)見表2。

考慮到礦柱尺寸效應(yīng)的影響，確定了上述的巖體力學(xué)參數(shù)后，采用式(1)進(jìn)行礦柱強(qiáng)度估算。

(1)

式中：QP為礦柱強(qiáng)度，MPa；Qr為巖體強(qiáng)度，MPa；B/H為寬高比。

各采空區(qū)的平均礦柱強(qiáng)度見表3。

表2 礦巖介質(zhì)的力學(xué)參數(shù)Table 2 Mechanical parameters of rock medium

表3 平均礦柱強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表Table 3 StatisticalTable of average strength of pillar

4.2 計(jì)算分析

4.2.1 最大主應(yīng)力分析

由于篇幅限制故只對以上沉降較為明顯的位置進(jìn)行分析，其他采空區(qū)模擬結(jié)果不予列出。

圖8所示為各采空區(qū)頂板及礦柱縱剖面、橫剖面的最大主應(yīng)力云圖。

為確保采空區(qū)經(jīng)治理后達(dá)到長期穩(wěn)定，礦柱安全系數(shù)采用保守方式計(jì)算，計(jì)算公式見式(2)。

F=QP/σPmax

(2)

式中：F為礦柱安全系數(shù)；QP具體數(shù)值詳見表2；σPmax為礦柱的最大垂直應(yīng)力，MPa，由數(shù)值模擬給出。

礦柱的最佳強(qiáng)度安全系數(shù)由式(3)確定[5]。

n=1+t×σ

(3)

式中：n為礦柱最佳安全系數(shù)；t為相當(dāng)于規(guī)定的可靠性系數(shù)，根據(jù)該礦山實(shí)際情況，確定t值為3.48；σ為強(qiáng)度安全系數(shù)的均方差，根據(jù)該礦山地質(zhì)條件，計(jì)算得出σ=0.25。將數(shù)值帶入(3)式得n值約為1.9，即當(dāng)F

采空區(qū)頂板、礦柱的應(yīng)力狀態(tài)、不穩(wěn)定礦柱個(gè)數(shù)等信息詳見表4。

表4 采空區(qū)應(yīng)力狀態(tài)統(tǒng)計(jì)表Table 4 StatisticalTable of stress state in goaf

圖8 最大主應(yīng)力云圖Fig.8 Maximum principal stress nephogram

由圖8(c)和圖8(f)可知，在礦柱上的最大主應(yīng)力呈現(xiàn)壓應(yīng)力狀態(tài)，且最大主應(yīng)力出現(xiàn)于礦柱的中上部位，因各采空區(qū)礦柱眾多，礦柱的最大主應(yīng)力云圖將按上述規(guī)律在礦柱的中上部位做橫剖面圖，各采空區(qū)橫剖面的最大主應(yīng)力云圖見圖8(b)、圖8(d)和圖8(e)。

由最大主應(yīng)力可知，在1號采空區(qū)的中部、3號采空區(qū)整體及6號采空區(qū)北部及南部均有大量不穩(wěn)定的礦柱集中，因此這些部位為各區(qū)域的薄弱位置。

4.2.2 最小主應(yīng)力分析

由圖9可知，最小主應(yīng)力呈現(xiàn)出壓應(yīng)力及拉應(yīng)力狀態(tài)。1號采空區(qū)、2號采空區(qū)、4號采空區(qū)、5號采空區(qū)及6號采空區(qū)僅頂板局部小范圍內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，拉應(yīng)力范圍是0～0.20 MPa；3號采空區(qū)頂板絕大部分為拉應(yīng)力狀態(tài)，拉應(yīng)力范圍是0～0.27 MPa，而頂板圍巖抗拉強(qiáng)度僅0.19 MPa，說明3號采空區(qū)頂板有較大幾率出現(xiàn)拉伸破壞。

4.3 結(jié)果對比

PS-InSAR測量得出的沉降量較大區(qū)域與數(shù)值模擬得出的薄弱區(qū)域?qū)φ招畔⒃斠姳?。

由表5可知，該礦區(qū)1號采空區(qū)和6號采空區(qū)通過PS-InSAR技術(shù)測量得到的沉降量較大區(qū)域與數(shù)值模擬所得的薄弱區(qū)域基本一致；3號采空區(qū)數(shù)值模擬得出的薄弱區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)采空區(qū)范圍，而通過PS-InSAR技術(shù)測量得出的較大沉降量的部位為3號采空區(qū)的北部。該情況產(chǎn)生的原因?yàn)?號采空區(qū)南部的廢渣堆放導(dǎo)致了該部位地表變形出現(xiàn)上升。在廢渣堆放處邊緣有明顯下沉邊界，該邊界外部為3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接部位(即3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交界位置)，在該區(qū)域出現(xiàn)了沉降量較大的區(qū)域，綜合PS-InSAR測量得出的沉降量較大區(qū)域與數(shù)值模擬得出的薄弱區(qū)域進(jìn)行對比可知，通過PS-InSAR技術(shù)對采空區(qū)沉降監(jiān)測的數(shù)據(jù)具有較高的真實(shí)性，可以為采空區(qū)地表沉陷防治及沉降規(guī)律總結(jié)、采空區(qū)治理提供數(shù)據(jù)支持。

圖9 最小主應(yīng)力云圖Fig.9 Minimum principal stress nephogram

表5 數(shù)值模擬及實(shí)測沉降區(qū)域?qū)φ毡鞹able 5 Numerical simulation and measured settlement area check list

采空區(qū)編號PS-InSAR測量得出的沉降量較大區(qū)域數(shù)值模擬得出的薄弱區(qū)域1號中部中部3號北部整體6號北部及南部北部及南部

5 結(jié) 論

1) 利用PS-InSAR技術(shù)對地表沉降進(jìn)行檢測，繪制出地表沉降量分布云圖、等值線剖面、觀測點(diǎn)沉降速率變化曲線。與傳統(tǒng)方法相比大大提高了地表沉降研究的直觀性、整體性及預(yù)測性。

2) 通過數(shù)值模擬對PS-InSAR沉降監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，對比結(jié)果基本一致，因此PS-InSAR技術(shù)獲得的采空區(qū)沉降數(shù)據(jù)可以為地表沉陷防治及沉降規(guī)律總結(jié)、采空區(qū)治理提供支持。

3) 1號采空區(qū)沒有受到下部采動(dòng)影響，其沉降趨勢較為穩(wěn)定，符合“平衡狀態(tài)-非平衡狀態(tài)-新平衡狀態(tài)”這一開采沉陷規(guī)律。

4) 3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接位置受到開采擾動(dòng)影響出現(xiàn)沉降速率較快增加的現(xiàn)象，達(dá)到峰值后整體沉降趨勢較為穩(wěn)定，但在數(shù)據(jù)截至?xí)r沉降速率依舊在加快。

5) 基于分析結(jié)果，1號采空區(qū)正處于新的平衡狀態(tài)后的減速下沉狀態(tài)。6號采空區(qū)在受到下部開采擾動(dòng)的影響后出現(xiàn)了加速沉降狀態(tài)，沉降的極限情況有待研究。

6) 1號采空區(qū)整體沉降變化較為穩(wěn)定，暫時(shí)不需要進(jìn)行處理。但3號采空區(qū)與6號采空區(qū)交接位置及6號采空區(qū)沉降部位在數(shù)據(jù)截止時(shí)沉降速率持續(xù)增加，需對這兩個(gè)部位進(jìn)行追蹤研究，為避免發(fā)生大規(guī)模采空區(qū)塌陷等災(zāi)害，應(yīng)對這兩個(gè)沉降速率持續(xù)增加的區(qū)域進(jìn)行加固處理。