风力发电场工程与煤层采动间相互影响的论证

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1、1风电场概况风电场位于XXXXX前进林场的山上，属山地地形，东西长占地面积130444m2,场址平均海拔高度在500m左右。本工程选用方案WTG2,33台单机容量为1500kW的风电机组。风电机组轮毂高度采用70mo风机基础初拟为天然地基上的大块体钢筋混凝土板式基础，直径为16.4m,基础埋深3.0m,边坡1:0.5,基础混凝土设计强度等级为C35,基底下设200mm厚的C20素混凝土垫层；2地基岩（土）承载力特征值根据现场踏勘，结合当地建筑经验等，推荐各层地基岩（土）的承载力特征值fak的结果列于表2-1o表2・1地基（岩）土承载力特征值层号根据经验及规范确定fak值（kP

2、a）推荐的fak值（kPa）角砾240〜260240〜260碎石280〜350280〜350块石380〜450380〜450灰岩（强风化）380380花岗岩（强风化）350350花岗岩（中等风化）120012003区域地质釆矿条件通过对风电场区内的矿产资源实地调查及《XXXXXX找煤报告沃《XXXXX勘探地质报告》等有关的资料收集整理分析研究表明：风电场部分区域下有煤层，煤层最小埋藏深度350米，平均厚度0.7〜0.9米，倾角18。〜30%区内无大的断层，结构简单。区内井下一般采用长壁全陷法开采，下沉系数可达0.7〜0.9。4开采沉陷预计结果4・1影响地表塌陷的主要因素1.上

3、覆岩层的性质在相同的开采条件下，岩性坚硬且整体性较好的岩土层，塌陷后影响面积较大，但地表种种移动与变形值相对较小，破坏程度较轻。岩性较弱且节理裂隙发育的岩土层，地表塌陷影响面积略小，但移动变形值较大，破坏程度相对加重。风电场区内煤矿主要开采近水平或倾角很小的煤层，直接顶板为厚度较大的坚硬及极度坚硬岩层所组成。使用长壁式采煤法全部冒落处理采空区时，采空区顶板在自重和上覆岩层重力作用下弯曲下沉，当其内部拉力超过岩层强度极限时,便断裂、破碎而冒落，冒落的肝石堆积在采空区内直至支撑住上面岩层，形成冒落带。上面岩层继续弯曲、下沉，压缩堆积的肝石，当其弯曲下沉所产生的拉应力超过该岩层的强

4、度极限时，还要产生开裂，或者由于各岩层强度不同，弯曲下沉速度不同，岩层与岩层之间产生离层，形成裂缝带。裂缝带的岩层，在重力作用下，虽然仍会弯曲下沉，但是受到移动空间的限制，弯曲下沉程度减少，可能不再开裂，形成弯曲下沉带。如果采空区范围相当大，弯曲下沉带一起可以发展到地面。移动稳定后，上位岩层及地表的最大下沉量可达煤层开采厚度的60〜90%,甚至更高。2.水文地质条件和地质构造如果覆岩和表土层含量较大，地表塌陷面积和塌陷区的破坏程度将有所增加。如果塌陷区内靠近地表存在较大的断裂构造，则构造断裂带附近将出现较大的移动和变形破坏。3.地形与微地貌特性山区倾斜地表将产生附加采动滑移，

5、滑移方向指向下坡方向，因而凸形变坡部位将产生附加水平拉伸变形；山形地貌部位将产生附加的水平压缩和正曲率变形。梯田的地棱边、陡崖的边缘附近常出现裂缝。4.煤层开采条件的影响煤层开采条件包括开采深度、开采厚度和煤层倾角。在其它条件相同时，地表破坏程度与开采深厚比（H/M）呈反比函数关系；开采煤层的倾角影响变形塌陷范围相对于采空区的位置；倾斜煤层开采时，塌陷区将偏向下山方向。下山方向的移动变形范围和破坏程度将有所增加。1.采煤与顶板管理方法的影响地表塌陷范围以及移动、变形和破坏程度与煤层采空区的大小及煤炭采出率有某种正比关系。长壁式大冒顶充分开采的下沉系数可达0.7〜0.9;条带式

6、、房柱式等开采的下沉系数则与煤炭采出率有关，一般在0.3以下。显然下沉系数愈小，地表破坏范围和程度也就愈小。2.开采次数影响在其它条件相同时，重复开采的地表塌陷破坏程度比初次开采略大一些，原因是覆岩经初次开采后，其坚固性系数将有所降低，重复开采时其下沉系数有所增大。在充分开采条件下，一次重复开采的下沉系数可增加0」左右，再次重复开采时，增加的幅度将显著减小。7・开采厚度与开采深度的影响开采厚度对上覆岩层及地表的沉陷过程的性质有重要的影响。采厚越大，冒落带、导水裂缝带高度越大，地表移动变形值也越大，移动过程表现得越剧烈,因此移动和变形值与采厚成正比。地表移动值既与采厚成正比，又

7、与采深成反比，所以常用深厚比（H/m）作为衡量开采条件对地表沉陷影响的粗略估计的指标。深厚比越大，地表移动变形值越小，移动和变形就越平缓，深厚比越小，地表移动与变形就越剧烈。在深厚比很小的情况下，地表将出现大裂缝、台阶状断裂，甚至出现塌陷坑。4.2采空塌陷稳定分析矿区内煤层为长壁全陷法开采时，覆岩相对坚硬，采深大于500m,当采用长壁全陷法开采时，回采率达80%以上，塌陷区最大下沉点的下沉在3年左右基本趋于稳定（依据6个月内累计下沉值不超过30mm,认为地表移动期结束），剩下的变形就是残余变形，虽然变形