煤炭作为工业粮食之一，具有“黑金”之称。在我国煤炭资源探明储量中，厚煤层占总储量的44%，其产量也占总产量的40%以上，厚煤层的安全高效开采仍然是一个业界不断探索和研究的难题。

    厚及特厚煤层在开采过程中，易导致煤层覆岩板向采空区空间弯曲下沉与跨断，造成大范围、大规模的顶板垮落，上覆岩层中的瓦斯大规模涌向采空区，极易引起瓦斯爆炸等灾害，为预防该情况下的矿井灾害，对煤层裂隙及跨落过程演化规律研究尤为重要。

    在煤炭开采工程中，常要进行多测点位移摄影测量，传统的接触式测量设备，需要将测试传感器固定在所测结构上，这给实际应用带来许多安装困难。而且，传统测试方法进行多点测量的时候，耗时耗力费用高。

    摄影测量解决方案

    摄影测量技术采用非接触式测量方式，测量过程就像拍照一样快捷，可实现全场静态变形测量，在结构位移测量中的应用越来越广，如检测结构在垮落过程中的变形、梁破坏过程中的变形、结构振动情况等。

    为了安全、高效地开采厚煤层，某煤矿开采科研机构采用相似材料模拟实验，使用新拓三维XTDP三维光学摄影测量系统测量煤层开采过程的破坏特征，揭示煤炭开采过程中结构变形规律，为厚煤层开采的结构变形研究提供数据支撑。

    模型构建

    某煤矿开采研究机构采用平面应变模型，实体模型铺设前，在卸压层上方采用网格式布置位移测点，并在边界处留设保护煤柱。

    模拟煤矿实际条件及试验模型情况，结合相似原理，并经过多次配比试验，采用1.5mX4m相似材料模型，表面粘贴标志点，测量模型在垮落过程中标志点的位移，进而观测模型整体的变形趋势。

    实验流程

    1）模型表面布置标志点、标尺等。

    2）每挖10cm停止，单反相机从各个角度进行拍照，拍完后继续挖。

    3）实验过程中实时记录垮落高度、垮落时间、裂纹长度等数据。

    4）实验结束后对图片进行计算，获取每个状态下，标志点的变形数据。

    数据处理

    1、初始状态

    初始状态下，单反相机拍一组图片，获取标志点的三维坐标，作为初始状态。

    2、变形状态

    然后每挖10cm，停止采挖后，用单反相机进行拍照，然后再采挖，用单反相机再拍照。用XTDP三维光学摄影测量系统计算一系列状态下标志点的三维坐标，统一到一个坐标系下，可观测标志点的位移。

    随着工作面推进，采空区顶部出现裂纹和断裂，底部受压细微下陷

    采空区范围继续增大，采空区顶部出现垮落，底部出现了一定的轻微下陷。

    采空区再推进10cm，采空区顶部完全跨陷，周边结构向采空区移动，底部承压加大出现明显下陷。

    采用新拓三维XTDP摄影测量分析，通过数值模拟计算，相似模型以及现场实测相结合，分析煤层工作面采空区的断裂带和垮落的演变过程，可以更好地分析采空区垮落高度判定以及工作面变形的机理。

    研究煤层开采过程结构的破碎及运移，对于实现开采的高产高效，进而丰富、完善开采技术具有较大意义，尤其是对于劳动成本日益提升的今天，工作面工效的提高，无疑具有实际的工程应用价值。