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挤压构造应力对采煤沉陷的影响分析

挤压构造应力对采煤沉陷的影响分析

作者：贾强西安科技大学

学位级别：硕士

我国现代构造应力格局明显受制于周边板块的动力学作用。总体来看,我国的区域构造应力场可以分为中国东部构造应力区（A）和中国西部构造应力区（B）两大区块。我国煤矿区主要集中在东北应力区（A11）、华北应力区（A12）、华南应力区（... 详细信息

我国现代构造应力格局明显受制于周边板块的动力学作用。总体来看,我国的区域构造应力场可以分为中国东部构造应力区（A）和中国西部构造应力区（B）两大区块。我国煤矿区主要集中在东北应力区（A11）、华北应力区（A12）、华南应力区（A20）和新疆应力区（B10）。在某些煤矿区水平构造应力大于垂向重力,甚至是重力的数倍。在研究采煤沉陷时若只考虑自重应力,而忽视构造应力对其的影响,会使采煤沉陷预计和实际情况出现较大偏差。本论文结合典型煤矿区的地质条件和实际开采条件,通过理论及力学分析、计算机数值试验和相似材料模拟试验等手段,研究挤压构造应力对采煤沉陷的控制作用。数值试验结果表明,在水平挤压构造应力未达到上覆岩层的临界破坏应力条件下,水平挤压构造应力具有延缓采煤沉陷的作用。挤压构造应力条件下,随着工作面的不断向前推进,煤层底板和两帮的变形量不断增大,增幅变化较大;而在自重应力条件下,随着工作面的不断向前推进,煤层底板和两帮的变形量变化较小。相似材料模拟结果表明,处于挤压构造应力条件下的覆岩,采动损害出现较晚,其地表损害程度也相对较小;而在没有挤压构造应力作用的条件下,覆岩采动损害出现较早,其地表损害程度也相对较大。所以,挤压构造应力具有减缓采煤沉陷的作用。在以上两种情况下,煤层覆岩最终垮落形态、下沉曲线形态和采空区的填充率也不相同。在挤压应力条件下,最终形成较长的悬露岩梁、地表下沉曲线较平缓且成碗状;而在自重应力条件下,最终形成的悬露岩梁特短,地表下沉曲线较尖,呈“V”字形。通过对采空区长度方向与构造应力场最大主应力方向空间关系对采煤沉陷影响的研究发现,在有比较强烈的构造应力作用的煤矿区,随着采空区长度方向与构造应力场最大主应力方向间的夹角由平行（0°）变为垂直（90°）,采空区周围应力集中程度及采空区围岩的变形量明显增加。因此,在布置工作面时,应该充分考虑水平构造应力的影响,尽可能使采空区的长度方向平行于构造主应力的方向。

关键词：构造应力采煤沉陷数值模拟相似材料模拟

神东矿区采煤沉陷地复垦土壤团聚体碳氮分布研究

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神东矿区采煤沉陷地复垦土壤团聚体碳氮分布研究

作者：刘金善内蒙古农业大学

学位级别：硕士

研究采煤沉陷区不同复垦模式下土壤团聚体碳氮分布的影响,为选择适宜的复垦植被和培肥土壤肥力提供理论依据。论文以神东矿区采煤沉陷地为研究对象,设置4种复垦模式(对照、文冠果、欧李和长柄扁桃复垦模式),分析土壤团聚体含量以及团聚... 详细信息

研究采煤沉陷区不同复垦模式下土壤团聚体碳氮分布的影响,为选择适宜的复垦植被和培肥土壤肥力提供理论依据。论文以神东矿区采煤沉陷地为研究对象,设置4种复垦模式(对照、文冠果、欧李和长柄扁桃复垦模式),分析土壤团聚体含量以及团聚体稳定性和碳氮分布特征。主要研究结果如下:1.不同复垦模式机械稳定性团聚体均以>0.25mm大团聚体为主;水稳性团聚体含量中大团聚体含量有所下降,0-20cm表层土壤中文冠果植被大团聚体含量极显著高于对照。土壤团聚体稳定率表现为表层土壤文冠果复垦地团聚体稳定性最好,而下层土壤以长柄扁桃复垦地团聚体稳定性最好。2.不同复垦模式下除欧李复垦地外,土壤有机碳及氮含量均呈现出表层土壤高于下层土壤,其中以采煤沉陷区种植,值得在神府东胜采煤沉陷区推广应用。

关键词：采煤沉陷复垦土壤团聚体稳定性碳氮

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构造环境对采煤沉陷发育规律的数值模拟研究

构造环境对采煤沉陷发育规律的数值模拟研究

作者：李祥西安科技大学

学位级别：硕士

本文以“构造控灾”理论为基础，通过相关物理力学模型的建立，采用数值模拟方式进行构造环境对采煤沉陷发育规律的数值模拟研究，分析不同构造环境类型对采煤沉陷的影响，为采煤沉陷的灾变预警提供技术支撑。构造环境各要素对采煤沉... 详细信息

本文以“构造控灾”理论为基础，通过相关物理力学模型的建立，采用数值模拟方式进行构造环境对采煤沉陷发育规律的数值模拟研究，分析不同构造环境类型对采煤沉陷的影响，为采煤沉陷的灾变预警提供技术支撑。构造环境各要素对采煤沉陷的影响是不同的，构造介质作为构造环境的基础性物质组成，直接影响着岩体变形破坏的习性;构造应力作为构造运动的动力来源，影响着地层的变形过程;构造界面和构造形态作为构造应力作用于构造介质的表现形式，控制着采煤沉陷的作用方向。因此，不同构造环境因素对采煤沉陷的“贡献”是不同的，在分析采煤沉陷的发育过程中，绝不能忽略某个构造环境因素的影响。由于不同构造环境条件下采煤沉陷的差异性，煤矿区的构造环境类型通常又不止一种，进行构造环境分类就成为必要的基础性工作。本文通过对陕北典型煤矿区构造环境的分类研究，采用数值模拟的方法，分析采空对覆岩层及地表的变形破坏过程，总结不同构造环境下发生采煤沉陷的规律，为有效预防和控制采煤沉陷灾变提供地质依据。相同的构造环境类型，不同的采矿地形条件，采煤沉陷的变形破坏形式也存在差异性。一般来说，重复采动对采煤沉陷的影响远远大于初次采动，山区地形条件下的采煤沉陷也明显的区别于平地条件。本文后续章节将针对重复采动和复杂地形条件下的“中硬介质连续界面近水平自重应力型”构造环境进行采煤沉陷模拟试验，为理论的完整性和实用性进行了必要分析。最后，本文以大佛寺40108综采工作面为研究对象，以现场调查为基础，分析了重复采动条件下地表裂缝的发育特征，以及覆岩层的变形损害过程，进行了重复采动条件下的构造环境与采煤沉陷作用过程分析，为矿区的安全生产和建筑物防护提供理论依据。

关键词：构造环境采煤沉陷应力位移重复采动复杂地形

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断裂活动影响矿区的采煤沉陷灾害问题

中国地质灾害与防治学报 2006年第1期17卷 95-96,108页

作者：冯国财杨逾刘文生辽宁工程技术大学土木与建筑工程学院辽宁阜新123000

文章结合抚顺矿区实际,分析论述了断裂活动影响矿区的地应力环境特征。阐述了在断裂活动影响矿区,岩体长期大规模开挖造成局部区域构造应力卸载,岩体弹性变形能恢复发生水平变形,导致地表产生附加水平移动与变形。通常的沉陷区边缘区域... 详细信息

文章结合抚顺矿区实际,分析论述了断裂活动影响矿区的地应力环境特征。阐述了在断裂活动影响矿区,岩体长期大规模开挖造成局部区域构造应力卸载,岩体弹性变形能恢复发生水平变形,导致地表产生附加水平移动与变形。通常的沉陷区边缘区域,地表移动变形值不大,采动损害也相对较轻。但断裂活动影响矿区,沉陷区边缘区常存在着明显的水平移动与变形,并造成相应损害。尤其是在矿震等岩体地质动力现象显现影响下,地表沉陷灾害更为严重。

关键词：断裂活动采煤沉陷构造应力边界角地应力环境

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河道下采煤沉陷治理模式研究

河道下采煤沉陷治理模式研究

作者：田文书山东大学

学位级别：硕士

本文研究和探讨了河下采煤沉陷机理、危害分析和沉陷治理模式。围绕河下采煤沉陷危害分析及防治措施，展开了深入的调研和理论探讨。在指导思想、技术创新、方案论证、综合治理等方面做了大量的研究工作。本文在系统总结河下采煤沉陷机... 详细信息

本文研究和探讨了河下采煤沉陷机理、危害分析和沉陷治理模式。围绕河下采煤沉陷危害分析及防治措施，展开了深入的调研和理论探讨。在指导思想、技术创新、方案论证、综合治理等方面做了大量的研究工作。本文在系统总结河下采煤沉陷机理的基础上，分析了采煤沉陷对河道造成下沉、破损等损坏的危害性，依据水利行业规范，提出了开展河下采煤防洪评价的内容和方法;通过现场调研，运用理论分析和实践相结合的方法，系统总结了济宁辖区内河下采煤沉陷的损毁特征、河下采煤沉陷治理发展的过程和治理模式，运用技术经济分析方法，从河下采煤对河道功能的损毁恢复、河下采煤安全及经济上等方面对河下采煤的可行性进行了研究，得出了河下采煤可行的结论。本文在调查研究的基础上，系统分析了现有沉陷后治理模式中存在的问题，针对采煤企业的生产特点和河道水文特性，提出了以做好治理规划为前提，采取预加固及沉陷后综合治理相结合的河下采煤沉陷治理模式，并对治理中有关的技术问题进行了初步的研究，对河槽整治、堤防选型、煤矸石利用等方面提出了具体的解决方案，具有较强的针对性和指导性，为开展河下采煤沉陷治理提供了依据，为实现河下连续开采提供了技术支持，具有较好的推广和实用价值。

关键词：河道采煤沉陷治理模式研究

受采煤沉陷影响黄土层滑移分析——以甘肃省窑街煤矿为例

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中国地质灾害与防治学报 2006年第1期17卷 109-112页

作者：杨逾辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

滑坡的发生有其特定内因及外因。厚黄土层的滑坡(移)主要由自然条件及人为因素决定。在采煤沉陷区域特别在山区,由于地表的下陷及移动变形更容易发生山坡土体的滑移。文章指出,地下采煤导致上坡方向的黄土层产生具有垂直裂缝的裂隙带。... 详细信息

滑坡的发生有其特定内因及外因。厚黄土层的滑坡(移)主要由自然条件及人为因素决定。在采煤沉陷区域特别在山区,由于地表的下陷及移动变形更容易发生山坡土体的滑移。文章指出,地下采煤导致上坡方向的黄土层产生具有垂直裂缝的裂隙带。矿区由于人为活动影响,使其周边地表环境发生改变。分析山区地表滑移的力学机制及发生条件,可知黄土层与基岩面间若存在松散土层、千枚岩、泥岩等易于泥化的地质体,在采煤沉陷裂隙带及降水的影响下,一定范围内黄土层就会随湿重的增加而满足失稳条件并沿近乎平面的曲面滑移。文章分析窑街矿区滑坡事例,指出厚黄土层的滑坡灾害除了受地形地貌、地质环境、气候等自然条件控制外,还受人类活动与社会经济条件的影响。即由采煤沉陷及特殊自然地质环境综合造成的厚黄土层滑坡是一种特殊的人为地质灾害。

关键词：采煤沉陷裂隙带黄土层滑坡分析甘肃窑街煤矿

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山西采煤沉陷区治理研究

山西采煤沉陷区治理研究

作者：张烨太原理工大学

学位级别：硕士

随着我国国民经济快速发展,能源、资源,尤其是煤炭资源的开采强度不断增加,由采煤引起的采空塌陷灾害日渐严重。长久以来作为国家重要的能源基地,山西为国家经济又好又快发展提供了重要的能源支撑。与此同时,山西也不得不面对日益严重... 详细信息

随着我国国民经济快速发展,能源、资源,尤其是煤炭资源的开采强度不断增加,由采煤引起的采空塌陷灾害日渐严重。长久以来作为国家重要的能源基地,山西为国家经济又好又快发展提供了重要的能源支撑。与此同时,山西也不得不面对日益严重的地面沉降、地质灾害频发、水资源破坏、生态破碎等一系列生态环境问题。为了解决严重危及广大采煤沉陷区群众生命安全和生活秩序的突出问题,2003年国家启动实施了原国有重点煤矿采煤沉陷区治理工程。在国家政策推动及资金支持下,山西省原国有重点煤矿的采煤沉陷区治理取得了显著成效。但山西省早先数量庞大的国有非重点煤矿和非国有煤矿并存的时期,由于煤矿数量多、规模小、实力弱,造成的沉陷当时并未开展相应的治理。而此后随着煤矿兼并重组整合,很多办矿主体都灭失了,历史遗留的沉陷区治理问题极为严重。鉴于此,本文对山西采煤沉陷区治理问题展开了研究,并重点关注国有非重点煤矿和非国有煤矿造成的沉陷问题。本文首先介绍了山西省的煤炭资源分布及开采现状,描述了现阶段采煤沉陷区的分布概况及特点,分析了沉陷原因以及造成的主要危害,并对损失进行了预测和评估。其次,在梳理了我国采煤沉陷治理的政策及发展沿革的基础上,立足山西省的实际情况,对国有重点煤矿采煤沉陷区的治理政策及实践进行了评述。最后,通过借鉴国内外采煤沉陷治理经验及实例,探索了山西省国有非重点煤矿和非国有煤矿采煤沉陷区治理的政策建议,旨在为全省采煤沉陷区治理的深化提供政策建议和咨询支撑。

关键词：采煤沉陷国有重点煤矿地方煤矿采煤沉陷区治理

我国采煤沉陷土地损毁及其复垦技术现状与展望

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煤炭科学技术 2014年第1期42卷 93-97页

作者：李树志中国煤炭科工集团唐山研究院有限公司河北唐山063012

针对我国东部采煤沉陷区生态问题,介绍了沉陷耕地损毁评价定级和沉陷区复垦耕地生产力评价方法;提出了矸石充填复垦、就地取土复垦的剖面构建方法及区域农业景观再塑技术;介绍了采煤沉陷区次生湿地生境、植被景观、人工景观构建技术与... 详细信息

针对我国东部采煤沉陷区生态问题,介绍了沉陷耕地损毁评价定级和沉陷区复垦耕地生产力评价方法;提出了矸石充填复垦、就地取土复垦的剖面构建方法及区域农业景观再塑技术;介绍了采煤沉陷区次生湿地生境、植被景观、人工景观构建技术与水质修复方法;提出了采空区探测、采动地基稳定性评价、采空区地基加固、抗变形建筑的采煤沉陷区工程建设一体化技术。最后展望了采煤沉陷区生态修复技术的研究发展方向。

关键词：采煤沉陷土地复垦生态修复次生湿地建筑复垦

简单地质—开采条件下的采煤沉陷预测程序设计

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简单地质—开采条件下的采煤沉陷预测程序设计

作者：孙学阳西安科技大学

学位级别：硕士

煤炭资源的大规模开采,引起或诱发的煤矿区地面沉陷、塌陷和山地开裂等地质环境破坏及其诱发的地质灾害称之为采煤沉陷。采煤沉陷已经成为制约煤矿区经济与社会发展的主要因素。本文在全面分析地质、采矿等因素与采煤沉陷关系的基础上,... 详细信息

煤炭资源的大规模开采,引起或诱发的煤矿区地面沉陷、塌陷和山地开裂等地质环境破坏及其诱发的地质灾害称之为采煤沉陷。采煤沉陷已经成为制约煤矿区经济与社会发展的主要因素。本文在全面分析地质、采矿等因素与采煤沉陷关系的基础上,从地质的角度,揭示了采煤沉陷的发生、发展规律,进一步完善了采煤沉陷研究的理论体系及采煤沉陷动态演化预测的理论基础;结合陕西省典型煤矿区实际,用计算机语言 VB 开发出能在开采前对采煤沉陷进行准确预测预报的采煤沉陷动态演化预测系统软件,以仿真模拟随着工作面推进,地表移动变形的发生、发展过程。本系统可以对近水平煤层或中倾斜煤层在充分采动或非充分采动情况下的地表下沉、倾斜、曲率、水平移动及水平变形等五种移动变形参数进行预测,并能输出主剖面上的地表各移动变形参数的预测曲线图;可以计算出采煤沉陷盆地任意一点的地表移动变形值,并可绘制采煤沉陷盆地地表移动变形等值线;可以对整个采煤沉陷过程进行动态模拟,以曲线图和关系表的形式,输出在一定的地质、采矿条件下,工作面每推进 10m,地表相应的移动变形参数;能够作出在一定时间内不同开采速度条件下的地表移动变形曲线。通过与教材中的典型算例进行验算,本系统运算精度完全可靠。通过与铜川矿区王石凹井田东部采区 291 工作面地表岩移观测结果的对比,本系统预测精度在允许范围之内,能够满足现场需求。论文的研究成果,可为煤矿区经济与环境协调发展提供科学依据和技术支持,成为铜川煤矿区确定合理开采强度和对采煤沉陷进行准确预测预报的依据和手段。该成果对其它大型矿区的采煤沉陷控制也将具有一定的参考价值和推广应用前景。

关键词：采煤沉陷移动变形动态模拟预测