项目简介:
该课题为华勘局科技创新项目（B类），项目编号HK2019-B9，2019年7月批准立项，2022年7月通过结题验收。项目承担单位为华北地质勘查局五一四地质大队。
采空区塌陷是威胁矿山安全生产的主要灾害之一，其具有隐蔽性、突发性、时间分布特征规律性差、防治难度大等特性。由于传统的采空区勘测技术方法（瞬变电磁、高密度电法、地震、地震波发射扫描成像）等技术方法不能够实现采空区空间位置、形态规模的精确探明和圈定，变形监测技术多为单点监测，监测覆盖面积小、耗时高、人员投入大且精度较低，加之采空区塌陷灾害的隐蔽性、突发性难以对其进行提前预警。矿山安全生产监管部门和矿山企业迫切需要矿山采空区地质灾害隐患早期识别和精细化监测预警，提升矿区防灾减灾能力，指导矿山安全生产。
该课题从“天-空-地”三个维度开展了金属矿山采空区的探测技术及监测预警技术的研究：首先利用INSAR卫星遥感技术解译勘查区地表形变，通过地表形变趋势分析查找潜在采空区范围，然后通过多期无人机摄影测量建立勘查区的数字高程模型（DEM），通过机载雷达对勘查区进行多期三维激光扫描并进行DEM模型叠加交互验证，校正INSAR数据高程误差研究，实现对勘查区“天、空”两个空间维度的勘查，实现对采空区及疑似采空区进行圈定识别；通过地表物探手段对前期圈定的疑似采空区范围进行进一步采空区形态规模（长*宽*高）的勘查，通过钻探验证配合并采用C-ALS空腔扫描仪获取采空区数据点云的处理和三维形态规模的精确建立。形成采空区“空、天、地一体化”综合探查核心技术。基于INSAR遥感数据时空序列的处理对地表形变的监测、多期无人机摄影DEM和LIDAR扫描的DEM模型叠加交互验证，实现采空区地表形变的监测、在地表建立北斗GNSS监测点实现全天候地表形变监测，通过地表形变量和变形速率、形变速率、地表曲率、变形加速度构建采空区失稳预警模型和失稳判据，建立了采空区多尺度监测预警技术。
成果创新点：
实现了基于INSAR、无人机摄影测量、LIDAR叠加技术对采空区风险情况识别和划分；建立了采空区形态规模的精确圈定及探测关键技术体系；创新性将TRT超前地质探测技术应用于采空区勘探，改进相关算法，实现采空区形态规模的精确圈定及探测；提出基于采空区塌陷地质灾害天-空-地高精度网络化监测方法，并构建采空区塌陷地质灾害多尺度监测的网络体系，同时提出采空区多尺度监测技术流程；应用机器视觉对采空区地表变形开展巡查与宏观警兆识别，实现采空区塌陷地质灾害多尺度监测及提前预警；标准化管理监测数据，利用WebGIS技术及B/S 体系，建立地质灾害监测与预警综合管理平台。
适用范围：
金属矿山采空区“天-空-地”综合探查及预警监测关键技术研究成果符合国家的政策导向和行业需求，可以实现矿山采空区地质灾害隐患早期识别和精细化监测预警，提升矿区防灾减灾，指导矿山安全生产，同时解决探查、监测高成本、监测覆盖面积、监测精度较低和时效性等问题，成果易于转化推广应用，为数字化矿山建设、绿色开采技术、智慧矿山建设发展的新模式提供技术支撑。 同时课题研究成果在非金属矿山采空区、地质灾害（滑坡、崩塌、泥石流）监测预警领域、城市地面塌陷监测预警等领域、城市地质调查领域也存在很大的应用空间，成果易于转化推广应用。
联系人：傅大庆
联系电话：0314-2151533
联系单位：天津华北地质勘查局
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