山区地形对开采沉陷规律的影响研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:wangwang09
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煤炭资源开采导致的地表移动与变形对煤矿安全、地面建(构)筑物及自然环境有很大影响,因而开采沉陷一直是一个备受人们关注的问题。当前,国内外在开采沉陷和采动损害方面的研究主要集中在平原地区,而我国约有三分之一的煤矿和半数以上的其他矿物产地位于山区,将现有平地的开采沉陷理论完全应用到山区必然会产生较大误差,从而极可能使得整个矿区及矿区内地表建(构)筑物规划不合理,造成地表建(构)筑物在不同程度上的破坏。山区开采沉陷规律有其自身的特点,与平地不尽相同,地表移动变形程度不仅与煤层赋存状况等地质采矿条件有关,而且地形的影响作用也是一个不可忽略的因素。尽管当前对于山区开采沉陷的研究越来越多,研究成果亦日趋丰富,但是关于地形对开采沉陷规律影响的研究尚不完善。因此,开展不同特征地貌在一定开采条件下的山区移动与变形研究显得十分重要和必要。本文从地形和微地貌因素着手,把山区地表形态简化为四种典型特征地貌,依据阳泉矿区的地质构造和地层特点,通过FLAC3D数值模拟计算软件构建五个模型,模拟了阳泉矿区地质条件下不同特征地貌的地表变形程度,对比典型地貌与平地采动下地表移动和变形的特点,并在阳煤某矿71503工作面布设地表移动观测站进行实地观测,对实测资料整理分析后,将实验所获实测资料结合数值模拟结果比较分析,得出山区地形和微地貌对开采沉陷规律的影响。主要研究成果如下:1.地表移动变形规律与地表倾向有关。当地貌形态为正坡时,斜坡地貌的水平移动量要大于平地的水平移动量;当地表形态为负坡时,斜坡地貌的水平移动量要小于平地的水平移动量;斜坡坡底部位滑移量显著,坡顶部位滑移量较小;坡顶部分地表下沉量大于平地时的下沉量,而坡底部分地表下沉量小于平地时的下沉量。2.地表移动变形规律受到微地貌具体形态的影响。在采空区上方,凸形地貌部位的下沉值增大,山区采动水平移动值减小,凸形地貌采动滑移会导致地表产生下沉;凹形地貌部位地表下沉值减小,山区采动水平移动值增加,凹形地貌采动滑移会引起地表产生抬升。3.山区地表移动变形分布之所以与平地不同,主要是由于地形变化引起的附加滑移的影响;地表移动和变形是指向采空区的移动量与指向坡体下坡方向的滑移水平移动综合作用的结果。4.山区地表移动与变形分布曲线的形态不再具有对称性和相似性;山区地形对移动变形分布曲线形态的影响远比对下沉分布曲线形态的影响大,水平方向移动变形对地形变化比较敏感;在地表倾向和坡度发生较大变化的变坡点附近,移动变形值的波动很明显。
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