煤层群开采的地面沉陷评价研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ddeng
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地下有用矿物被采出后,破坏了采区周围岩体内部的原始应力平衡状态,使岩层产生移动、变形和破坏。当开采面积达到一定范围后,起始于采场附近的移动将扩展到地表,引起地表下沉,在地表形成一定范围的下沉区(在平原地区形成明显的“洼地”),这种下沉区俗称塌陷区,一般之谓“下沉盆地”。在此过程中,使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏(开裂、冒落等)的这种现象称为“开采沉陷”。目前采煤造成的地面沉陷已成为煤矿危害程度最大,延续时间最长的一种工程地质灾害,对地表自然环境和社会稳定造成了严重的影响。特别是在煤层群开采后,地面沉陷的复杂性和不可预测性,使得评价该地质灾害在理论和技术上遇到了较大的困难。本文借助对重庆南桐矿区南桐煤矿二井地面沉陷实际情况,对煤层群开采造成的地面沉陷进行探讨,以期达到科学、准确的评价结论。由于实际的煤矿岩土体结构和环境因素比较复杂,现有的开采沉陷理论,如经典的概率法基本上是以均匀的连续介质假设作为理论研究前提,不能考虑岩层中存在的不连续面,如节理、裂隙以及断层的影响,而实际中岩层中存在的大量节理裂隙和规模不等的断层,这些不连续面的存在影响了开采沉陷规律。尤其是当开采区域断层比较发育时,断层对开采沉陷规律的影响十分明显,在这种情况下就不得不考虑断层等不联系面的影响。另一方面,由于目前的开采沉陷预计理论(概率积分法)的关键参数必须经过现场观测才能得到。因而给实际预测工作造成了一定的难度。本文以南桐矿区地质条件为背景,应用经典的概率积分法,讨论了煤层群开采后造成的地面下沉,地表倾斜和曲率的变化,同时用数值模拟法(FLAC)对所研究的区域模拟其地表变形和地面沉降问题,对两种方法进行对比性研究,得出岩土模拟法FLAC在预计地面沉陷和地表移动比概率法有着优越性,得出岩土模拟法更能合理地模拟开采引起的地面沉陷和地标移动,进而根据计算结果对煤层群开采造成的地面沉陷对建筑物和工程建设的影响进行了评价。
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