地堑和地垒构造对采煤沉陷影响的对比数值试验_孙学阳

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煤矿井下地质构造对地应力分布的影响研究

煤矿井下地质构造对地应力分布的影响研究【摘要】本研究旨在探讨煤矿井下地质构造对地应力分布的影响，并分析其机制与特征。

通过研究地质构造对地质应力分布的影响机制，揭示了地质构造在煤矿井下影响应力分布的作用原理。

对煤矿井下地质构造特征进行分析，为后续研究提供了基础数据。

接着，研究地质构造对地表和井下岩层稳定性的影响，探讨了地质构造对煤矿生产安全的重要性。

通过应力分布测试与分析，建立了地质构造调查与应力预测模型，为煤矿生产提供了科学依据。

综合研究结果表明，地质构造是影响煤矿井下地应力分布的重要因素，有针对性地处理地质构造可以提高煤矿生产安全水平，为煤矿生产管理与工程设计提供了理论支持。

【关键词】煤矿井下地质构造、地应力分布、影响机制、特征分析、岩层稳定性、应力测试、应力分布分析、地质构造调查、应力预测模型、安全生产、地质构造处理、煤矿生产安全。

1. 引言1.1 研究背景煤矿是我国主要的能源资源之一，而煤矿开采过程中地应力的分布情况直接影响着井下岩层的稳定性和矿山的安全生产。

地质构造是地球内部的构造形态，是地质学的一个重要分支，研究地质构造对地球内应力分布的影响对于煤矿生产具有重要意义。

在煤矿开采过程中，不同地质构造的影响会导致地下岩层的变形和破裂，甚至引发岩层垮塌等灾难性事故。

深入研究地质构造对地应力分布的影响机制，探讨地质构造特征在煤矿井下的表现，建立相应的应力分布测试与分析方法以及地质构造调查与预测模型，对于保障煤矿生产安全，提高煤矿井下空间的利用率具有重要意义。

本文即将对地质构造对地应力分布的影响进行深入探讨，为煤矿生产安全提供一定的理论依据。

1.2 研究目的研究目的是通过对煤矿井下地质构造对地应力分布的影响进行深入研究，探索地质构造与地应力之间的内在联系机制，为提高煤矿生产安全和稳定性提供科学依据。

具体目的包括：1.分析地质构造对地下岩层应力分布的影响机制，揭示不同地质构造条件下地应力的变化规律；2.研究煤矿井下的地质构造特征，为深入了解地下岩层稳定性和应力分布提供依据；3.探讨地质构造调查与应力预测模型的建立，为煤矿生产提供科学依据和技术支持；4.总结地质构造对煤矿井下地应力分布的影响规律，为矿山地质环境管理和矿山安全生产提供理论支持和技术指导。

挤压构造应力及自重应力作用下的采煤沉陷对比实验

实验的目的是模拟在侧向挤压构造应力和自重
】・４
２１６月００年
矿业安全与环保
第３７卷第３期
应力作用下，层覆岩受到采动影响时，岩及地表煤覆变形和移动的过程及其特征。以河砂为骨料，以石膏为胶结物，以大白粉为填料，采用不同配比模拟地层中的软弱、中硬和坚硬岩
材料模拟实验对比分析发现，２种不同的应力场在中的采煤沉陷特点有着明显的区别。
１挤压构造应力场的模拟。相似材料装架完成）后，过构造应力加力装置施加实验所需的应力，通使
地层模型在侧向受到均布载荷，以模拟挤压构造应
模型的干燥程度也基本相同。
作者简介：孙学阳（９６）男，１７一，安徽涡阳人，在读博士，讲
师，主要从事煤矿区环境保护的教学与研究工作。Ｅ—ｍｉ：ａｌ
ｓｎｙ２１＠１９ｃｌ。ｕｘ０２１３．ｏａ
・
２实验目的与实验材料
１相似材料模拟实验模型的设计
实验是在陕西高校省级重点建设实验室即构造应力作用下采动损害模拟实验室内进行的，实验装
置设计如图１所示。为了简化操作，模拟水平煤只
力场。同时，型也受到垂直方向上的重力作用。模２自重应力场的模拟。相似材料装架完成后，）

湖南科技大学学报(自然科学版)2007年总目次

自然科学版）０７年总目次２０
采矿・质地
余伟健，谦，高韩阳，全耦合分析法在巷道安全评价中的应用 … …… … … …… … … …… … … …… １１等（）夏小刚，庆享急斜煤层顶煤可放性因素分析 …… … …… …… …… …… …… … …… …… … ……… … … １５黄（）侯忠杰，吴文湘，民厚土层薄基岩浅埋煤层“ 肖支架一围岩” 关系实验研究 ……………………………… １９（）仲晓星，王德明，伟，交叉点温度法对煤氧化动力学参数的研究 …………………………………… １１）陆等（３许满贵，岭梅煤体结构对矿井瓦斯灾害的影响研究 ………… ……… …… ………… …… ……… ……… １１）葛（７苏现波，晓英，少波阜新盆地王营一刘家煤层气藏成藏机理 … … …… …… … …… …… … …… …… １２）林柳（１郭改梅，会宠，志法，周口店北京人遗址环境地质条件及地质病害机理分析 …… ……… …… …… １２）牟杨等（５朱红青，崇鲜，辉，巷道煤柱自温度场数值模拟与火源定位的研究 … … … … … …… … … … … ２１汪马等燃（）李树清，长良，卫军锚注联合支护煤巷两帮塑性区分析 …… ……… ……… …… ……… ……… …… … ２５潘王（）龚声武，陈才贤急倾斜煤层放顶煤开采顶煤破碎的Ｇｉｔｒｆｆｈ理论分析 …………………．ｉ …………………．２９．（）刘黎明，磊松散破碎软岩巷道底鼓控制的试验研究 ……… ……… ……… ……… …… ……… …… … ２１）杨（３姜立春，嘉生基于Ａ陈ＭＤ和爆破荷载耦合作用下的深凹露天矿边坡失稳研究 …… …… … …… …… … ２１）（７王海桥，峰，式亮，矿井井筒提升容器活塞风效应分析及计算 … … …… … …… …… … …… … … ３１田施等（）孙学阳，玉成地堑和地垒构造对采煤沉陷影响的对数值试验 …… … …… … … …… … … …… … …… ３５夏匕（）张义平，蒋卫东爆炸荷栽下结构响应的ＥＭＤ分析 ………………………………………………． ………．３９．（）张勇，李吉均，赵志军，中国北方新近系红土成因的古生物化石讨论 ………………………………… ３１）等（３马立强，理全，东升，近距离煤层群上行开采可行性研究与工程应用 …… … … … … … …… … … … ４１汪张等（）张杰南梁厚土层浅埋单体长壁工作面矿压规律实测分析 ……… ……… ……… …… ……… ……… … … ４６（）吴秀仪，刘长武，张有朝，强风化带回采巷道临界宽度研究 ……………………………………………… ４１）等（ｏ李宗翔，题正义，孙洪峰，等锚支巷道沿空延迟冒落采空区风流规律研究 … ……… …… …… ……… …… ４１）（５刘亚静，姚纪明，李梅，等非层状矿体构模关键技术研究 ……… ………… …… ……… …… ……… …… ４１）（９陈津端，李仕武，宁立波，某尾矿坝体浸润线有限元模拟分析 …………………………………………… ４２）等（３

山西太原盆地地裂缝与地下水开采_地面沉降关系分析_孙晓涵

Abstract： Taiyuan basin is a semiarid area and seriously short of groundwater resources but active fault is common in this area． For a long time，the excessive exploitation of groundwater resources has resulted a variety of environmental geological problems appeared，and land subsidence is a typical of groundwater associated geological disasters in Taiyuan basin． At the same time，the earth fissure disasters develop rapidly， seriously affect the development of local economy within the basin． When earth fissure，land subsidence occurred in same area simultaneous，the degree of disasters increase greatly． Based on the detailed field investigation of earth fissures and groundwater observation data，paper comprehensive analysis the relationship between earth fissures，groundwater exploitation and land subsidence in time，space and activities． then paper explains why the earth fissures have close relation to groundwater based on variety of mechanisms of earth fissures． Finally，paper suggests that the formation and development of earth fissures and groundwater exploitation have close correlation in time and space，reducing groundwater pumpage can significantly reduce the harm of earth fissures． Keywords： earth fissure； groundwater exploitation； land subsidence； Taiyuan basin； cenozoic faulted basin

地表塌陷影响评价

6 地表沉陷影响评价煤炭开采最显著的特征是地表塌陷及其对生态的影响。

主要表现在对地表形态、土地资源及农田、地面建筑、铁路公路、地下水、地表水、水土流失、滑坡及井田内的植被破坏等方面的影响。

地表沉陷的预测计算按煤炭工业三下采煤规程中规定的概率积分模式进行预测和评价。

6.1 地表沉陷的预测方法及模式根据井田地质、煤层赋存条件、采煤方法等开采技术条件，以及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中所列预计方法，本次评价采用概率积分法进行地表变形预测。

概率积分法预测模式如下：（1）白羊岭煤矿井田煤层为缓倾斜煤层，对主剖面地表移动变形，充分采动时按下面公式计算：下沉：()()⎰∞--=rxmm d cmeM x W πλλπ2倾斜：()()m mm e rW x i r x cm/2⎪⎭⎫ ⎝⎛-=π曲率：()()⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=-⎪⎭⎫⎝⎛-m e r x r W x K r x cm /102322ππ 水平移动：()mm ew b x U r x cm 2)(⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅=π水平变形：()()m m m e r x r W b x r x cm /22⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-ππε（2）非充分采动时按下面公式计算：下沉：()m m d e m m d e M x W rxr x cm ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎰⎰∞-∞----ππλλλλπ122)()( 倾斜：()()m m m ee r W x i r x r x cm /221⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫⎝⎛ππ曲率：()()m erL X er x r W x K r x r x cm /1023222-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛----=πππ水平移动：()m m ee W b x U r x r x cm ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛-221)(ππ水平变形：()m m m erL X e r x r W x K r x r x cm /2)(222⎪⎪⎭⎫⎝⎛----=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-πππ （3）在计算倾向主剖面，公式同上，仅需以Y 代X ，以rl(或r2)代r 即可。

采煤沉陷实习指导书及成果

变形与沉陷工程学实验指导书编写：XXXX学院实验一：采煤沉陷区调研实验目的：了解开采沉陷区的现状，加深对开采沉陷的认识。

实验内容：通过视频录像或实地考察的方式参观开采沉陷区东西方向倾斜东西方向曲率东西方向水平变形东西方向水平移动南北方向倾斜南北方向曲率南北方向水平移动下沉实验二：相似材料模拟实验的认识实验目的：认识相似材料模拟实验的步骤、作用和意义实验内容：1学习相似材料模拟的基本原理相似材料模拟实验属于物理模拟实验，该实验用于模拟岩层移动最早开始于苏联，五十年代引入我国。

该实验根据相似性原理把岩层原型按照一定比例缩小利用相似材料做成模型。

对模型中的煤层按照时间比例开采，通过变形监测手段获取模型上目标点的位移量，然后将其换算为实际值，通过分析该值的变化规律来分析地表和岩层移动机理。

要使模型系统和原型系统相似，主要体现在以下三类相似[2]：(1) 几何相似几何相似要求模型与原型的几何形状相似，即要求二者的长、宽、高保持一定比例，即：L l a l /=a l –模型比例尺l- 模型的长度L-原型的长度作为开采沉陷的相似材料模拟，模型比例尺一般取1/100至1/200。

(2) 运动学相似运动学相似要求模型与原型中各个对应点运动相似，运动时间保持一定比例，即：T t a t /=a t –时间比例l- 模型中各个对应点完成相似运动所需的时间L- 原型中各点完成相似运动所需时间时间比例尺和几何比例尺的近似关系如下：l t a a =(3) 动力学相似动力学相似要求模型与原型间所有作用力都保持相似，即满足如下条件： H HM H M M R r r l l R ••= R M - 相似材料模型的力学性质R H - 原型的力学性质r M - 相似材料模型的重度r H - 原型的重度l M - 相似材料模型的几何因子l H - 原型的几何因子2学习相似材料模拟实验的基本步骤第一步，设计相似材料模型的比例和力学参数第二步，计算相似材料的配比和用量第三步，相似材料模型的制造第四步，相似材料模型的模拟开挖和观测第五步，分析实验数据获得开采沉陷规律3了解相似材料模拟实验观测设备的使用相似材料模型在模拟开采的过程中要发生形变，该形变和实际矿山开采的岩层移动有区别也有联系。

论煤矿井下地质构造对地应力分布的影响

FORUM 论坛工艺48 /矿业装备 MINING EQUIPMENT论煤矿井下地质构造对地应力分布的影响□ 乔　榛　阳泉新宇岩土工程有限责任公司近几年，煤矿开采过程中经常发生一些问题，使得煤矿行业的长远发展受到了不同程度的影响，这些问题的存在与矿区的违规操作具有十分重要的关系。

但是其中最主要的原因还是来自煤矿的井下地质构造以及相关地应力的分布。

因此从煤矿开采的安全性出发，对于其中的地应力分布特征以及影响因素进行全面的探究应该是实现该行业长远发展的关键措施。

本文以具体的煤层矿区工作现状和特点为例，对于其中的测站地应力进行明确的测量，进而得出了地质构造和地应力之间的关系。

并在实际值和测量值对比的前提下，分析出既定井下地应力场分布的具体方法，希望为相关单位提供一个有价值的参考。

1　向斜构造区地应力的测量与分析1.1　不同矿区地应力的测量对于当地的不同矿区进行地应力的测量，结果如表1所示。

1.2　地应力的测量结果分析地应力场的类型。

测量结果显示，所有测站当中大部分测站的最大应力大于15 MPa，而且这些测站与水平煤层之间的距离很小；测站的水平应力位于10~15 MPa 之间的测站一般都位于急倾斜煤层。

向斜构造对地应力的影响。

测量结果显示，后面测站的最小水平主应力一般都高于前面，而且增加值一般都在64%~80%之间。

与前面测站的深度相比，后面测站的深度一般都有所加大，而且在垂直主应力上也有所增加。

因此上述分析可见，向斜构造对地应力大小的影响效果相当明显，只要斜轴部出现，那么最大、最小的应力都会出现不同程度的上升。

最后，地应力与地质的方位也有很大的关系，具体表现为斜翼区的水平应力相对较小，而其他地区的逐渐趋于一致。

2　断层附近的地应力测量以及分析2.1　断层对地应力值的影响本研究通过水压致裂地应力的测量来对断层的影响效果进行全面的分析。

结果表明，断层地区的地应力会出现不同程度的释放，因此该地区的断层地应力值相对较低。

地下开采引起地表沉陷的数值模拟

１我国矿山开采沉陷理论研究现状
矿山开采沉陷理论的兴起是随着我国矿山开采活动的发展而逐步引起人们关注和深入研究的问题。在建国初期，我国在滦矿务局建立了国内第一个地表移动观测站，经过工作人员的努力，为后来理论研究局的工作提供丰富的地表移动历史资料。直到后来我国又成立了矿业学院和峰峰矿务局等理论研究部门，这些部门的工作人员通过对遗留的历史资料进行总结和分析，得出了一些岩层和地表发生移动的参数，为工作的开展提供很多有利的资料。最后，唐山煤炭研究所根据历史资料，提出了地表下沉盆地的负指数剖面函数，到１９６５年，我国研究专家引进国外先进理论研究成果，使得国内地下开采引起地表沉陷理论得到进一步的完善和发展。目前随着科技和经济的不断发展，矿山沉陷现象理论研究和实地观测水设备技术水平都得到相应的提高，为理论研究工作提供更加现代化和科学化的研究工具，极大的改善工作环境，提升了数值的精准度。近年来，理论研究专家渐渐将其他相关学科理论研究成果渗透到地表开裂理论中，目前，地表开裂理论已经逐步成为一门独立的学科发展起来，取得一定的研究成果，如有限元数值模拟技术等，地表沉陷理论正。．。

地质构造对煤层厚度的若干影响_吕大鹏

2011.09117地质构造对煤层厚度的若干影响吕大鹏（山东省煤田地质局第五勘探队，山东泰安 271000）摘要：影响开采煤矿的重要因素之一就是煤层厚度，如果煤层厚度过薄，就会制约采掘的正常进行，造成比例失调，提高生产成本，降低工作效率，及降低井田煤炭储量等。

文章主要分析了褶皱构造、断层构造，以及岩浆入侵等地质构造对煤层厚度的影响。

关键词：地质构造；褶皱；断层；岩浆侵入；煤层厚度中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）25-0117-02合理测算煤层厚度非常重要，准确的测算数据不仅能够正确地计算煤炭储量，还可以比较科学合理地布置采掘工程。

因此，在生产过程中要尽可能正确地鉴别煤层厚度变化的地质特征，借此来正确预测煤层厚度的变化规律，进而可以合理而充分地开采和利用煤炭资源。

地质构造对煤层厚度的影响不可忽视，地质构造可以分为褶皱构造、断层构造、岩浆入侵。

一、影响煤层厚度的因素之一：褶皱构造因地壳的运动使岩层长期在水平方向受挤压下产生塑性变形，形成的构造状态为波状弯曲，被称为褶皱构造。

它对煤层厚度的影响较明显，这是因为煤层本身较松软，容易受构造应力的影响，发生塑性流动、变形，产生局部的煤层加厚，或变薄，或尖灭等。

另外，在垂直压力作用下，褶皱构造的变动造成褶曲轴部压力比两翼大，两翼煤层增厚的同时，背斜轴部煤层厚度变薄；而水平挤压力，使褶曲两翼受力比轴部大，在煤层形成褶皱时，煤层从压力大的地方向压力小的地方发生塑性流动，形成背、向斜轴部有较厚的煤层，两翼煤层却稀薄，甚至呈串珠状或者藕节状。

煤层厚度构造变化一般存在于发生过剧烈褶皱的煤田，主要因为不对称、不协调和挤压紧密的褶皱，或者大型褶皱中次级波状小褶皱，或者挠曲转折端。

在纵弯褶皱应力的作用之下，向斜核部的煤层厚度会明显增加，背斜顶部的煤层厚度也会相应加厚，然而翼部的煤层则相应变薄；在横弯褶皱应力的作用之下，向斜槽部煤层厚度会明显增加，背斜顶部的煤层厚度则会相应减少。

厚松软煤层开采岩移及地表沉陷数值模拟分析

（收稿日期：２０１６ — ０９ — ２８）
２０１６年第４期
孟德方等：厚松软煤层开采岩移及地表沉陷数值模拟分析
４９
沉陷的过程中容易形成滑坡、断裂等地质灾害，确定煤层开采后地表的沉陷影响范围对于地质灾害的预防具有重要意义
陷变形区范围为走向两侧距离工作面边界２３０～２５０ＩＴＩ。两端部距离工作面２００～２８０ｍ。
关键词：开采岩移；地表沉陷：数值模拟分析
中图分类号：ＴＤ３２５文献标志码：Ｂ
１前言
变化对巷道两帮的影响较大。对巷道顶板和底板的
影响很／Ｊ、
变形量，满足安全生产需要。
参考文献：
ｎ］肖同强，李化敏，杨建立，等．超大断面硐室围岩变形破坏机理
及控制［Ｊ］．煤炭学报，２０１４，３９（４）：６３１—６３６．
形规律，通过数值计算方法获得１０ — ２１５工作面回采后形成沉陷盆地中心区的沉降量为ｌ－３
２．１１１３．，平均沉降量约为１．７１１１。换算为下沉系数ｑ分别为Ｏ．４８～０．７８和０．６３获得的地面沉
孟德方．宋阳升
（霍州煤电集团吕梁山煤电公司．山西吕梁０３３０００）
摘要：结合木瓜煤矿及扩区工程实例，运用数值模拟软件，根据现场条件及物理力学参数建

煤矿地质中土地沉陷预测的探讨

煤矿地质中土地沉陷预测的探讨作者简介：翟文森（１９７３－），男，山西平遥人，本科，工程师，研究方向：水文与工程地质㊂翟文森（平朔工业集团有限责任公司，山西朔州０３６０００）摘㊀要：在煤矿的开采过程中，不可避免地会对地表产生裂缝，从而出现土地沉陷现象，使得地表发生倾斜，极有可能导致山体滑坡的发生，降低了煤矿开采的安全性㊂基于此，我们应加强对煤矿地质中土地沉陷的预测研究，从而提高煤矿生产工作的安全性㊂关键词：煤矿地质；土地沉陷；预测中图分类号：ＴＤ３２５文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３３９（２０１８）０１－００６８－０２㊀㊀在煤矿开采过程中，煤矿地质工作必不可少㊂矿区的地质情况通常较为复杂，在复杂的地质条件下进行煤矿开采，很容易出现安全问题，导致土地沉陷，出现山体滑坡㊁泥石流等自然灾害，严重威胁着煤矿工作人员的生命财产安全㊂因此，在煤矿开采前，应做好煤矿地质的勘测工作，对土地沉陷进行预测，并制定具体的应对策略㊂１㊀煤矿地质中土地沉陷的发生规律煤矿开采工作中势必会造成所在区域的土地沉陷，对煤矿采集地区的地质平衡造成无法修复的损坏㊂煤矿地质中土地沉陷主要是由于地质中的上层压迫发生了力学变化，其平衡状态的破坏便会形成位移㊂从煤矿开采的实际情况来看，其地质的土地沉陷发生规律通常可分为三个阶段㊂１．１㊀变形煤矿开采工作中，当采空区的长度小于开采深度的１／３时，由于受到两侧煤柱的支撑，煤矿开采区煤层上方便会产生微小的变形，比如产生微小裂缝等㊂１．２㊀弯曲煤矿开采工作中，其采空区的长度达到开采深度的１／３１／２时，煤层开采区域的上岩层便会由于重力的影响，在剪切力与拉伸力的共同作用下产生变形，其上岩层便会发生裂隙等现象，造成土地的沉陷㊂１．３㊀垮落随着煤矿开采工作的逐步深入，采空区域长度逐步拉长，其开采深度也随之加深，位于上岩层所产生的细小裂隙也会逐渐转变为断裂，煤层上方继而破碎出现垮落㊂垮落发生后，破碎岩层便会在采空区快速堆积，瞬间填满采空区，而煤层产生的裂缝也将进一步延伸与扩展㊂待土地沉陷区域的地表出现位移变形后，结合采空区上岩层的移动规律特性及分布特点，将土地沉陷区域分为两个部分：采动区㊁弯曲变形区㊂在煤矿地质中的土地沉陷中，其地表移动状况如图１所示㊂图１㊀土地沉陷中上岩层变形与地表移动２㊀煤矿地质土地沉陷预测煤矿开采工作的开展会引发土地沉陷，地面土层各个位置的受力状况产生改变，其原本平衡也被打破㊂在地面各位置点的不均匀沉降与位移作用下，沉陷盆地的局部位置会出现裂缝㊂地表沉陷的初期并不会直接产生裂缝，而是在工作面的面积扩大到一定数值后，地面某一点的主应变增加至裂缝临界值才会逐渐形成㊂当地面中某一位置点达到裂缝临界状态时，此时所开采的面积便可称之为裂缝临界开采面积，该面积的大小与煤矿开采深度㊁厚度㊁上岩层力学特性及地层结构等因素有关㊂需要注意的是，开采工作面各个位置一旦出现裂缝便是永久性的，只有邻近工作面开采，或是人工进行填充，或是在很长一段时间的自然作用之下才能够予以闭合㊂回采工作面上部分的裂缝区域会在工作面向前推行的过程中向前移动，而一旦已开采面积超过裂缝临界值后，采空区域四周的上部分便会产生裂缝㊂如采空区域面积不断加大，各位置点的裂缝会越发增大，其地表裂缝也会向前位移㊂之前的裂缝区域便会逐步渗入压缩变形区域，裂缝也会慢慢闭合，其外侧便会出现全新裂缝㊂工作面的持续推行，边界上层裂缝区域的面积不再增大，而是呈现有规律的向前位移，待完全停止开采之后，只有采空区域周边上方的裂缝存在㊂８６对于煤矿开采山区来讲，因为山区采动位移的方向与地面的下坡方向保持一致，同时位移数值与地面倾角角度有着一定的正比函数关系，所以山顶与丘陵地貌部分在土地沉陷中还会受到额外的拉伸作用力而导致变形，而山谷与盆地地貌则会受到额外的压缩作用力导致变形㊂可见山区采动裂缝大部分集中于山顶㊁脊梁等地貌凸形部位与边坡部位，其裂缝的分布方向通常会与等高线方向保持平行，而在凹形地貌部位则较少出现土地裂缝㊂结合大量的煤矿地质土地沉陷实情发现，如地表中不含有黄土层或没有松散堆积物覆盖，在开采深厚比Ｈ／Ｍ大于８０，而开采宽深比小于０．５时，通常不会产生裂缝；而如果地表含有较厚的黄土层（厚度超过５０ｍ），在上述的深厚比与宽深比状态下仍然会产生地表裂缝，且裂缝宽度会超过２００ｍｍ，深度超过０．５ｍ㊂由此可见，开采产生的裂缝与开采条件和土层性质及其厚度有着直接联系㊂工作面上方地表裂缝从最初产生到闭合所持续的时间，可用以下公式计算：Ｔ＝２Ｌ／Ｖ（１）式中Ｔ为裂缝持续时间；Ｌ为工作面上方裂缝区域宽度最大值；Ｖ为工作面推进深度㊂地表裂缝临界水平变形值的计算公式：εｊ＝２（１－μ２）Ｃ㊃ｔａｎ（４５ʎ＋０．５Φ）／Ｅ（２）式中εｊ为地表裂缝临界变形值；μ为泊松比；Ｃ为内聚力；Φ为内摩擦角；Ｅ为弹性模量㊂裂缝发育最大深度的计算公式为：ｈ＝（１／γ）Ｅεｊ（１＋μ）（３）式中ｈ为裂缝发育最大深度；γ为容重㊂３㊀裂缝对土地的影响煤矿开采所产生的地表裂缝有的极为细小，有的深度可达２０ｍ以上，上口宽度可达０．２０．３ｍ㊂在黄土高原地区其裂缝深度甚至高达数十米，其上口宽度可达１２ｍ㊂裂缝在外界力量的作用下，土壤被加速侵蚀，导致土壤㊁母质及水分快速流失，土壤的肥力急剧下降，严重影响农作物产量与品质㊂结合煤矿开采实情，所产生裂缝对土地的影响可分为细沟侵蚀㊁沟蚀以及重力侵蚀三种㊂３．１㊀细沟侵蚀煤矿开采所产生的细小裂缝，其深度与宽度通常都比较小，一般位于耕作层或稍深于耕作层，同时与采空区域的边界呈平行排列㊂这一类细小裂缝容易导致农地跑肥㊁跑水与跑土，还会导致新播种子与农作物的根系暴露在外，导致缺苗㊁减产㊂不过，由于其裂缝深度与宽度较小，通常在下一轮耕作时便能平复㊂如图２所示，从对比实验中能够清晰看出细小裂缝导致的农地跑水㊁跑肥现象㊂裂缝的产生会将地表施加的水分迅速渗入到耕作层以下，造成损失㊂(b) >A4-;(a) >4-;图２㊀跑水㊁跑肥扩展范围对比实验结果３．２㊀沟蚀当煤矿开采产生的裂缝较大或过大时，在暴雨或洪水等影响下，会导致地表侵蚀呈线状分布，称为沟蚀㊂相较于细沟侵蚀，沟蚀的区别就在于其无法通过一般的耕作方法予以平复，同时沟蚀的发展将不断切割地表，最终导致完整的土地破碎㊂３．３㊀重力侵蚀在山地㊁丘陵地带开展的煤矿开采工作，其产生的裂缝通常会在其他应力作用下，以重力为直接原因而引起表土体的位移，这一现象称之为重力侵蚀㊂煤矿开采区由于裂缝所导致的重力侵蚀主要形式有滑坡，究其原因在于暴雨天气下裂缝会导致土体的浸水范围加大，斜坡土体的容量增加，抗滑力降低㊂４㊀结语综上所述，文章通过对煤矿地质中土地沉陷的分析，对其发生沉陷的原因进行了研究，并提出了针对性的预测方法，为我国煤矿开采区的环境保护提供一定的依据㊂对煤矿地质中土地沉陷进行预测，能够有效提高煤矿开采的安全性，对所在矿区的地质结构进行有效的保护，进而在提高煤矿企业经济效益的同时，也有效保护了生态效益，从而促进我国煤矿业的可持续发展㊂参考文献：［１］㊀胡金龙．煤矿地质中土地沉陷预测研究［Ｊ］．黑龙江科技信息，２０１４（１）：１４９．［２］㊀侯良彬．刍议煤矿地质中土地沉陷预测［Ｊ］．中国石油和化工标准与质量，２０１１（２）：２１２．９６。

煤业有限责任公司一号井3-3煤层一采区冲击危险性评价及防冲设计

--煤业有限责任公司一号井3-3煤层一采区冲击危险性评价及防冲设计新疆托克逊县--煤业有限责任公司一号井天地科技股份有限公司开采设计事业部二〇一六年七月项目名称：--煤业有限责任公司一号井3-3煤层一采区冲击危险性评价及防冲设计项目负责人：杜涛涛助理研究员参加人员：报告编写：杨磊，杜涛涛报告审查：夏永学，潘俊锋报告批准：文件编号：目录前言 (1)1 报告编制目的及意义 (1)2 报告编制依据 (1)3 报告的指导思想及适用范围 (2)3.1 报告编制的指导思想 (2)3.2 报告编制涉及的范围 (2)1 一采区基本概况 (3)1.1 采区位置及邻近采区开采情况 (3)1.1.1 一采区位置及范围 (3)1.1.2 一采区开采情况 (4)1.2 地质条件 (4)1.2.1 煤层情况 (4)1.2.2 顶、底板情况 (5)1.2.3 地质构造 (5)1.3 生产技术条件 (6)1.3.1 采煤方法 (6)1.3.2 支护形式 (6)1.4 冲击地压发生情况 (6)2 一采区冲击地压影响因素分析 (8)2.1 一采区冲击地压地质影响因素 (8)2.1.1 煤岩层冲击倾向性 (8)2.1.2 开采深度 (8)2.1.3 顶板特性 (9)2.1.4 褶曲构造 (10)2.1.5 断层构造 (11)2.2 一采区冲击地压开采技术影响因素 (12)2.2.1 煤柱宽度 (12)2.2.2 开采强度 (13)2.2.3采掘扰动 (14)2.3 一采区冲击地压综合因素分析 (14)3 一采区冲击危险性评价 (15)3.1 冲击危险性评价方法 (15)3.2 因素分类及指数调整 (18)3.3 一采区冲击危险性评价 (19)3.3.1 一采区冲击危险地质因素评定 (19)3.3.2 一采区冲击危险开采因素评定 (20)3.3.3 一采区冲击危险综合评价 (22)3.4 一采区冲击危险区域划分 (22)3.4.1 冲击危险区域的划分原则 (22)3.4.2 褶曲构造影响下的冲击危险区 (23)3.4.3 煤柱影响下的冲击危险区 (23)3.4.4 坚硬厚层顶板影响区域 (24)3.4.5 采掘扰动影响下的冲击危险区 (24)3.4.6 冲击危险区精细划分 (24)4 一采区冲击地压监测方案 (30)4.1 冲击地压监测方法的选择 (30)4.2 集中动载荷监测方法 (32)4.3 集中静载荷监测方法 (36)4.3.1 钻屑临界值确定 (36)4.3.2 钻屑监测方案 (38)4.4 冲击地压监测体系 (40)5 一采区冲击地压防治方案 (41)5.1 冲击地压防治原则及技术路线 (41)5.1.1 冲击地压防治原则 (41)5.1.2 冲击地压防治技术路线 (42)5.2 冲击地压防治方法选择 (43)5.2.1 冲击地压区域防范方法 (43)5.2.2 冲击地压局部解危方法 (44)5.3 一采区冲击地压区域防范 (45)5.3.1 开采布局优化 (45)5.3.2 煤柱尺寸调整 (46)5.3.3 支护方式优化 (47)5.4 一采区冲击地压局部防治方案 (48)5.4.1 掘进期间冲击地压防治方案 (48)5.4.2 回采期间冲击地压防治方案 (50)5.5 效果检验 (59)6 一采区冲击地压管理技术措施 (60)6.1 安全防护措施 (60)6.1.1 工作面支护管理 (60)6.1.2 个体防护 (60)6.2 人员管理 (60)6.2.1 禁、限员管理 (60)6.2.2 站位管理 (61)6.2.3 撤人管理 (61)6.3 物料管理 (62)6.4 冲击地压事故应急处置 (62)6.5 一采区冲击地压危险避灾路线 (63)7 主要结论及建议 (64)7.1 主要结论 (64)7.2 主要建议 (65)前言1 报告编制目的及意义新疆--煤业有限责任公司一号井（以下简称“--一号井”）位于托克逊县克尔矿区向斜南翼的中西部，井田海拔1070-1370m，开采深度由1300m至600m，目前开采的W1102工作面埋深在400-600m。

鲁西北平原地下水开采与地面沉降的相关性

第16卷第2期2021年2月中国科技论文C H I N AS C I E N C E P A P E RV o l .16N o .2F e b .2021鲁西北平原地下水开采与地面沉降的相关性贾超1,张少鹏1,孙晓晓2,狄胜同1,3,丁朋朋1(1.山东大学海洋研究院,山东青岛266237;2.山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队,山东德州253072;3.山东大学土建与水利学院,济南250061)摘要:针对鲁西北平原地面沉降灾害防治问题,在分析详细水文地质工程地质资料的基础上,系统研究了该区深层地下水降落漏斗的现状特征及地面沉降时空演化规律,确定了临界开采地下水位,并深入研究了地面沉降-地下水相关性以及地面沉降滞后于地下水位变化的规律㊂结果表明,地下水开采量与地下水位呈高度负相关关系,地下水位和地面标高呈高度正相关关系,地面沉降量直接受控于地下水超量开采量,德州㊁滨州㊁广饶沉降中心沉降速率存在加速向减缓的过渡阶段㊂通过分析给出了其临界地下水位分析值,确定了地下300~500m 深处地层沉降对于地下水位变化的滞后性约为3个月㊂关键词:鲁西北平原;地下水;地面沉降;相关性;临界地下水位;滞后性中图分类号:P 694 文献标志码:A文章编号:20952783(2021)02017308开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):C o r r e l a t i o n b e t w e e n g r o u n d w a t e r e x pl o i t a t i o n a n d l a n d s u b s i d e n c e i n n o r t h w e s t p l a i n o f S h a n d o n g pr o v i n c e J I AC h a o 1,Z H A N GS h a o p e n g 1,S U NX i a o x i a o 2,D I S h e n g t o n g 1,3,D I N GP e n g p e n g1(1.I n s t i t u t e o f M a r i n e S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,S h a n d o n g U n i v e r s i t y ,Q i n g d a o ,S h a n d o n g 266237,C h i n a ;2.T h e S e c o n d I n s t i t u t e o f H y d r o g e o l o g y a n dE n g i n e e r i n g G e o l o g y ,S h a n d o n g P r o v i n c i a l B u r e a u o f G e o l o g y &M i n e r a l R e s o u r c e s ,D e z h o u ,S h a n d o n g 253072,C h i n a ;3.S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,S h a n d o n g U n i v e r s i t y ,J i n a n 250061,C h i n a )A b s t r a c t :I n v i e wo f t h e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l o f l a n d s u b s i d e n c e d i s a s t e r i nN o r t h w e s t p l a i n o f S h a n d o n g pr o v i n c e ,b a s e d o n t h e a n a l y s i s o f d e t a i l e d h y d r o g e o l o g i c a l a n d e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l d a t a ,t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f d e e p g r o u n d w a t e r d e pr e s s i o n f u n n e l a n d t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l e v o l u t i o n l a wo f l a n d s u b s i d e n c ew e r e s y s t e m a t i c a l l y s t u d i e d .T h e c r i t i c a l g r o u n d w a t e r l e v e l f o r e x pl o i t a -t i o nw a s d e t e r m i n e d ,a n d t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n l a n d s u b s i d e n c e a n d g r o u n d w a t e r a n d t h e r u l e t h a t l a n d s u b s i d e n c e l a g be h i n d t h e c h a n g e ofg r o u n d w a t e r l e v e l w a s d e e p l y s t u d i e d .Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e r ei s a h i g h l y n e ga t i v e c o r r e l a t i o nb e t w e e n g r o u n d -w a t e r e x p l o i t a t i o n a n d g r o u n d w a t e r l e v e l ,a n d a h i g h l y po s i t i v e c o r r e l a t i o n b e t w e e n g r o u n d w a t e r l e v e l a n d g r o u n d e l e v a t i o n .T h e l a n d s u b s i d e n c e i s d i r e c t l y c o n t r o l l e d b y t h e o v e r e x p l o i t a t i o n o f g r o u n d w a t e r .T h e r e i s a t r a n s i t i o n s t a ge f r o ma c c e l e r a t i o n t o d e -c e l e r a t i o n i n t h e s e t t l e m e n t c e n t e r s o f D e z h o u ,B i n z h o u a n dG u a n g r a o .T h r o u g h t h e a n a l y s i s ,t h e c r i t i c a l g r o u n d w a t e r l e v e l a n a l y-s i s v a l u ew a s g i v e n ,a n d i t i s d e t e r m i n e d t h a t t h e l a g o f g r o u n d s e t t l e m e n t t o t h e c h a n g e o f gr o u n d w a t e r l e v e l i s a b o u t 3m o n t h s a t t h e d e pt h o f 300-500m .K e yw o r d s :n o r t h w e s t p l a i n o f S h a n d o n g p r o v i n c e ;g r o u n d w a t e r ;l a n d s u b s i d e n c e ;c o r r e l a t i o n ;c r i t i c a l g r o u n d w a t e r l e v e l ;h y s t e r -e t i c n a t u r e收稿日期:2020-02-29第一作者:贾超(1976 ),男,教授,主要研究方向为水文地质㊁海洋岩土工程,ji a c h a o @s d u .e d u .c n 地面沉降通常定义为地下不同深度的松散岩土层由于自然或人为原因失水后,发生土体骨架和土颗粒在空间上重组的一种使地表标高降低的缓变性环境地质灾害,会造成建筑物地基不均匀下沉㊁地下管道破裂㊁洪涝及海水入侵等灾害问题,是一种不可逆的永久性环境和资源损失[1-2]㊂根据相关资料统计报道,中国已有超过50个城市发生了明显的地面沉降现象,对社会经济的可持续发展影响巨大[3-5]㊂山东省自20世纪80年代开始出现地面沉降现象,多年的调查和研究表明地下水资源超量开采是诱发地面沉降的主要因素[6]㊂目前,鲁西北平原区地面沉降面积已超1.32万k m2,约占山东省国土平原面积的1/4[7],是较为典型的地面沉降区㊂随着经济的快速发展,地下水被超量开采,导致地下水位进一步下降,地面沉降灾害呈加剧趋势,成为类似区域的重大地质环境问题,有效防控地面沉降进一步发展意义重大㊂目前已有不少学者对地下水开采与地面沉降之间的相关性开展研究和总结[8-12]㊂例如:张辉等[8]根据山东昌邑区深层承压水的实际开发情况,详细分析了地下水位和沉降量的相关性,认为两者呈高度相关;李国和等[9]对京沪高铁沿线的北京㊁廊坊㊁天津等几个沉降中心的数据资料进行对比分析,发现地面沉降的发展与地下水位相关程度较高,通过建立地下水位-地面沉降经验关系来预测沉降区发展趋势,并分析得出沧州沉降漏斗中心地下水位临界水中国科技论文第16卷位;蔡文晓[11]通过对德州市地下水降落漏斗中心水位与区内地表标高之间相关性的分析也得到同样的结论㊂对于鲁西北平原,尽管有学者对其地面沉降有一定的研究,但是较少对地下水和地面沉降之间的相关性进行分析㊂本文基于鲁西北平原地下水和地面沉降历年实测数据,对近年的地下水降落漏斗和地面沉降现状进行系统分析总结;研究开采量与地下水位的相关性,并通过线性拟合㊁多项式拟合和非线性迭代最小二乘拟合3种方法进行研究,得出适合该地区预测地下水位的模型;选取鲁西北平原3个典型的沉降区域,分析地面标高和地下水位的相关性,建立两者的多项式拟合关系式,得到该地的临界地下水位;研究地面沉降相对于地下水位变化的滞后性,为鲁西北平原的地面沉降综合防治提供借鉴与依据㊂1研究区概况鲁北平原和鲁西平原是山东省2个典型的地面沉降区,是由巨厚第四系松散堆积物组成的广阔平原,除了部分区域存在丘陵地段外,整体地形相对平坦,地面标高一般不大于70m,总体地势自南西向北东微倾,坡降一般为1ʒ5000~1ʒ10000㊂行政区划包括荷泽㊁聊城㊁德州㊁滨州㊁东营㊁济南㊁淄博㊁潍坊和济宁的部分地区,面积约为6.9万k m2,位置如图1所示㊂图1鲁西北平原交通位置图F i g.1 T r a f f i c l o c a t i o nm a p o f n o r t h w e s t p l a i n o f S h a n d o n g p r o v i n c e鲁西北平原地下水主要赋存在第四系与新近系明化镇组松散沉积孔隙裂隙中㊂受沉积环境影响,含水层在平面上呈条带状分布,独立的凸镜体分布于压缩层内,同一含水层组内部一般不存在完全的隔水层,仅有黏土㊁粉质黏土层等构成相对隔水层,含水层通过天窗或相对隔水层越流产生水力联系[13]㊂鲁西北平原地质结构是湖相或海相冲积或沉积作用形成的,地层结构一般是均匀连续完整的,以滨州-博兴为例,水文地质剖面图如图2所示㊂地下水开采一般抽取在第三㊁四含水层,深度为地下220m以下㊂20世纪70年代末至80年代初,研究区大部分县城开始大规模开发利用深层地下水㊂随着经济的发展,深层地下水开采井数和开采量逐年增加,开采层位也逐渐加深㊂近30年来,深井数量增加了6倍,开采量增加了3倍,且与当地的G D P有关,一般G D P越高的地方,地下水需求量也越大㊂如在德州市区,1973年仅有深井33眼,开采量为825万m3,图2滨州市水文地质剖面图F i g.2 H y d r o-g e o l o g i c p r o f i l e o f B i n z h o u c i t y 471第2期贾超,等:鲁西北平原地下水开采与地面沉降的相关性开采层位为250~400m ;2000年深井数量已达到278眼,开采量达2859万m 3㊂2005年以后,各地开始限制深层地下水的开采量,经过了整顿封填㊁封停部分井等一系列措施,深层地下水的开采量仍然很难减小,大部分地区依旧处于超采状态,近年深层地下水呈逐渐下降的趋势㊂各区域地下水开采量如图3所示㊂图3 鲁西北平原深层地下水开采量趋势F i g .3 T r e n d o f g r o u n d w a t e r e x pl o i t a t i o n i n n o r t h w e s t p l a i n o f S h a n d o n g pr o v i n c e 2 深层地下水漏斗现状随着地下水的开发利用,由于大量超采地下水,在城镇深层地下水主要供水水源地已形成了不同程度的深层地下水降落漏斗㊂根据2017年地下水统测资料绘制的子深层地下水降落漏斗如图4所示㊂可以看出,鲁西北平原地面沉降研究区主要有三大深层地下水漏斗区:德州-聊城漏斗㊁滨州-东营漏斗㊁菏泽漏斗㊂图4 鲁西北平原深层地下水降落漏斗现状(2017年10月)F i g .4 C u r r e n t s i t u a t i o n o f d e e p gr o u n d w a t e r f u n n e l i n n o r t h w e s t p l a i n o f S h a n d o n g pr o v i n c e (O c t o b e r 2017)德州-聊城漏斗主要分布在德州市德城区㊁陵县㊁平原县㊁武城县㊁齐河县㊁聊城市茌平县和临清市等,-50m 等水位线圈闭面积达到了3715.4k m2,降落漏斗中心水位埋深为131.87m ,其中德城区漏斗面积最大,埋深最深,整个区域均被-70m 等水位线包围,近年来齐河县城地区也开始出现明显的降落漏斗,并在进一步扩大;滨州-东营漏斗主要包含滨州市滨城区㊁博兴县和东营市广饶县等,-50m 等水位线圈闭面积为2702.1k m2,降落漏斗中心水位埋深为110m ,2016年开始,城区由于一部分企业相继停产,水资源管理部门也强制关闭了部分生产井,深层地下水的需求量减少,水位下降幅度得到了有效的遏制,部分地区甚至出现水位回升;菏泽漏斗分布在菏泽市牡丹区㊁东明县㊁定陶县和曹县等,中心位于菏泽城区,-50m 等水位线圈闭面积694.9k m2,漏斗中心水位埋深为102.82m ,2011 2017年6年间水位下降了2.99m ,随着水位的不断下降,菏泽其他县城正在构成新的漏斗中心区域㊂3 地面沉降现状该区地面累积沉降量分区如图5所示㊂可以看出,鲁西北平原的地面沉降现象呈不断发展趋势㊂西部地面沉降漏斗以德州㊁陵城㊁临清市和茌平县等区域组成,目前已与河北省衡水㊁清河㊁临西等地区相连,形成连片沉降区,东部的大型沉降漏斗由滨州㊁博兴㊁广饶和桓台等区域组成,其他各区县主要为单个沉降漏斗㊂其中德州㊁滨州㊁广饶三地为典型的沉降区,中心点累计沉降量均呈不断增加的趋势㊂图5 地面累积沉降量分区(起测 2016年)F i g .5 Z o n a l m a p of c u m u l a t i v e l a n d s u b s i d e n c e (f r o m m e a s u r e m e n t t o 2016)各地开始地面沉降监测以来至2016年,累计沉降量超过300m m 的区域主要集中于德州市德城区㊁571中国科技论文第16卷武城县㊁陵城区㊁平原县㊁滨州市滨城区㊁博兴县㊁东营市广饶县㊁寿光市㊂德州1991 2005年间的累积沉降量达300m m以上的区域主要为德州大部㊁陵县西部㊁平原北部及中部,滨州2005 2008年的累计沉降量100m m以上的区域主要有滨州市区东南部㊁博兴县东南部;东营2002 2008年的累计沉降量达100m m以上的区域主要有广饶县大部㊁东营市区西部㊂根据历年的累积沉降量,鲁西北平原有2个显著的沉降漏斗㊂其中一个位于德城区,地面累积沉降量达到1.12m(截止到2010年),另一个位于广饶县县城东北部[14],其多年地面累积沉降量达1.605m (截止到2016年),如图6所示㊂图6德州㊁广饶及滨州沉降漏斗中心水准点高程历年变化曲线F i g.6 A n n u a l v a r i a t i o n c u r v e o f c e n t r a l b e n c hm a r k e l e v a t i o n o f D e z h o u,G u a n g r a o a n dB i n z h o u s u b s i d e n c e f u n n e l由图6可以看出,2005年以后,随着沉降中心区产业结构的调整,深层地下水开采严格控制,深层地下水位基本保持稳定,甚至还有回弹,地面沉降速率呈下降趋势[15];2008年以后,深层地下水开采量需求急剧增大,沉降量呈直线上升趋势㊂4地下水开采与地面沉降的相关性分析地面沉降机理相关研究成果表明[16-19],地下水开采是诱发地面沉降的主要因素㊂地下水开采直接导致地下水位的变化,地下水位的下降又影响地面沉降的变化,因此研究地下水开采与地面沉降的关系,就是研究地下水开采量-地下水位-地面沉降三者之间的关系㊂4.1开采量与深层地下水位相关分析德州市国棉厂漏斗中心地下水位点1979 2016年的水位标高㊁累计开采量数据资料如图7所示㊂2个变量间相关系数的计算公式为ρX,Y=c o v(X,Y)σXσY㊂(1)式中:ρX,Y为X㊁Y的相关系数;c o v(X,Y)为X㊁Y的协方差;σ为标准差㊂通过式(1)计算得到年平均地下水水位和累计开采量之间的相关系数为-0.994,可见漏斗中心年图7德州漏斗中心历史水位和累计开采量趋势F i g.7 T r e n d c h a r t o f h i s t o r i c a l g r o u n d w a t e r l e v e l a n dc u m u l a t i v e e x p l o i t a t i o n a t g r o u nd w a te r d e s c e n tf u n n e l c e n t e r i nD e z h o u c i t y平均地下水水位与当地累计开采量呈较高的负相关性㊂为探究深层地下水开采引起地下水位变化的预测模型,选择线性拟合㊁多项式拟合㊁非线性迭代最小二乘拟合3种计算模型㊂将1979 2012年水位-累计开采量数据代入模型,预测2016年的地下水位,计算预测值与实测值的相对误差,从而选择适合德州漏斗中心地下水位-开采量拟合效果最好的拟合方法,为预测地下水位提供技术依据㊂根据漏斗中心水位㊁累计开采量数据,拟合水位-开采量相关关系,得到线性拟合关系(式(2))和关系曲线(图8),其拟合相关系数为0.99㊂y=-0.188x-22.941㊂(2)式中:y为漏斗中心地下水位,m;x为累计开采量, 106m3㊂得到多项式拟合关系(式(3))和关系曲线(图8),其拟合相关系数为0.99㊂y=-7ˑ10-5x2-0.151x-26.36㊂(3)根据式(2)㊁式(3)得到线性拟合和多项式拟合预测2016年水位得到漏斗中心地下水位分别为-115.604m和-117.792m,实测地下水位为-109.10m,拟合误差分别为5.96%和7.97%㊂图8漏斗中心地下水位-累计开采量拟合结果F i g.8F i t t i n g r e s u l t s o f g r o u n d w a t e r l e v e l-c u m u l a t i v ee x p l o i t a t i o n a m o u n tL u m p f i t首次于1986年在冰岛的抽水试验模型研究中被使用,它可以用于模拟抽水试验数据,预测不同开采工况下的水位㊁压力的变化[20]㊂该方法利671第2期贾超,等:鲁西北平原地下水开采与地面沉降的相关性用非线性迭代最小二乘技术对模型参数进行估计,自动拟合集中模型的解析响应函数对观测数据进行拟合㊂目前,这种有效的集中参数模型已成功应用于不同的地热系统㊂本文将该方法应用于德州市漏斗中心地下水位-开采量的拟合和与预测中,检验该模型在德州地区的适应性㊂利用非线性迭代最小二乘拟合数据并筛选参数,拟合结果如图9所示㊂图9漏斗中心地下水位-开采量L u m p f i t拟合结果F i g.9F i t t i n g r e s u l t s o f g r o u n d w a t e r l e v e l a n de x p l o i t a t i o n i n t h e c e n t e r of f u n n e l b y l u m p f i t由图9可以发现,非线性迭代最小二乘拟合方法可以较好地拟合历年地下水开采情况下的地下水位,相关系数达到0.9858㊂故选择1979 2012年的开采量和水位数据,预测2016年的水位,通过拟合1979 2012年地下水位-开采量数据并用该方法进行预测,预测结果如图10所示,输入1979 2012年实际深层地下水开采量数据,预测得到2016年地下水位为-111.59m,拟合误差为2.29%㊂3种拟合方式精度对比见表1㊂由拟合结果可知,非线性迭代最小二乘拟合结果明显优于线性拟合和多项式拟合㊂故对该地区由于地下水开采导致地下水位变化的预测宜选用L u m p f i t非线性迭代最小二乘拟合㊂4.2地面沉降与深层地下水位相关分析研究德州㊁滨州和广饶3个地市近年来的地下水位及地面沉降监测资料(图6),根据式(1)计算得到地下水位标高及地面标高之间的相关系数在德州沉降漏斗(Q1)㊁滨州沉降漏斗(B19)和广饶沉降漏斗(Y D10)分别为0.962㊁0.985和0.991,具有高度相关性㊂可以看出,地面沉降量的变化与水位的变幅有着较为明显的相关性,超量开采地下水与地面沉降图10漏斗中心地下水位-开采量L u m p f i t预测结果F i g.10L u m p f i t p r e d i c t i o n r e s u l t s o f g r o u n d w a t e r l e v e la n d e x p l o i t a t i o n i n t h e c e n t e r o f f u n n e l表13种拟合方式精度对比T a b l e1P r e c i s i o n c o m p a r i s o n o f t h e t h r e e f i t t i n g m e t h o d s拟合方式2016年水位预测值/m2016年水位实测值/m误差/%线性拟合-115.604-109.105.96多项式拟合-117.792-109.107.97非线性迭代最小二乘拟合-111.590-109.102.29的发展有直接联系㊂选择数据较为齐全的德州㊁滨州㊁广饶3个主要沉降中心地区进行相关关系研究,并确定各地的临界地下水位埋深,这一水位将为地下水控采提供技术依据㊂通过筛选德州市2010年沉降漏斗中心地区的14个监测点水位和对应沉降量,建立德州深层地下水水位-累计地面沉降量多项式拟合关系(式(4))和关系曲线(图11),其拟合相关系数为0.89㊂y=0.151x2+9.447x+500.805㊂(4)图11德州漏斗中心深层地下水位标高与累计地面沉降量关系曲线F i g.11 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e d e e p g r o u n d w a t e rl e v e l a n d c u m u l a t i v e l a n d s u b s i d e n c e a t t h e l a n ds u b s i d e n c e f u n n e l c e n t e r i nD e z h o u c i t y771中国科技论文第16卷式中:y 为沉降漏斗中心累计地面沉降量,m m ;x 为沉降中心深层地下水位标高,m ㊂分析滨州市滨城区2010年㊁2012年㊁2015年沉降漏斗中心地区的监测点地下水位和对应沉降量,筛选得到同一年中20个监测点地下水位和对应沉降量,建立滨城区深层地下水水位-累计地面沉降量多项式拟合关系(式(5))和关系曲线(图12),其拟合相关系数为0.78㊂y =-0.0087x 3-1.498x 2-86.897x -1502.713㊂(5)图12 滨城区漏斗中心深层地下水位标高与累计地面沉降量关系曲线F i g .12 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e d e e p gr o u n d w a t e r l e v e l a n d c u m u l a t i v e l a n d s u b s i d e n c e a t t h e l a n d c i t ys u b s i d e n c e f u n n e l c e n t e r i nB i n c h e n g对于东营市广饶县2012年沉降漏斗中心地区的15个监测点水位和对应沉降量,建立东营深层地下水水位-累计地面沉降量多项式拟合关系(式(6))和关系曲线(图13),其拟合相关系数为0.98㊂y =0.00183x 3+0.372x 2+3.238x -45.001㊂(6)图13 广饶地区地下水位标高与累计地面沉降量关系曲线F i g .13 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e d e e p gr o u n d w a t e r l e v e l a n d c u m u l a t i v e l a n d s u b s i d e n c e a t t h e l a n d s u b s i d e n c ef u n n e l c e n t e r i nG u a n gr a o 通过分析,德州市㊁滨城区㊁广饶县沉降漏斗中心的沉降量均随水位标高的变化而变化,水位标高越小,地面沉降量越大㊂三地地面沉降量变化与水位变化之间的相关性较显著,地面沉降量对于地下水位变化较为敏感㊂可以看出,德州市㊁滨城区㊁广饶县沉降中心地下水位标高分别为-70㊁-75㊁-45m 处均有沉降速率由缓慢向快速发展的过渡阶段,呈现出不同的临界水位埋深,分别约为92㊁86㊁73m ㊂4.3 地面沉降与地下水位的滞后性研究通过S P S S 多元回归分析[21],考虑地下水水位动态的月内变化,建立对应沉降层㊁各月水位标高㊁月水位变幅㊁月波动值的时间滞后性关系㊂设变量y 与x 1,x 2, ,x p ,建立线性方程:y t =b 0+b 1x 1t +b 2x 2t + +b p x pt +εt (t =1,2, ,n )㊂(7)其中εt 相互独立,且服从εt ~N (0,σ2)㊂则多元线性回归矩阵表达式为^Y =X b ㊂(8)式中:Y 为因变量的历史观察向量;X 为影响因素的历史观察矩阵,为p 个因素的n 次观察值;b 向量为系数㊂Y =^y 1^y 2︙^y n ;X =1x 11 x 1p 1x 21 x 2p︙︙︙1x n 1 x n p;b =b 0b 1︙b p㊂按照最小二乘法确定待定系数,根据离差平方和Q (b )=ð(Y -^Y )2=(Y -X b )T (Y -X b )㊂(9)分别对b 1,b 2, ,b p 求一阶偏导,令其等于0,结果为b =(X T X )-1X T Y ㊂(10)b 0= y -ðpi =1b i x i ㊂(11) 令地下水位监测数据为x 1t ,x 2t , ,x 1t ,沉降量数据为y t ,t =1,2, ,n ,n ȡp ,可得多元回归方程为^y =b 0+ðpi =1b i x i ㊂(12) 将水文队330井监测到的300~500m 深度的地下水水位作为自变量,地下300~500m 分层标组的沉降量为因变量,研究地面沉降与地下水位的滞后性㊂不同滞后性的拟合度结果见表2㊂表2 滞后性拟合结果T a b l e 2 H y s t e r e s i s f i t t i n g re s u l t s 滞后性无滞后滞后1个月滞后2个月滞后3个月拟合度0.2570.6430.6940.745由拟合度测试结果可知,300~500m 段地层沉降比地下水变化滞后约3个月时,拟合度最好㊂将此结果与I n S A R 对比,从I n S A R 监测数据换算沉降量与水位对比(图14),可以看出,在地下水集中开采区,水位的变化直接影响地面沉降速率㊂在地下水需求量猛增的时期,水位急剧下降,地面沉降速率明显增大,水位回弹后,地面沉降速率有所减缓,滞后约3个月㊂871第2期贾超,等:鲁西北平原地下水开采与地面沉降的相关性图14 深层地下水位变化对地面沉降影响对比F i g .14 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n c h a n g e o f d e e pgr o u n d w a t e r l e v e l a n d l a n d s u b s i d e n c e 5 结论1)截至2017年,鲁西北平原的深层地下水降落漏斗主要由德州-聊城漏斗㊁滨州-东营漏斗㊁菏泽漏斗组成,深层地下水降落漏斗大多仍呈扩展趋势发展㊂2)到2016年为止,研究区地面沉降发展迅速,呈现出多个沉降中心快速下沉的总体特征㊂西北部和东部分别以德州市和广饶县为中心各自形成大型沉降漏斗,其他各区县主要为单个小型沉降漏斗㊂3)德州市㊁滨州市滨城区㊁东营市广饶县3个沉降中心地区存在地面沉降速度由缓慢向迅速发展的过渡阶段,存在较为明显的临界水位,临界水位埋深分别约为92㊁86㊁73m ㊂4)鲁西北平原地下水开采与地面沉降变化具有密切的相关性,开采量越大,地面沉降越大㊂同时,地面沉降的发展滞后于地下水位的变化,将多元回归分析得到的计算结果与I n S A R 监测数据进行对比分析,地下300~500m 深地层沉降比地下水变化滞后约3个月㊂(由于印刷关系,查阅本文电子版请登录:h t t p:ʊw w w .p a p e r .e d u .c n /j o u r n a l /z g k j l w .s h t m l )[参考文献](R e f e r e n c e s)[1] O M I DR ,A L IG ,T R E N TB ,e t a l .L a n ds u b s i d e n c e h a z a r dm o d e l i n g :m a c h i n e l e a r n i n g t o i d e n t i f y pr e d i c t o r s a n d t h e r o l eo f h u m a na c t i v i t i e s [J ].J o u r n a l o fE n v i -r o n m e n t a lM a n a ge m e n t ,2019,236(15):466-480.[2] 郑铣鑫,武强,侯艳声,等.关于城市地面沉降研究的几个前沿问题[J ].地球学报,2002,23(3):279-282.Z H E N GXX ,W U Q ,H O U YS ,e t a l .S o m e f r o n t i e rpr o b l e m s o n l a n d s u b s i d e n c 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n g,2013,41(1):77-80.(i nC h i n e s e)081。

沟谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律

第41卷第1期西安科技大学学报2021年1月JOURNAL OF XT AN UNIVERSIVY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.41No.1 Jng22221车晓阳，侯恩科,孙学阳，等2勾谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律7].西安科技大学学报,2021,41(1):14 -111，1362CHE Xiaoyang,HOU Ende,SUN Xueyano,et ai.Research on overUurUex Ureaping characteris/cs and yuond cuch formation mecha-opm of shallow coal seam under the gully[J].Joornai of Xi'an University O Science and TecOnology,7071,41(1):104-111,136.沟谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律车晓阳17,侯恩科17,孙学阳17,姜钰泉17,谢晓深17,从通1b,刘博17(1.西安科技大学地质与环境学院，陕西西安710054；.西安科技大学陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室，陕西西安710054中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710054)摘要：沟谷区浅埋煤层开采覆岩损害特征不仅受覆岩结构影响，同时受地形地貌特征影响。

为进一步研究浅埋煤层过沟开采时覆岩运动及损害机理，以陕北浅埋煤层区某矿12712工作面为研究对象，通过建立物理相似材料模型，利用人工测量、变形监测、数据分析等方法，研究沟谷区浅埋煤层开采覆岩破坏规律及地表裂缝形成机理。

结果表明：煤层覆岩沉降值曲线在垂向上具有向下继承性，顶板周期性垮落后沉降曲线呈“U”型，沉降值变化速率大的“U”型两侧区域纵向裂隙发育，周期性垮落体边界与自然平衡拱结构基本吻合，并周期性向前发展;地表裂缝可根据坡向与煤层采动方向的关系分为顺向坡推挤裂缝、逆向坡拉张裂缝和沟底隆起3种类型，不同类型裂缝具有不同的动态发育规律。

地堑和地垒构造对采煤沉陷影响的对比数值试验_孙学阳

当开采区上方覆岩中有２条或更多条断层发育时，岩体的力学强度必将大为降低，但由于断层的组合形式不同，对采煤沉陷的影响是有明显差异的．如图１ａ所示２条贯通性断层，在剖面上呈梯形（或“∧”字形）组合即地垒．当煤层开采后，由于采空区上方地垒构造的共同上升盘自重作用，此自重应力沿垂直于断层面的分量具有拉张应力性质，因此断层面具有张扭性特点，断层面上的摩擦阻力很小，地垒构造的共同上升盘很容易向下垮落，从而在地表易于引起槽形塌陷；如果断层呈倒梯形（或“∨”字形）组合即地堑（图１ｂ）．当煤
收稿日期：２００７－０１－２３
层开采后，由于采空区上方地堑构造的共同下降盘在
基金项目：国家自然科学基金项目（４０４７２１０４）；西安科技大学培育基金项目（Ａ５１５０１１）
作者简介：孙学阳（１９７６－），男，安徽涡阳人，博士生，讲师，主要从事地质工程与环境保护研究．
５
自身重力的作用下，自重应力沿垂直于断层面的分量具有挤压应力性质，因此断层面具有压扭性特点，其上的摩擦阻力较大，地堑构造的共同下降盘不容易向下垮落，在地表很可能表现为弯曲下沉．
地垒的共同上升盘
地堑的共同下降盘
（ａ）地垒
（ｂ）地堑
图１地垒和地堑构造对采煤沉陷影响的力学分析示意图Ｆｉｇ．１Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆａｎａｌｙｓｉｓｏｎｍｉｎｉｎｇｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅ
表３地垒与地堑采煤沉陷特征对比Ｔａｂ．３Ｃｏｎｔｒａｓｔｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｂｅｔｗｅｅｎｈｏｒｓｔ
ａｎｄｇｒａｂｅｎ

帷幕注浆引起煤矿井筒地表沉降的时序预测模型

第２９卷第１期２００９年２月大地测量与地球动力学ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＶｏｌ．２９Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．，２００９文章编号：１６７１５９４２（２００９）０１０１１９０４帷幕注浆引起煤矿井筒地表沉降的时序预测模型孙佳龙１，２）　郭淑艳２）　郭金运１，３）１）山东科技大学测绘科学与工程学院，青岛　２６６５１０２）淮海工学院空间系，连云港　２２２００１３）中国科学院国家天文台，北京１０００１２摘　要　经过多年生产经营后的煤矿矿井都会发生不同程度的位移和变形，而帷幕注浆是治理矿井及其周围地表位移和变形的有效方法之一。

通过对帷幕注浆的主井及其附近地表实施的变形监测，对不同监测点的不同时间间隔序列进行分析，发现采用平均时间间隔序列建立的模型其预报精度等级和预报准确率均为最优。

关键词　帷幕注浆；地表形变；监测；时间间隔；预报中图分类号：Ｐ２２７文献标识码：ＡＴＩＭＥＳＥＲＩＥＳＦＯＲＣＡＳＴＩＮＧＭＯＤＥＬＯＦＧＲＯＵＮＤＳＵＲＦＡＣＥＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＣＡＵＳＥＤＢＹＣＵＲＴＡＩＮＧＲＯＵＴＩＮＧＦＯＲＣＯＡＬＭＩＮＥＳＨＡＦＴＳｕｎＪｉａｌｏｎｇ１，２），ＧｕｏＳｈｕｙａｎ２）ａｎｄＧｕｏＪｉｎｙｕｎ１，３）１）ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｄｅｓｙａｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５１０２）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｍａｔｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＨｕａｉｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ　２２２００１３）ＮａｔｉｏｎａｌＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌＯｂｓｅｒｖａｔｏｒｉｅｓ，ＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１２Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｓｏｍｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｍｉｎｅｓｈａｆｔｗｏｒｋｉｎｇｏｖｅｒｐａｓｔｍａｎｙｙｅａｒｓ’ｍａｙｏｃｃｕｒ．Ｃｕｒｔａｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｈａｆｔａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｒｏｕｎｄｔｈｅｓｈａｆｔｆｒｏｍｔｈｅｈａｒｍ．Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｇｒｏｕｔｉｎｇａｒｏｕｎｄｍｉｎｅｓｈａｆｔｉｓｍｏｎｉｔｏｒｅｄｗｉｔｈａｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｃｈｅｍｅａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａａｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｔｈｅｏｒｙｔｏａｎａｌｙｚｅａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｄａｎｇｅｒｏｕｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｒａｔｉｏｏｆｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｍｅａｎｉｎｔｅｒｖａｌｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｒｅｂｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｕｒｔａｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｔｉｍｅｉｎｔｅｒｖａｌ；ｆｏｒｅｃａｓｔ１　引言对煤矿井筒进行帷幕注浆可以在一定程度上对破损的井壁起到填充、修复作用［１］。

开采沉陷对关键土壤物理性质影响的相似模拟实验研究

开采沉陷对关键土壤物理性质影响的相似模拟实验研究雷少刚;肖浩宇;郄晨龙;卞正富;杨德军;朴春德【摘要】This paper developed a method using similar simulation experiment to study the impact of mining subsidence and deformation on soil physical properties,including the design of experiment device,the analysis of similarity constant,preparing and laying similar material and other key contents.Furthermore,the influence characteristics of soil water content and bulk density affected by mining subsidence were analyzed.The results show that it is feasible to study the influence of mining subsidence on the key physical properties of surface soil by similar simulation experiment,and it can overcome the defect of spatial heterogeneity of field soil sampling.It proves that mining subsidence reduces the soil water content and increases its spatial dispersion in subsidence area,especially in stretch zone.The relationship between the decrease of water content and surface deformation appears natural logarithm.In terms of soil bulk density,mining subsidence increases its spatial dispersion.Moreover,mining subsidence increases the soil bulk density in compression zone,while reduces it in stretch zone.Besides,the relationship between the decrease of soil bulk density and horizontal deformation show a negative correlation.%开展了针对沉陷移动变形对土壤物理性质影响的三维相似材料模拟实验研究,主要包括实验装置设计、相似常数分析、相似材料配制与铺设等关键内容,并分析了沉陷变形对土壤水分、土壤密度这两个关键土壤物理参数的作用规律.结果表明:为克服现场土壤取样客观存在的空间异质性问题,利用相似材料模拟实验研究开采沉陷对地表土壤关键物理性质的影响规律是可行性的;开采沉陷降低了整个沉陷区的土壤含水量,并增加了其空间离散程度;拉伸区土壤水含量受沉陷变形影响最为明显;土壤含水量降低程度与地表移动变形值具有较好的自然对数模型关系;开采沉陷同时也增加了沉陷区土壤密度的离散程度,在压缩区增大土壤密度,在拉伸区降低土壤密度,且土壤密度降低程度与水平变形值呈较好的负相关关系.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2017(042)002【总页数】8页(P300-307)【关键词】煤炭开采;土地损伤;环境影响;土壤水;土壤容重【作者】雷少刚;肖浩宇;郄晨龙;卞正富;杨德军;朴春德【作者单位】中国矿业大学国土资源研究所,江苏徐州221008;中国矿业大学国土资源研究所,江苏徐州221008;中国矿业大学国土资源研究所,江苏徐州221008;中国矿业大学国土资源研究所,江苏徐州221008;中国矿业大学国土资源研究所,江苏徐州221008;中国矿业大学国土资源研究所,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】P642.26《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》重点指出，在未来一段时间内煤炭仍然是我国的主体能源；其中，全国煤炭产量95%以上为地下开采[1]，其引起的地表沉陷变形直接影响了土壤密度、孔隙比等土壤理化性质[2-3]，造成了开采沉陷区的表层土壤含水量、持水保肥能力降低[4]，淋溶侵蚀加剧、植被生境退化，最终导致了开采沉陷区的整体生态环境恶化[5]。

地垒和地堑构造对煤层底板突水影响的数值模拟

地垒和地堑构造对煤层底板突水影响的数值模拟
王玉和;程广坦;张兴磊;王厚臣;刘文;徐文星
【期刊名称】《现代矿业》
【年(卷),期】2014(30)10
【摘要】为研究地堑和地垒构造对煤层底板突水的影响,建立了仅地质构造形式不同,但含煤岩系地层结构和力学性质完全相同的2个模型,采用FLAC3D数值模拟软件分别进行相同开采条件的数值模拟研究.结果表明:在相同的开采强度下,地垒构造形式下的底板破坏幅度小,断层破碎带较小,不易引起底板突水,具有较强的抗扰动能力;地堑构造形式下的底板破坏幅度较大,断层破碎带较大,开采时较容易引起底板突水,抗扰动能力较弱.
【总页数】3页(P108-110)
【作者】王玉和;程广坦;张兴磊;王厚臣;刘文;徐文星
【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院;山东科技大学矿业与安全工程学院;新汶矿业集团有限责任公司协庄煤矿;新汶矿业集团有限责任公司协庄煤矿;中煤科工集团重庆研究院有限公司;山东省地震工程研究院
【正文语种】中文
【相关文献】
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2.山西地堑系现今构造应力场的三维数值模拟
3.地质构造对煤层底板突水的影响及危险性评价
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5.西藏南部地堑构造成因的数值模拟
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孙艺00612065地球与空间科学学院构造地质学概念总结红字标注的是

构造地质学概念总结红字标注的是06年的考题。

如今只能找到这么一份考题，因此老师的出题风格就只能自己判断了……构造（Structure)：地壳或岩石圈各个组成部分的形态特征及其相互结合方式。

原生构造（Primary Structure）：岩石或岩层在形成过程中产生的原始构造，如沉积岩的层理和火山岩的流动构造等。

变形构造（Deformational Structure）：原生构造在地质应力作用下发生位态或面貌的改变而形成的构造，如褶皱、断层等。

变形构造还可以进一步变形，形成叠加的变形构造.层理：沉积岩最常见的一种原生构造，岩石成分、结构和颜色在剖面上变化所呈现的一种成层构造。

层面(Bedding surface)：沉积过程的小间断面，经常发育层面构造。

层理的判别：成分变化、结构变化、颜色变化、层面原生构造※沉积岩层顶底面的判别（7）：1斜层理（交错层理,Cross bedding）、2粒序（递变）层理(Graded bedding)、3波痕（Ripple Marks）、4层面暴露标志（泥裂、雨雹痕）、5生物标志(Fossils)、6冲刷槽和冲刷印模、7火山岩原生构造（枕状熔岩的形状、冷凝边及烘烤边、气孔的变化、）平行不整合：两套产状相互平行的沉积岩形成的不整合接触关系。

上、下两套地层间存在地层缺失，但产状彼此平行。

角度不整合：年轻沉积岩层覆盖于被褶皱或掀斜的早期地层之上而形成的不整合接触关系。

不整合的判别标志（6）：1地层标志（时代、岩性、古生物）、2地层产状的不同、3古风化面（古土壤、古铁帽等表生地质现象）、4变形特征、5变质和岩浆岩特征、6底砾岩底砾岩：位于不整合面之上地层底部，代表长期沉积间断以后，一个新的沉积时期开始的产物。

底砾岩的判别（4）：①位于侵蚀面上，层位相当稳定。

②砾石的成分比较简单，源于下伏各岩层。

以石英质的砾石最多。

③砾石的磨圆度良好，分选也好。

④同一底砾岩层中的砾石及砂粒，自下而上变细，磨圆度变好。

基于GIS的矿山开采沉陷综合数据处理软件包的设计

基于GIS的矿山开采沉陷综合数据处理软件包的设计
吕伟才;秦永洋;孙兴平
【期刊名称】《矿山测量》
【年(卷),期】2008(000)004
【摘要】在介绍MISPAS软件包研制背景的基础上,给出了软件包的框架结构,扼要介绍了软件包的主要功能模块及在研制该软件包过程中涉及到的关键技术,规划了一种适用于多种数据采集手段的、数据处理与分析功能齐全的、高效地进行信息管理、面向广大基层科技人员使用的、基于GIS的矿山开采沉陷综合数据处理软件包.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】吕伟才;秦永洋;孙兴平
【作者单位】安徽理工大学,地球与环境学院,安徽,淮南,232001;淮南矿业集团顾桥煤矿,安徽,淮南,232001;淮南矿业集团顾桥煤矿,安徽,淮南,232001
【正文语种】中文
【中图分类】P208
【相关文献】
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