中国井工煤矿区采动岩土体协同形变研究进展

作     者：陈超 胡振琪 高远 王一鸣 陈庆丰 张家超 王果 康育鹏 刘闯 杨福芹 李晶晶 赵玉如 

作者机构：河南理工大学测绘与国土信息工程学院 河南工程学院土木工程学院 中国矿业大学环境与测绘学院 河南工程学院资源与安全工程学院 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(42007424) 

主　　题：采煤沉陷 岩层破断 土体形变 协同效应 地裂缝 沉陷盆地 

摘      要：随着我国煤炭开采逐步转向深部以及煤炭开发战略西移，煤矿区采动岩土体形变问题更加突出，可对矿区生态及建（构）筑物安全造成严重影响，威胁矿区生态保护与高质量发展。为深入认识采动岩土体协同形变特征与机理，提升采动损害防控与土地生态损伤修复的有效性与针对性，根据不同覆土类型对采动岩土体协同形变研究进行分类，明确了层状结构为煤系地层结构的主要特征，阐明了采动岩土体协同形变效应与协同形变过程。系统梳理了黏质松散层、黄土、风积沙等三类覆土条件下采动岩土体协同形变研究进展，分析了采动岩土体协同形变的影响因素，指出岩层与土层厚度组合关系为采动岩土体协同形变的重要影响因素，岩土体界面为岩土体协同形变过程的关键界面。对现场实测、数值模拟、物理模拟、理论分析等技术手段进行评述，从研究方法、协同形变机理、岩土体交界面力学行为、岩土体形变空间形态、岩土体形变预测模型、新开采工艺与多煤层耦合条件下采动岩土体协同形变等方面讨论了现有研究存在的不足与关键科学问题，提出了科学研究路径，强调了应遵循的科学研究原则。分析认为，采动岩层—土层不同厚度组合以及不同土层类型组合的力学行为与机理、岩层—土层交界面的界面应力应变传递与扩展机制、构建可靠且适用性强的顾及采动岩土体协同形变效应的开采沉陷预测模型、采动岩土体协同形变空间形态演变特征、多技术方法力学原理的一致性与兼容性、西部生态脆弱矿区高强度开采与深部开采以及开采新技术引起的采动岩土体协同形变特征与机理、土层载荷传递效应定量研究等是未来研究的重点与发展方向。