开采沉陷研究的意义

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1、1绪论1.1开采沉陷研究的意义煤炭资源是我国的主要能源，已探明总储最在9000x10ot以上，含煤面积达55万多平方公里，是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据预测.到2050年煤炭资源仍占我国能源需求的70%眦上...,因此对地下各种赋存条件煤炭资源的开采将是一项长期的任务。我国煤炭资源的分布也十分广泛,平原、丘陵、山区的地下蕴藏着丰富的煤炭资源”在一些建筑物下、铁路下、水体下（简称〃三下”）也压着大量的煤炭资源.据原煤炭部1982年的不完全统计，我国仅统配煤矿的生产矿井’三下〃压煤就达1379x10。仁我国煤炭的赋存条件也千差万别.其

2、中急倾斜或大倾角煤层的开采越来越受到人们关注，其原因有三个方面:一是在全国重点煤矿区有20处〔00多个矿井是急倾斜（也称”大倾角〃）煤层开采”急倾斜或大倾角煤炭储量约占全国煤炭储量的15%~20%,特别是在我国的西部矿区50%阻上矿井开采的是急倾斜煤层，如主要产煤省、市、自治区有四川、重庆、云南、贵州、新疆、甘肃、夏等的急倾斜（大倾角）煤层是许多矿区或矿井的主呆煤层。随着我国西部大开发战略的实施，我国矿产资源开采重点西移，煤炭资源开采已成为西部地区区域经济发展的重要支柱”加强对急倾斜决倾角）煤层开采地表沉陷楣里的硏究是西部煤炭开采的重大

3、课题。二是东部矿区赋存条件较好的煤层越来越少.加上多年来高强度的开采,浅部赋存条件较好煤层的开采也日益枯竭,从而使急倾斜（大倾角）煤层问题迅速进入了人们的视野，弓I起了人们的高度重视，如山东兖州矿区、河北邢台和开滦矿区、安徽淮南与淮北矿区、江苏徐州矿区等的许多矿井不得不由条件相对优越的煤层开采转向复杂的急倾斜（大倾角）煤层开采。很显然•要彳尉寺矿区生产的高产、高效和可持续发展.也必须加强对急倾斜（大倾角）煤层开采岩层移动与地表沉陷问题的硏究。三是对急颊斜（大倾角）煤层开采岩层移动与地表沉陷问题研究得极不充分,其研究水平远没有对水平缓倾斜

4、煤层开采研究得深入。在1986年颁布的指导〃三下〃采煤的全国性规程中”急倾斜煤层开采地表移动预计仍是空白；2000年修订的新规程中提出将概率积分法延伸到倾角a<75e的情况DI;同时国夕卜也没有值得借鉴的经验和参考，前苏联只给出了a<70o时典型曲线法的预计参数”0,故急倾斜（大倾角）煤层开采中存在的一系列技术难题值得科技工作者去硏究■急倾斜煤层采动覆岩移动模式及其应用地F矿产资源的开采必然引起采空区周围岩体的自然应力状态及上覆岩层内部的原始应力平衡状态受至U破坏，由于岩层内部的应力经重新分布以达至I」新的应力平衡t从而导致上覆岩层的移

5、动与变形.最终传递到地表,弓I起地表移动与沉陷。岩层和地表产生移动、变形和破坏的现象称为矿山开采沉陷,开采沉陷学也由此产生。它是研究地下资源开采引起岩层与地表连续与非连续移动变形现象.以及相关工程问题的一门多学科交叉学科，主要涉及采矿、地质、测量、岩石力学、统计学和计算科学等学科，是煤矿安全开采与矿区环境保护不可缺少的重要分支。它硏究的内容包括由开采弓起的岩层与地表移动的规律、变形机理、观测方法、预计方法和减少开采沉陷的岩层控制与治理方法等。开采沉陷弓I发了许多地表的建（构）筑物、水体、耕地、铁路、桥梁和环境破坏等，并导致了许多灾害性后

6、果’〃：（1）农村煤矿区开采沉陷严重破坏了矿区环境，造成村庄的房屋裂缝、耕地积水、乡村道路断裂、果树木枯死、水塘干涸等，给乡村人们的日常生活、生产带来了很大的影响和损失，并且地面环境的破坏是很难恢复的。⑵对城市的建（构）筑物、公路、铁路、桥梁、地下管网及城市的基础设施等造成破林潜在的威胁。⑶地表沉陷破坏地下的潜水位及地下水系,形成大面积的低洼区和积水区■甚至形成沼泽地，使之既不能栽种植物,又不能养殖，成为荒地;地下术系破坏和地下水的流失•也是不可恢复的。(4)对天然的森林草原、天然植被、山体等造成的破坏,影响了生态平衡。⑸地表沉陷激化企

7、业与地方及居民之间的矛盾。导致社会不稳定因素的加剧。⑹地表沉陷的治理与恢复耗资巨大。一般矿区的万吨采煤塌陷率(hmVo101)一般变化在28-675之间，仅就耕地而言，复垦一亩塌陷区平均耗资3000元人民币.而我国每年煤矿行业开采导致土地的塌骼达40万亩左右。所需要的费用就达12亿元人民币。辽宁工程技术大学学者杨伦教授通过大量数据证明［“:矿山开采沉陷对环境的损害比地震严重。因此,加强对开采沉陷特别是急倾斜(大倾角)煤层开采沉陷变形机理的研究。有利于探索其内部固有的客观规律，为地表沉陷的预计、控制、治理、复垦、恢复是供理论依据，对我国煤

8、炭工业的发展、社会的稳定和谐、生态环境的保护具有重大的现实意义和深远的社会意义，也是保证我国西部能源战略实麓、煤炭ZD1E可持续发展不容忽视的重大硏究课题。I绪论1.2开采沉陷研究的历史沿革与现状开采沉陷研