煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析[论文]
煤矿开采沉陷防治和控制技术(三篇)
煤矿开采沉陷防治和控制技术一.沉陷的防治技术途径沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑;(1)对开采沉陷的控制,即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施,来减少地表下沉,控制地表下沉速度和范围,达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。
(2)开采沉陷破坏的恢复和整治,运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术,对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。
1.1.1全部充填开采在煤炭采出后顶板尚未冒落之前,用固体材料对采空区进行密实充填,使顶板岩层仅产生少量下沉,以减少地表的下沉和变形,达到保护地面建、构筑物或农田的目的。
其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法,其次是风力充填和矸石自溜充填。
但充填采矿法需要专门的充填设备和设施,还需要有充足的充填材料。
矿井初期投资大,吨煤成本相应的增加。
1.1.2条带开采根据煤层和上覆岩层组合条件,按一定的采留比,在被开采的煤层中采出一条,保留一条。
由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源,保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。
从而减少覆岩移动,控制地表的移动和变形,实现对地面建、构筑物的保护。
但该方法采出率低、巷道掘进多,工作面效率低。
1.1.3覆岩离层带充填根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性,在煤炭采出后一定时间间隔内,用钻孔往离层带空间高压注浆,充填,加固离层带空间,将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构,使离层带的下沉空间不再向地表传递,以减少或减缓地表下沉,保护地面建、构筑物或农田。
但该技术难度大,再近一步研究。
1.1.4限厚开采根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力,以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据,确定可开采的煤层厚度,开采是仅回采这一厚度的煤,其余各煤层均不开采,以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。
但该技术采出率低,仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨随着煤矿开采的不断推进,煤矿沉陷问题也日益凸显。
煤矿沉陷不仅会给矿区和附近居民带来直接的经济损失和安全隐患,还会对地下水文地质环境产生影响。
煤矿开采沉陷防治和控制成为了煤矿开采过程中一项重要的技术问题。
本文将从煤矿开采沉陷的影响机理、沉陷预测和监测技术、沉陷防治和控制技术等方面进行探讨。
一、煤矿开采沉陷的影响机理煤矿开采沉陷是指在地下采煤过程中,由于地表地下煤层的变形、瓦斯涌出和矿岩崩塌等因素引起地表沉陷和建筑物变形的现象。
煤矿开采沉陷的影响机理主要包括:(1)地表沉陷:煤矿开采过程中,煤矿下方煤层被开采后形成空隙,地表上方的岩层会因失去支撑而发生沉陷。
受影响的范围主要取决于煤层的深度和开采方法。
(2)建筑物变形:地表沉陷会导致建筑物的沉陷和变形,使得建筑物的结构受到破坏,甚至引起建筑物的倒塌。
(3)地下水动态变化:煤矿开采沉陷会导致地下水位动态变化,从而影响地下水资源的开发利用。
二、沉陷预测和监测技术煤矿开采沉陷的预测和监测是防治和控制沉陷的基础,也是煤矿生产安全的重要保障。
目前,常用的沉陷预测和监测技术主要包括:(1)地面沉陷预测:地面沉陷预测是通过对煤矿下方煤层的开展地质勘探,采用地质勘探、遥感技术和地下水动力学方法,以及数学模型和计算机仿真等手段,对煤矿开采沉陷进行预测。
(2)监测技术:通过地面或地下的监测设备,对煤矿开采沉陷进行实时监测。
包括地面变形监测、地下水位监测、建筑物沉陷监测等。
(3)数值模拟方法:利用数学模型和计算机仿真技术,对煤矿开采沉陷进行数值模拟,通过对关键参数的分析和预测,为沉陷防治和控制提供科学依据。
三、沉陷防治和控制技术煤矿开采沉陷的防治和控制是通过对煤矿开采沉陷的影响机理进行分析,制定相应的技术方案,采取科学合理的技术措施,保障煤矿开采安全和附近地区的生态环境。
常用的沉陷防治和控制技术主要包括:(1)煤柱支撑技术:在地下采煤过程中,采用合理的采煤柱宽度、间距和支护方式,保护地表和地下设施的完整性,减少地面沉陷。
谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术
谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术【摘要】众所周知,大规模的开采煤矿,就会对周围生态环境的破坏极其严重,其中煤矿的开采沉陷现象十分普遍,如果不能有效地将其控制,则会造成土地积水或塌陷,房屋破坏变形、道路塌方、农田减产甚至绝产等,这是由于在开采煤矿的过程中造成了岩层的移动,进而引进沉陷事故。
因此,本文就煤矿开采沉陷的防治和控制技术进行探讨分析。
【关键词】煤矿开采,沉陷防治,控制技术一.前言近些年来,随着能源需求量的不断增大,我国对能源的开采也在不断的加快,煤矿产业是我国比较大的产业,对我国的经济具有重大的影响,但是在煤矿开采的过程中也出现了一些问题,比如煤矿开采沉陷。
因此对煤矿开采沉陷防治防治是非常重要的。
二、煤炭开采沉陷所造成的影响1、地表沉陷对土地资源造成的影响在煤矿开采过程中,由于近地面采煤而造成的地面塌陷,不但发生频率较高,且塌陷面积也较大,这样将导致矿区周边众多农田及耕地,都受到不同程度的破坏,最终因长期无法耕种而使农田及耕地荒芜。
尤其是处于低洼地势的塌陷区,它们往往是处于常年积水的状态,根本无法进行正常耕种,这类影响几乎是永久性,若不及时采取有效的整治措施,这些原本肥沃的土地将永远的离我们而去。
2、地表沉陷对水资源造成的影响煤矿在进行煤炭开采的过程中,不但对地下岩石、含水层与隔水层,均造成了极大的破坏外,还对地下水进行了较大地疏排。
长此下去,采矿后的覆岩一旦出现冒落或是塌陷时,无论是地下水的流量还是流向,都将发生一定程度的改变,使地下水位突然急剧下降,从而导致水资源的严重匮乏,及水土资源的大量流失。
并且由于该矿区地下水的径流条件发生了变化,那么该矿区地下水的矿化度将呈现出上升趋势。
3、地表沉陷对地表建筑造成的影响煤炭开采过程中将导致地表出现下沉、水平变形及倾斜等问题,这对矿区地表存在的建筑物及农田水利设施等,都将造成一定的影响,轻则给人们的生产生活带来不便,严重时还将对人们的生命及财产安全造成极大的威胁。
煤矿开采沉陷防治和控制技术范本
煤矿开采沉陷防治和控制技术范本引言煤矿开采过程中,由于煤层的采空和岩层的失稳,常常会引发沉陷问题。
煤矿沉陷不仅对煤矿区域的土地利用和生态环境产生负面影响,还可能给矿井的安全带来威胁。
因此,煤矿开采沉陷防治和控制技术的研究与应用具有重要意义。
本文将从沉陷原因分析、防治与控制技术、案例分析等方面,进行阐述。
一、沉陷原因分析1. 煤层采空引发的沉陷煤层采空后,原本支撑煤层的岩层会失去支撑力,从而导致地表沉陷。
随着采空区域的扩大,沉陷现象会呈现出面积逐渐扩大、深度逐渐加深的趋势。
2. 岩层失稳引发的沉陷在煤矿开采过程中,岩层容易出现断裂、滑动等失稳现象,从而导致地表产生沉陷。
这种沉陷的范围通常较小,但是危害较大,容易引发地质灾害。
二、防治与控制技术1. 采空区域灌浆加固技术采空区域灌浆加固技术是指在煤层采空区域进行灌浆施工,通过固化地层,恢复土壤的承载力,从而达到防止沉陷的目的。
在施工过程中,可以选择合适的灌浆材料和灌浆方法,提高施工质量。
2. 岩层支护技术岩层支护技术是指在煤矿开采过程中,针对岩层失稳的问题,采取相应的措施进行支护。
常用的支护措施包括岩层锚杆支护、预应力锚杆支护、喷射锚杆支护等。
3. 综合沉陷控制技术综合沉陷控制技术是指通过综合应用各种防治措施,对煤矿沉陷进行控制。
这些措施包括煤层注水排灌、地表水利工程建设、地表变形监测等。
通过综合应用这些技术,可以在一定程度上减少煤矿沉陷的发生。
三、案例分析以某煤矿为例,该煤矿位于山西省某地,开采了多个煤层。
在煤矿开采过程中,出现了较为严重的沉陷问题。
针对该煤矿的沉陷问题,我们采用了综合沉陷控制技术。
首先,对采空区域进行了灌浆加固,提高了地层的承载力。
同时,对岩层进行了支护,防止了岩层失稳引发的沉陷。
在沉陷控制过程中,我们还加大了地表变形监测的力度,及时掌握地表沉陷的情况。
根据监测结果,针对不同区域的沉陷情况,采取了相应的控制措施,最大限度地减少了沉陷的发生。
煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析
起算点
垃圾路 3717386.795 499845.451
风一
3718354.124 499763.568
风口
3718394.719 500191.525
O.7a,修正值△B=17。; 最大下沉角松散层为90。。覆岩
e=90。一O.5a: 2观测线位置和长度 根据项目要求、北八工作面布置及地
面情况。沿南北方向沟渠布设伪走向观测 线约1170米。布设倾向观测线3个半条 长度共850米。
表1启用控制点
点名
X
Y
ZI原) Z(新)
大张家 3715968.142 500351.931 25.386 25.3461
垃圾路 371 7386.795 499845.451 26.126 24.9787
风一 3718354.124 499763.568 26.048
2矿井已有地表移动变形资料 桃园煤矿已建立南三采区地表移动观 测站,观测站为倾向观测线。
六、结束语 煤矿减沉开采技术在煤矿开采中的
独立闭合环坐标闭合差均满足下式:
应用,能够有效地保证煤炭企业的开采
3岳 H'E
Hj sj届
舵:0雅千丽j干i;
%1 3√甜
胍1 3压
效益及生态环境保护,实现与时代的同 步发展,实现煤矿企业的可持续发展。
参考文献:
n一闭合环边数。o一相应级别规定 }青度,o=10mm+10ppm×D
每千米 等 高差全 级 中误差
【mm)
路线 长度 仪器
级别 (km)
水准 标尺
观测次数
已知 附合 点联 或环
测线
往返互 差、环线 或附合路 线闭合差
(m)
三 6
等
≤50
煤矿井下矿山地表沉降与控制技术
煤矿井下矿山地表沉降与控制技术煤矿行业在能源发展中起着重要作用,但井下矿山开采不可避免地会引起地表沉降问题。
地表沉降对附近建筑物、交通、水源等造成一定的影响,因此,控制地表沉降成为了煤矿井下矿山开采中的一个关键问题。
本文将介绍煤矿井下矿山地表沉降的原因以及相应的控制技术。
一、煤矿井下矿山地表沉降原因井下矿山开采导致地表沉降的原因主要包括地面塌陷、地面垮塌和地下水位变化。
首先,地面塌陷是指地表随着矿山开采而形成的坑塘。
矿山中开采的煤炭量越大,地表沉降就会越明显。
其次,地面垮塌是指地下空洞或停止开采后地面的下陷。
这种垮塌可能会造成地面出现直径较大的凹陷洼地。
最后,地下水位变化也是导致地表沉降的原因之一。
由于矿山开采导致地下水流动变化,地下水位的升降也会引起地表沉降。
二、地表沉降的影响地表沉降对周围环境造成了一些不利影响。
首先,地表沉降可能对附近的建筑物产生损害。
当地表沉降过大时,建筑物的结构可能会发生变形或破坏,严重威胁人们的生命财产安全。
其次,地表沉降还可能影响交通。
特别是在农村地区,道路被地表沉降所破坏,给农民出行带来了困扰。
此外,地表沉降还对水源的保护构成威胁。
当地表沉降导致地下水源溢出或受到污染,将给人们的日常生活带来不便。
三、地表沉降控制技术为了减小地表沉降对环境的影响,煤矿井下矿山开采需要采取一系列的控制措施。
其中包括地表加固技术、地面沉降监测技术和水封引排技术。
首先,地表加固技术是一种有效控制地表沉降的方法之一。
通过加固地下的基础,减少地表陷落的可能性。
这种技术通常包括地基加固、土体填充、支撑技术等。
其次,地表沉降监测技术可以实时监测地表沉降的情况,并及时采取相应的措施进行调整。
这种技术通常通过安装沉降监测点,定期对监测数据进行分析,以了解地表沉降的变化趋势和变化量。
最后,水封引排技术可以通过改变地下水位的变化来控制地表沉降。
该技术通过在井下设置引排水系统,控制地下水位的变动,从而减少地表沉降的程度。
2024年煤矿开采沉陷防治和控制技术
2024年煤矿开采沉陷防治和控制技术引言:煤炭是我国主要的能源资源之一,而煤矿开采所带来的沉陷问题一直是一个困扰行业的难题。
沉陷不仅会对地下和地表设施造成破坏,还会引发地质灾害和环境污染问题。
因此,煤矿开采沉陷防治和控制技术的研究与应用具有重要意义。
一、煤矿开采沉陷的原因分析煤矿开采过程中,采煤工作面的开采导致煤层的失稳和破裂,引起上覆地层的塌陷,形成沉陷。
1. 煤层岩性特征:煤层的岩性特征决定了其开采导致的沉陷程度。
软岩煤层更容易发生沉陷,而硬岩煤层的沉陷程度较小。
2. 采煤工艺:采煤工艺的不同也会对沉陷程度产生影响。
目前,常用的采煤方式有顶煤爆破法、胶运放顶法、割缝法等。
对于不同的煤层类型选择合适的采煤工艺可以减轻沉陷程度。
3. 开采方式:煤矿开采一般采用的方式有直接开采和分层开采。
直接开采是指从地表直接开采煤炭,分层开采则是在地下不同深度开采不同层煤。
两种方式对沉陷程度都有不同的影响。
二、煤矿开采沉陷防治和控制技术为了减轻煤矿开采引起的沉陷问题,需要探索并应用适合的防治和控制技术。
1. 改变开采方式:采用分层开采方式可以减轻沉陷程度。
这种方式可以在不同深度开采不同层煤,减少单层厚度,从而减少沉陷量。
2. 改进采煤工艺:改进采煤工艺可以减轻煤层的失稳和破裂,从而减少沉陷程度。
例如,在顶煤爆破法中使用合适的爆破参数和爆破顺序可以减少煤层的破裂面积,降低沉陷量。
3. 应用支护技术:在采煤过程中使用支护技术可以减少沉陷程度。
目前常用的支护技术包括采空区充填法、支架法等。
这些技术可以填充采空区,维持地表稳定,减少沉陷程度。
4. 灌浆技术:灌浆技术可以减少地层的破裂和沉陷。
通过注入填料,将地层中的空隙填实,增加地层的稳定性,从而减少沉陷量。
5. 数值模拟研究:利用数值模拟方法可以预测煤矿开采引起的沉陷。
通过模拟煤矿开采的过程和条件,可以预测沉陷程度,并提出相应的防治和控制措施。
三、案例分析以某煤矿为例,该煤矿采用了分层开采方式,并结合支护技术和灌浆技术对沉陷进行了防治和控制。
煤矿开采沉陷防治和控制技术
煤矿开采沉陷防治和控制技术
是指通过各种措施和手段,减少或避免煤矿开采带来的地表沉陷现象,保护地下和地上建筑物,维护生态环境的一系列技术措施。
本文将从地质调查、支护技术和合理开采等方面介绍煤矿开采沉陷防治和控制技术。
首先,地质调查是煤矿开采沉陷防治的基础。
地质调查能提供开采区域的地质构造、煤层赋存情况、地下水位等方面的信息,为制定合理的开采方案提供依据。
通过地质调查可以确定最佳开采方法,减少地下空间开挖带来的沉陷影响。
其次,支护技术是煤矿开采沉陷防治的重要手段。
支护技术包括支柱法、短壁法、曲线卸荷法等多种方法。
其中支柱法是最常用的支护技术,通过在煤层下方设置支柱,分散开采压力,减少煤层的沉陷。
支护技术能有效减少地表沉陷,保护地下和地上建筑物的安全。
再次,合理开采是煤矿开采沉陷防治的关键。
合理开采需要根据煤矿地质条件和矿山工程技术要求,确定最佳的开采方法和工艺流程。
合理开采能最大限度地减少煤层的沉陷,降低地表的沉陷程度。
同时,合理开采还需要考虑矿井的排水和通风系统,确保矿井环境的稳定。
此外,煤矿开采沉陷防治还需要进行监测和预测。
监测是对煤矿开采过程中地面变形和地下压力等参数进行实时观测,及时发现问题并采取相应措施。
预测是通过建立数学模型和仿真模
拟,预测煤矿开采带来的沉陷范围和沉陷量,为防治提供科学依据。
总之,煤矿开采沉陷防治和控制技术是保护地下和地上建筑物,维护生态环境的重要手段。
通过地质调查、支护技术和合理开采等措施,可以减少或避免煤矿开采带来的地表沉陷现象,保护人民生命财产安全和生态环境的可持续发展。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨1. 引言1.1 背景介绍煤矿开采是我国重要的能源产业之一,但在煤矿开采过程中会产生沉陷问题,给周围环境和安全带来一定影响。
煤矿沉陷是由于地下采空导致岩体松散、坍塌以及地表沉陷所引起的,是一种普遍存在的地质灾害问题。
随着煤炭资源的逐渐枯竭和煤矿开采深度加大,沉陷问题日益引起人们的关注。
在这种背景下,研究煤矿开采沉陷防治和控制的技术显得尤为重要。
有效的沉陷防治技术可以减小地表沉陷的影响,保护周围环境和建筑物的安全。
科学的监测和预警系统也可以及时发现地表沉陷的迹象,从而减少潜在的危险。
本文将从煤矿开采引起的沉陷机理分析开始,探讨沉陷防治技术、地面保护措施、支护技术应用以及监测与预警系统建设,旨在为煤矿沉陷问题的处理提供参考和指导。
1.2 问题提出煤矿开采沉陷是一种普遍存在的问题,给生态环境和人类安全造成了严重影响。
随着煤矿开采规模的不断扩大和深入,沉陷问题逐渐凸显出来。
传统的沉陷防治方法往往效果有限,无法有效控制沉陷的发生。
如何有效地防治和控制煤矿开采引起的沉陷问题成为当前亟需解决的关键技术难题。
在实际生产中,煤矿开采沉陷不仅影响到矿井的安全生产,还会对周围的建筑物、道路等地面设施造成破坏。
沉陷带来的地质灾害也给当地居民的生活和财产安全带来威胁。
煤矿开采沉陷如何有效地防治和控制已成为煤矿开采过程中迫切需要解决的问题。
面对煤矿开采沉陷问题,我们需要不断探讨和研究相应的技术和方法,寻找出一条可行、有效的沉陷防治之路。
只有通过深入分析沉陷机理,探讨沉陷防治技术,并建立完善的监测预警系统,才能有效地解决煤矿开采沉陷问题,保障矿井和周边地区的安全。
【问题提出】1.3 研究意义煤矿开采沉陷防治和控制的技术研究具有非常重要的意义。
煤矿开采沉陷会导致地表下陷,对周围的建筑物,道路,水源以及生态环境造成严重影响。
研究如何有效地防治和控制煤矿开采引起的沉陷问题,可以有效保护人民生命财产安全,维护社会稳定和经济发展。
煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析
煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析【摘要】为了科学地解决煤炭资源开采中引起的采动损害和环境问题,中国工程院钱鸣高院士提出了煤矿绿色开采理念,形成了煤矿绿色开采技术,包括保水开采、煤与瓦斯共采、减沉开采和矸石减排等技术。
其中煤矿减沉开采技术经过近10余年的研究,得到了大力发展。
本文就煤矿开采沉陷造成的影响和减沉控制措施两个方面对减沉开采进行分析,对我国煤矿减沉开采技术和理论的研究与发展有重要意义。
【关键词】绿色开采减沉控制开采沉陷条带开采充填开采部分充填开采大面积的开采地下煤炭会引起上覆岩层移动直至地表,导致地表沉陷,出现裂缝、台阶或塌陷坑[1],对地表上的建筑物、铁路和水体危害很大。
为了保护土地资源和地面建筑物,减少煤炭开采引起的地表沉陷,而提出了煤矿减沉开采技术。
1 开采沉陷造成的影响1.1 对建筑物的影响开采沉陷会影响民房、桥梁、地下管线等地面建筑物,不同的地表移动变形类型对建筑物造成的影响不同,其中曲率和水平变形是使建筑物产生变形和破坏的主要原因。
曲率分为凸曲率和凹曲率,将地表平面变成曲面,破坏了建筑物基础同地表间力的平衡态。
在凸曲率的影响下,建筑物基础的两端处于悬空状态,建筑物出现“倒八字形”裂缝。
在凹曲率的影响下,建筑物基础变成两端有支点的简支梁,建筑物出现“正八字形”裂缝。
水平变形分为拉伸变形和压缩变形,其中拉伸变形对建筑物的破坏作用尤为显著。
由于建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力,一个较小的拉伸变形就会使建筑物产生裂缝。
如果压缩变形比较大时,也会造成建筑物地基压碎、砖墙产生水平裂缝或褶曲[2]。
1.2 对铁路线的影响铁路下采煤时,地表移动和变形将会通过路基反映到线路上。
一方面,地表倾斜对路基的稳定性影响很大,当倾斜方向与坡体方向相同时,会使陡坡路堤、高路堤及深路堑等稳定性差的地段稳定性进一步降低。
另一方面,地表水平变形使路基产生拉伸和压缩变形,其中拉伸变形会使土质路基密实度降低甚至产生裂缝,但是土质路基有一定的孔隙度,能够吸收压缩变形。
煤矿开采沉陷防治和控制技术范文
煤矿开采沉陷防治和控制技术范文煤矿开采沉陷是煤炭开采过程中不可避免的问题,给矿区地表和地下设施带来了极大的影响和损害。
因此,沉陷防治和控制技术的研究和应用显得十分重要。
本文将从煤矿开采沉陷的原因入手,探讨沉陷防治和控制技术的一些主要方法和技术手段。
在煤矿开采过程中,沉陷主要是由于矿井上覆岩层的变形和位移所引起的。
这是由于矿井开采导致上覆岩层受到了破坏,形成了裂隙和弯曲。
岩层的强度和稳定性下降,从而发生沉陷。
另外,矿井开采还会导致地面沉陷,这是由于煤炭开采导致地下空洞的形成,进而导致地面塌陷。
因此,沉陷的防治和控制需要对矿井上覆岩层变形和位移进行控制,同时降低地下空洞的形成。
首先,对于矿井上覆岩层的变形和位移进行控制是沉陷防治和控制的重要手段。
一种常用的方法是预应力锚索技术。
该技术通过钻孔在岩层上注入混凝土浆液,形成锚索,提高岩层的强度和稳定性,从而减少开采引起的沉陷。
此外,还可以采用喷射混凝土技术,将混凝土喷射到岩层上形成厚实的强固体,增加岩层的承载能力,防止沉陷发生。
其次,通过填充充填物来减少地下空洞的形成,从而降低地面沉陷的程度。
填充充填物可以填补地下空洞,增加地下土体的强度和稳定性。
填充充填物可以使用各种材料,如煤矸石、砂土、矿渣等。
填充充填物的选择要考虑到其强度、稳定性和抗沉陷能力。
另外,地面沉陷的控制还可以通过地表沉降监测和预警技术实现。
地表沉降监测是通过安装沉降监测仪器,对地表沉降进行实时监测和记录。
通过监测数据的分析和处理,可以及时发现和预警地面沉降的发生和演化趋势。
这样,可以采取相应的沉陷防治措施,减少地面沉降的损失和危害。
最后,对于煤炭开采引起的地面沉降,在设计和规划阶段就应该考虑到沉陷防治的问题。
可以通过合理的开采设计和方案,减少地面沉降的影响。
比如,可以采取分区开采的方式,减少单个区块的开采量,减小地面沉降的范围和幅度。
此外,还可以采用降低开采强度的方法,控制开采速度和开采时间,从而减少地面沉降的程度。
矿区地面沉陷控制与防治技术研究
矿区地面沉陷控制与防治技术研究矿区地面沉陷是煤矿开采过程中不可避免的问题,它不仅会对周围环境造成影响,还可能导致建筑物倾斜、道路破损、地下管道破裂等严重后果。
矿区地面沉陷控制与防治技术研究就显得尤为重要。
本文将从地面沉陷的成因分析、控制与防治技术研究现状以及展望未来发展方向等方面进行探讨,并提出相关建议,以期为相关领域的研究和工程实践提供一定的参考价值。
一、矿区地面沉陷的成因分析矿区地面沉陷的成因主要包括地下采空导致的岩层塌陷、煤层开采引起的煤柱变形、地下水位降低导致地下水回流等多种因素。
在煤矿开采过程中,采空区的形成是导致地面沉陷的主要原因之一。
煤矿的开采过程中,煤层被逐步开采,形成了一个个的采空区,而采空区的不断扩大会导致地下岩层的塌陷,最终进而引发地面的沉陷。
煤层开采也会导致地下煤柱发生变形,从而引发地面沉陷。
在煤矿开采过程中,由于煤矿采取薄板开采方法或者采用采场法进行采煤时,未开采的煤柱承受着巨大的重压,使得其容易发生变形,当煤柱受力超过其承受能力时,将发生破坏,煤柱的变形和破坏就直接导致了地面的沉陷。
地下水位的降低也是导致地面沉陷的一个重要因素。
在煤矿开采过程中,由于矿井的开采以及地表水的排水,地下水位不断降低,地下水的下降将导致地层的压实和收缩,最终引发了地面的沉陷。
目前,对于矿区地面沉陷的防治技术主要包括:地下采空区支护技术、煤柱保护技术、地下水位调控技术等。
地下采空区的支护技术是通过在地下采空区进行支护,减缓岩层塌陷的速度,从而达到减轻地面沉陷的效果。
目前,地下采空区的支护技术主要包括预应力锚杆支护技术、注浆支护技术、超前隔离技术等。
通过对矿井采空区进行有效的支护,可以减缓岩层的塌陷速度,从而减轻地面的沉陷程度。
煤柱保护技术也是矿区地面沉陷防治的关键技术之一。
当前,主要采用的煤柱保护技术主要包括煤柱加固技术、煤柱返煤技术和煤柱瓦斯注入技术等。
通过对未开采的煤柱进行有效的保护和加固,可以降低煤柱的变形和破坏的风险,从而减缓地面的沉陷程度。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨随着我国经济的飞速发展,能源是保障国家经济发展的重要因素。
而煤炭作为我国的主要能源,其开采更是国家经济发展的关键。
在煤矿开采过程中,所产生的沉陷问题却给煤矿开采带来了一定的挑战。
煤矿开采沉陷防治和控制技术,成为了当前煤炭行业急需解决的难题之一。
煤矿开采沉陷问题主要表现为覆岩的断裂、沉陷、破碎以及地面裂缝等,这些问题对煤矿的安全生产和周边环境造成了严重影响。
煤矿开采沉陷防治和控制技术成为当前煤矿开采中亟待解决的问题之一。
为了解决这一问题,煤炭行业一直在不断探索和研究。
目前,煤矿开采沉陷防治和控制技术主要有以下几种方法:1. 超前支护法:这是一种通过提前在煤矿地下结构上进行支护的方法,目的是防止矿井结构在采煤过程中发生变形和破坏。
该方法需要在地下进行复杂的工程施工,包括支护材料和设备的选择以及支护结构的设计等。
这种方法对地下工程技术有很高的要求,但可以有效地控制矿井的沉陷。
2. 空隙充填法:这是一种通过填充煤层空隙来减少煤层压力和控制沉陷的方法。
在煤矿开采过程中,煤层的开采会造成地下空隙的形成,这些空隙会导致地下岩壁的变形和破坏。
通过填充这些空隙,可以降低地下岩壁的应力,减少沉陷的发生。
3. 沉陷区域治理法:这是一种通过改变地下岩层的结构和性质来控制沉陷的方法。
通过在地下进行地质勘测,确定沉陷区域的位置和范围,然后采取相应的措施来改变地下岩层的结构和性质,从而减轻沉陷的压力。
以上三种方法是目前煤矿开采沉陷防治和控制技术中比较常见的方法。
尽管这些方法在一定程度上可以减轻煤矿开采沉陷带来的影响,但在实际应用中仍然存在一些问题和挑战。
超前支护法需要在地下进行复杂的工程施工,成本较高;空隙充填法在填充材料和填充工艺上存在技术难题;沉陷区域治理法的效果受到地质条件的限制等。
为了解决这些问题,需要在研究和应用上不断进行技术革新和改进。
目前,我国煤炭行业正在积极探索新的煤矿开采沉陷防治和控制技术,推动科技创新,提高煤矿开采的安全性和效率。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨在我国生产生活中,煤矿是最主要的能源物质,有力的保障了人们的生产活动,并且推动了国家的发展。
但在煤炭开采利用中,对煤矿进行大规模开采,会对周边生态环境产生严重破坏,特别是其中的沉陷现象非常普遍,对其缺乏有效控制的基础上,会形成土地积水或者塌陷的问题,导致房屋破坏变形、道路塌方等,进而引发沉陷事故。
在当前经济全球化发展的背景下煤矿行业要与时俱进发展,就必须重视其开采活动中的安全事故防范问题。
标签:煤矿开采;沉陷;防治措施;控制技术;危害性煤炭开采活动为我国经济发展提供了必要保障,但其大规模开采不仅严重破坏了周边环境,土地塌陷、道路塌陷、农田减产等危害,不仅会造成重大经济损失,且会危害到人民生命安全。
这些危害的产生主要是煤矿开采活动引起的岩层移动,是使矿区出现塌陷灾害、区域变形的根源,对地面塌陷进行有效防治和控制,可以有效解决这一问题,对于煤炭事业发展来说,是功在当代,利在千秋的。
1 煤矿开采作业中存在的主要沉陷形式1.1 沉降盆地沉降盆地指的是在某些区域,其受煤矿开采活动影响,在地表标高下降的情况下,会使煤矿的采空区上方出现沉陷区域,其整体面积大于采空区,这也是沉降盆地形成的重要原理。
煤矿企业在开采中,一旦出现沉降盆地的现象,就会对周边建筑使用的安全性产生直接影响,不能够使其原有位置转移,是会严重破坏煤矿现场开采环境稳定性的。
1.2 沉降坑在煤矿开采活动中,会面临各种地质条件复杂的煤层,比如采沟不均衡的煤层和急倾斜状况的煤层等,这些煤层会影响到企业在煤矿开采中的安全性、稳定性。
并且由于煤层存在厚度不均的问题,因此造成的覆岩破坏程度也不一样,在缺乏有效控制的情况下,在煤矿开采中会出现地面沉陷的问题,而进一步形成沉陷坑。
1.3 裂缝和台阶煤矿企业在煤矿开采中,在发生沉降现象的情况下,其产生的沉陷盆地会阻碍到后期煤矿开采的顺利进行。
在煤层的外边缘会产生各种裂缝,其大小不一,如果这些裂缝没有得到及时处理,就会形成联通裂缝和采空区,在裂缝的两侧还会产生多种样式的裂口。
浅谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术
浅谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术随着工业发展的不断增长,煤炭资源开采的需求越来越大。
然而,煤炭开采对地下水、地质结构和地表环境等方面都有着很大的影响,其中一个比较严重的问题是煤矿开采造成的沉陷。
为了控制和防治这一问题,矿业科学家们研发了许多技术,本文就对煤矿沉陷防治和控制的技术进行浅谈。
首先,我们需要了解的是煤矿沉陷的成因。
煤炭开采过程中,为了开采煤炭,需要掘进煤层并采挖煤炭。
在这个过程中,由于煤层体积的缩减以及水分的流失等因素,会导致地下水系的情况发生改变,从而影响地下水系统的稳定性。
此外,地下煤层的物理性质改变也会引起地层的变形和沉陷。
接下来,我们来了解一些煤矿沉陷防治和控制的技术。
首先,控制采空区域的支撑是防治煤矿沉陷的重要技术之一。
采空区域是由煤炭采挖过程中形成的空洞,采空区域支撑的主要方式是由地层内部的岩石、煤残块及填砂等填充物支撑。
因此,在采煤过程中,应该采取措施,使得采空区域得到有效的支撑。
例如:煤柱保留法就是通过保留一定的煤柱,使得采空区域得到有效的支撑,从而降低沉陷的影响。
其次,减缓水文条件发生变化也是防治煤矿沉降的重要方法之一。
由于煤炭开采会引起地下水条件的变化,为了减少地下水系统的压力,需要采用适当的水池排水技术,将地下水逐渐引流出来。
此外,组织合理的排水系统也可以在一定程度上解决煤矿沉降的问题。
最后,通过航空遥感和地面测量等技术可以有效地对煤矿沉陷进行监测和评估。
航空遥感技术可以通过卫星影像对地面进行大规模的监测,并对煤矿沉陷的程度和趋势进行评估。
而地面测量技术则可以对地面的点位进行精细的监测,以获得更准确的数据。
总的来说,煤矿沉降是煤矿开采过程中一个不可避免的问题,但是可以采用方法控制和减轻它的影响。
随着科技的不断进步,新的防治和控制技术将会不断涌现,从而更好地保护地表和环境的稳定性,同时也为煤炭资源的有效开发提供更好的支撑。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨随着我国经济的快速发展,煤矿资源的开采量也在不断增加。
煤矿开采所带来的沉陷问题也日益突出,给矿区的安全稳定带来了严峻的挑战。
煤矿开采沉陷的防治和控制技术一直备受关注。
本文将从地质条件、煤层压力、地表沉陷、支护技术等方面,对煤矿开采沉陷防治和控制的技术进行探讨。
一、地质条件影响地质条件是煤矿开采沉陷的首要影响因素,不同地质条件下开采所引发的沉陷规律也是不同的。
在地质条件复杂的煤矿区域,煤层地质特点、构造变形及地下水等因素对矿区的沉陷稳定性有着重要的影响。
尽管地质条件对煤矿开采沉陷有着直接的影响,但可以通过对地质调查和分析,采取相应的措施进行防治和控制。
在地质条件复杂的煤矿区域,可以采用支架技术、巷道支护技术等方法,提高煤矿的稳定性。
二、煤层压力影响煤层压力是煤矿开采沉陷的主要原因之一,由于采空区的形成,地下水的流动,煤层原有的应力状态发生了较大的变化,导致矿区沉陷。
特别是在深部煤矿的开采中,煤层压力对矿区的影响更加显著。
为了减小煤层压力对矿区的影响,可以采取减压煤层、注水压裂、控制开采速度、合理布置采煤工作面等方法,从而达到减小矿区沉陷的目的。
三、地表沉陷控制地表沉陷是煤矿开采沉陷的最直接表现,也是影响煤矿安全稳定的重要因素。
在煤矿开采过程中,地表沉陷常常对周围的建筑、道路、河流等设施造成破坏,对矿区的生态环境也产生了不利的影响。
为了控制地表沉陷,可以采取地表封闭和加固、建立地表水平预压、控制地下水位等技术手段,从而减小地表沉陷带来的影响。
通过采用有效的技术手段,可以最大限度地减少地表沉陷对矿区周边环境的破坏。
四、支护技术支护技术是煤矿开采沉陷防治和控制中的重要环节。
有效的支护技术不仅可以有效地保护采煤工作面和矿井,降低煤矿开采所带来的沉陷,还可以提高煤矿的安全生产水平。
目前,煤矿开采沉陷防治和控制中,常用的支护技术主要包括矿山压力观测、煤层应力监测、煤岩结构支护、矿山压力分析等。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨煤矿开采对地面造成的沉陷一直是煤矿开采所面临的一个严重问题。
煤矿开采沉陷的形成是由于地下采掘引起的,主要表现为地面下陷、建筑物倾斜、地裂缝等问题,会给附近居民和建筑物带来影响和危害。
因此,煤矿开采沉陷防治技术的研究和推广具有非常重要的意义。
沉陷防治的技术手段很多,常见的有地面支撑、地下充填、促进回填、水平钻孔固结等,不同的方法对于不同的地质环境和对时间、经济的要求也有着差别。
其中,地面支撑是最常见的方法之一,主要是通过对地面进行加固来抵御下沉压力,可以利用深钻杆充填、砂垫充填、围堰充填等方式。
地下充填则是通过在采空区内填充胶结材料、泥浆或水泥砂浆等方式,降低沉陷速率,形成一个稳定的支撑和保护圈。
促进回填则是在煤矿采空区采空后采用回填技术,将矿渣、固化泥浆等填回采区,以逐渐恢复地面。
水平钻孔固结是经常使用的沉陷防治方法之一,通过钻孔向煤层输送固化剂,使煤层随着固结剂固化,形成带有一定强度的“胶结体”。
这种方法可以实现自然沉降区域的沉降控制,而且工程影响力度也比较小。
在煤炭开采沉陷防治的方法选择时,要根据地质环境、矿体情况、施工条件等综合考虑,并进行实际的工程效果评估。
煤炭开采沉陷防治技术水平的提升与发展离不开科技进步,近年来,以物联网、大数据、人工智能等技术手段为核心的智能技术发展迅速,已应用于建设施工、交通运输、水资源等领域,也正在应用于煤炭开采沉陷防治及安全生产领域。
比如,基于BIM技术的矿山成本管控技术、煤矿开采规划模拟技术等,可以帮助煤炭企业优化开采规划,减少沉陷影响,提高效益,同时保证了煤炭企业的生产安全。
总之,煤炭开采沉陷的防治是一个复杂而长期的过程,需要综合考虑多个因素,采用多种技术手段进行治理和预防。
只有不断致力于技术创新和进步,才能进一步提高煤炭开采沉陷防治技术水平,更好地保障煤炭企业的生产安全和可持续发展。
煤矿开采引起的地面沉陷和防治资源环境与城乡规划管理毕业论文
煤矿开采对地面引起的沉陷及其防治摘要煤矿开采引起的多种环境地质灾害对矿区以及周围的区域造成严重的危害,其中开采引起的地面沉陷问题尤为突出。
采煤沉陷使我国东部平原矿区土地大面积积水,土地盐渍化现象严重,区耕地减少。
同时,也使我国西部矿区水土流失,河流干涸,土地沙漠化,还会损坏地面设施(公路、铁路、房屋、电力通讯设施等),严重破坏了矿区的土地资源和生态环境。
有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。
所以各个煤矿应该应用根据自己的实际情况和条件,合理应用防止和控制开采沉陷技术和土地复垦技术,矿区生态复垦技术等多学科知识,对地面沉陷进行综合治理和开发利用,才能更好地保护地表、矿区的环境、人民的利益。
关键词:地面沉陷、采空区、环境影响、土地复垦目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................ I I1 绪论 (1)2 国外土地恢复的概况 (3)2. 1 国外土地保护的基本状况 (3)2. 1. 1 国外土地复垦的进展 (3)2. 2 国矿区地面沉陷的概况 (4)2. 2. 2 国地面沉陷治理——土地复垦的进展 (5)3 地面沉陷的类型及形式 (9)3. 1 地面陷的类型 (9)3. 2 地面沉陷三种基本形式 (9)3. 3 地面沉陷区的分类 (10)3. 3. 1 按沉陷区地表破坏程度和状况分类 (10)3. 3. 2 按沉陷区地表稳定性分类 (10)4 地面沉陷机制及其一般规律 (11)4. 1 地面沉陷机制 (11)4. 2 地面沉陷的一般规律 (13)5 采煤沉陷影响因素分析 (14)5. 1 主要影响因素 (14)5. 2 影响因素分析 (14)5. 2. 1 煤层厚度和埋深煤层厚度、埋深 (14)5. 2. 2 上覆岩层岩性及其水文地质特征 (14)5. 2. 3 构造 (15)6 地面沉陷对工农业及环境的影响 (17)6. 1 地面沉陷对农业生产的影响 (17)6. 2 地面沉陷对工业生产的影响 (17)6. 2. 1 地面沉陷对工业生产的直接影响 (17)6. 2. 2 地面沉陷对工业生产的间接影响 (17)6. 3 地面沉陷对生态环境影响 (18)6. 3. 1 地面沉陷对土地环境的影响 (18)6. 3. 2 地面沉陷对水环境的影响 (18)6. 3. 3 地面沉陷对植被的影响 (19)6. 4 对水利工程设施的危害 (19)7 地面沉陷的防治 (20)7. 1 调整开采方案 (20)7. 2 “采—注—采”三步法原理 (20)7. 3 以废治害 (21)7. 4 沉陷灾害的预防措施 (22)7. 4. 1 依法治理,政策扶持 (22)7. 4. 2 加强矿山工程地质和水文地质工作 (23)7. 4. 3 沃土保护 (23)7. 4. 4 综合利用 (23)8 矿区地面沉陷的恢复治理——土地复垦 (25)8. 1 目的与任务 (25)8. 2 沉陷区的充填复垦 (26)8. 2. 1 矸石的土壤特性 (26)8. 2. 2 矸石充填农业复垦的合理剖面结构和复土厚度 (27)8. 2. 3 复垦后土壤改良与土地利用技术 (28)8. 2. 4 利用煤粉灰充填沉陷区应该注意的问题 (29)8. 3 沉陷区的非充填复垦 (30)8. 3. 1 低潜水位沉陷区非充填复垦 (30)8. 3. 2 中潜水位沉陷区非充填复垦 (30)8. 3. 3 高潜水位沉陷区非充填复垦 (30)8. 4 微生物复垦 (31)8. 5 土地复垦的发展趋势 (32)结论 (35)参考文献 (36)致 (37)1. 绪论煤炭储量、产量和人均占有量,是衡量一个国家、一个地区经济实力和发展潜力的重要指标。
矿区地面沉陷控制与防治技术研究
矿区地面沉陷控制与防治技术研究1. 引言1.1 矿区地面沉陷问题的背景矿区地面沉陷是指在开采矿区过程中,地下矿体的变形和煤田开采过程中部分空隙的塌陷导致地表发生陷坑或沉陷的现象。
这种沉陷导致地面下陷,地表出现裂缝和坑洞,对周围环境和人类安全造成严重威胁。
矿区地面沉陷问题始终是矿区开采工作中的一个重要难题。
随着煤炭资源的开发利用和煤炭行业的高速发展,矿区地面沉陷问题日益突出。
大规模的矿区开采导致地下空洞不断扩大,地面承载能力逐渐下降,从而引发了严重的地面沉陷问题。
矿区地面沉陷不仅给矿区的生产和安全带来影响,还会对周边的居民、农田、道路和水资源造成不可估量的损失。
研究矿区地面沉陷控制与防治技术,积极开展相关研究工作,对于保障煤炭资源的安全开采、维护矿区周边环境的稳定以及社会的和谐发展具有重要意义。
1.2 研究意义矿区地面沉陷是矿业开采活动不可避免的地质灾害之一,严重威胁着矿区及周边地区的安全稳定。
对矿区地面沉陷控制与防治技术的研究具有重要的意义。
研究能够帮助我们深入了解沉陷的机理,从而更好地预测和防范地质灾害的发生,保障矿区及周边居民的生命财产安全。
探索有效的控制与防治技术措施,可以为矿业开采提供技术支持,提高开采效率和安全性,促进矿区经济持续发展。
通过案例分析可以总结经验教训,为其他矿区地面沉陷的防治工作提供借鉴和参考。
研究矿区地面沉陷控制与防治技术不仅在理论上具有重要意义,也在实际应用中具有重要的现实意义。
1.3 研究现状矿区地面沉陷问题是矿业生产中常见的地质灾害之一,严重影响着矿区的安全生产和可持续发展。
随着矿山开采规模的不断扩大和深入,矿区地面沉陷问题日益突出。
目前,矿区地面沉陷的研究现状主要包括以下几个方面:1. 沉陷机理研究:通过对矿区地面沉陷的形成机理进行深入探讨,揭示了地质构造、煤层结构、矿山开采方式等因素对地面沉陷的影响机制。
这为进一步的控制和防治提供了理论依据。
2. 控制与防治技术研究:目前,针对矿区地面沉陷问题,研究人员提出了多种控制与防治技术措施,包括地质勘探技术、监测预警技术、地下支护技术等。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨【摘要】煤矿开采沉陷是煤矿开采过程中不可避免的问题,给生产和环境带来了巨大影响。
本文首先分析了矿区沉陷的机理,探讨了沉陷防治技术的可行性和有效性,并介绍了地表沉陷监测技术和支护技术在煤矿开采沉陷中的应用。
讨论了地下水位控制技术在沉陷防治中的作用。
结合实际案例,展望了煤矿开采沉陷防治技术的发展前景,提出了未来的研究方向。
通过本文的探讨和总结,为煤矿开采沉陷防治提供了技术支持和理论指导,为煤炭生产和环境保护做出了贡献。
【关键词】煤矿开采、沉陷、防治、控制、技术、机理、监测、支护、地下水位、展望、未来研究、结论。
1. 引言1.1 背景介绍煤矿开采沉陷是指在煤矿开采过程中,地表或地下岩层因破坏而受到挤压或塌陷,从而导致地面形成凹陷或坑洞,给周围环境和设施带来不利影响的现象。
煤矿开采沉陷是煤炭资源开采过程中的常见问题,不仅会影响矿区的稳定性和安全性,也会对周边地区的建筑物、道路、河流等造成一定程度的影响。
随着我国煤炭产业的不断发展和煤矿开采规模的不断扩大,煤矿开采沉陷问题日益凸显。
煤矿开采沉陷不仅会造成土地沉陷、地裂缝、地面下陷等地质灾害,也会对周边地区的生态环境和人民生活造成不利影响。
研究煤矿开采沉陷防治和控制技术具有重要意义,可以有效减轻沉陷对周边环境和设施的影响,保障矿区和周边地区的安全稳定。
1.2 研究意义:煤矿开采是我国能源工业的重要组成部分,但随着煤矿资源的逐渐枯竭和开采深度的增加,煤矿开采引起的沉陷问题日益严重。
煤矿开采沉陷不仅会对地表造成变形和破坏,还可能导致地面建筑物的倾斜和故障,甚至对周边环境和生态系统造成影响。
研究煤矿开采沉陷防治和控制技术具有重要的意义。
通过对矿区沉陷机理的深入分析,可以更好地理解形成沉陷的原因和规律,为有效防治和控制沉陷提供科学依据。
探讨地表沉陷监测技术和支护技术在煤矿开采沉陷中的应用,可以提高对沉陷过程的监测和预警能力,减轻沉陷对地表建筑和设施的破坏程度。
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煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析
【摘要】为了科学地解决煤炭资源开采中引起的采动损害和环境问题,中国工程院钱鸣高院士提出了煤矿绿色开采理念,形成了煤矿绿色开采技术,包括保水开采、煤与瓦斯共采、减沉开采和矸石减排等技术。
其中煤矿减沉开采技术经过近10余年的研究,得到了大力发展。
本文就煤矿开采沉陷造成的影响和减沉控制措施两个方面对减沉开采进行分析,对我国煤矿减沉开采技术和理论的研究与发展有重要意义。
【关键词】绿色开采减沉控制开采沉陷条带开采充填开采部分充填开采
大面积的开采地下煤炭会引起上覆岩层移动直至地表,导致地表沉陷,出现裂缝、台阶或塌陷坑[1],对地表上的建筑物、铁路和水体危害很大。
为了保护土地资源和地面建筑物,减少煤炭开采引起的地表沉陷,而提出了煤矿减沉开采技术。
1 开采沉陷造成的影响
1.1 对建筑物的影响
开采沉陷会影响民房、桥梁、地下管线等地面建筑物,不同的地表移动变形类型对建筑物造成的影响不同,其中曲率和水平变形是使建筑物产生变形和破坏的主要原因。
曲率分为凸曲率和凹曲率,将地表平面变成曲面,破坏了建筑物基础同地表间力的平衡态。
在凸曲率的影响下,建筑物基础的两端处于悬空状态,建筑物出现“倒八字形”裂缝。
在凹曲率的影响下,
建筑物基础变成两端有支点的简支梁,建筑物出现“正八字形”裂缝。
水平变形分为拉伸变形和压缩变形,其中拉伸变形对建筑物的破坏作用尤为显著。
由于建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力,一个较小的拉伸变形就会使建筑物产生裂缝。
如果压缩变形比较大时,也会造成建筑物地基压碎、砖墙产生水平裂缝或褶曲[2]。
1.2 对铁路线的影响
铁路下采煤时,地表移动和变形将会通过路基反映到线路上。
一方面,地表倾斜对路基的稳定性影响很大,当倾斜方向与坡体方向相同时,会使陡坡路堤、高路堤及深路堑等稳定性差的地段稳定性进一步降低。
另一方面,地表水平变形使路基产生拉伸和压缩变形,其中拉伸变形会使土质路基密实度降低甚至产生裂缝,但是土质路基有一定的孔隙度,能够吸收压缩变形。
道床、轨枕和钢轨(均为铁路线路的组成部分)的标高、平面位置会随着路基的移动变形而变化,进而使铁路线路坡度、线路方向、两钢轨的高差、轨距和轨缝发生变化,不利于线路的正常工作状态[3]。
2 减沉控制技术
针对上述开采沉陷带来的影响,通过研究地表沉陷规律,总结出了以下4种减沉控制技术。
2.1 条带开采
条带开采方法是把被开采的煤层划分成若干条带,各条带之间间隔开采,当条带采出后,由留下来的条带支撑上覆岩层[2]。
条带
开采引起的地表移动与变形量很小,其中冒落条带开采的下沉系数约为0.10~0.20,所以只要合理地选择条带开采尺寸,地表就会出现单一平缓的下沉盆地,而非波浪式的下沉盆地。
条带开采可有效减少地表下沉和变形,减沉率高达80~90%;其主要缺点是巷道掘进率较高,采出率较低,一般为30~60%。
该方法适用于煤层埋深小于400~500m,顶底板岩层较硬的单一薄及中厚煤层[4]。
2.2 房柱式开采
房柱式开采是从煤房或巷道中开采煤层时,在各煤房或巷道之间留设不同形状的煤柱,开采完煤房后用煤柱来支撑顶板[5]。
房柱式开采具有开拓准备工作量小、设备投资少、机械搬迁运转灵活、支护简单等优点,而且巷道压力小、围岩破坏程度低、地表下沉量小。
但其采出率低、通风条件差,对地质条件要求较严格。
因此该方法适用于埋深一般不超过300m的近水平薄及中厚煤层,顶板中等稳定以上,瓦斯含量小,且要求开采时煤房宽度不小于5m。
2.3 充填开采
充填开采(又称全部充填开采)是利用不同的外来充填材料(如矸石、砂子、碎石、粉煤灰等)对采空区进行直接充填,相当于减小了开采煤层的厚度,从而控制岩层移动和地表沉陷[2]。
按其充填材料的不同可分为矸石充填、水砂充填、膏体充填和高水材料充填,按充填位置的不同分为采空区充填、冒落区充填和离层区充填,按充填动力的不同分为自溜充填、水力充填、风力充填和机械充填[5]。
充填开采是对岩层扰动和破坏率最小的开采方法,尤其在三
下保水采煤、坚硬顶板管理及减灾等方面优势明显,不仅可以减小地表沉陷,还可以提高资源回收率、处理废弃物。
尽管如此,该方法仍存在着采煤生产与充填生产如何均衡、充填成本与采矿效益如何均衡、充填材料供需如何均衡等问题[6]。
2.4 部分充填开采
部分充填相对于全部充填来说,其充填范围是采出煤区的一部分,依靠覆岩关键层结构、充填体和部分煤柱共同支撑覆岩[2],进而对采空区局部、离层区和冒落区进行充填,也因此将其划分为采空区条带充填、冒落区注浆充填和离层区注浆充填。
部分充填法的位置是采空区、离层区或冒落区,能够充分利用覆岩结构的自承载能力,减少充填量,降低成本。
3 结语
煤炭作为主体和可靠能源,绿色开采是其可持续发展的主要内容之一。
减沉开采技术作为煤矿绿色开采技术体系的重要分支,其发展需要大力地开展相关技术政策的研究和创新,进一步丰富减沉控制技术的理论和工程实践,使其在经济上合理、技术上可行、管理上有序。
参考文献:
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[2]许家林.煤矿绿色开采[m].徐州:中国矿业大学出版社,2011.
[3]国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与
压煤开采规程[m].北京:煤炭工业出版社,2000.
[4]吴立新,王金庄,刘延安等.建(构)筑物下压煤条带开采理论与实践[m].徐州:中国矿业大学出版社,1994.
[5]杜计平,孟宪锐.采矿学[m].徐州:中国矿业大学出版社,2009.
[6]李兴尚,许家林,朱卫兵等.从采充均衡论煤矿部分充填开采模式的选择[j].辽宁工程技术大学学报,2008,27(2):168-171.。