重复采动地表沉陷和生态环境治理研究

发布时间：2017-08-10 21:31

  本文关键词：重复采动地表沉陷和生态环境治理研究

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【摘要】：两淮矿区是我国14个亿吨级煤炭和6大煤电生产基地之一,位于淮河中段、人口密集、水网发达的粮食主产区和生态脆弱区。该矿区的开采是在高潜水位下的煤层群开采,地表沉陷具有叠加性且稳沉周期长的特点。地表大面积沉陷已经引起大量农田生态环境发生了恶化,进而造成水-陆复合生态系统服务功能丧失,最终导致生产活动和生活生存矛盾升级,社会问题突出。所以亟待研发适用于该类沉陷区特殊开采条件下的生态环境综合治理与资源利用关键技术,以期解决人地矛盾突出问题,从而进一步促进区域经济社会发展和生态文明建设。本文在国内外相关研究经验和基础上,针对上述问题开展重复采动地表沉陷演化规律研究,揭示了该类沉陷区地表生态系统演变规律;研发了多煤层重复开采地表沉陷预测、沉陷区地质生态环境灾害监测与预警软件,提出了高潜水位沉陷区治理模式,形成了适合我国东部高潜水位、多煤层重复开采、叠加沉降特点的采煤沉陷区生态环境综合治理技术体系。主要开展工作如下:(1)收集整理了高潜水位矿区地质采矿条件,采取了张集煤矿11418工作面上覆岩层岩样,并进行了岩石力学性能分析测试;(2)依据测试结果,建立了工程地质模型,进行了相似材料模拟实验;(3)在张集煤矿11418工作面上方建立了地表移动观测站进行观测;理论分析重复开采叠加沉降采煤沉陷区的主控影响因素;(4)研发了重复采动条件下地表下沉动态演化预测软件,完善了多煤层重复开采地表沉陷分析预测模型,并与初采结果进行对比;(5)针对重复采动下地表非稳定土地资源利用问题,初步提出了区综合沉陷治理模式。论文取得研究成果如下:(1)针对高潜水位、煤层群重复开采、叠加沉降等特点,分析影响采煤沉陷区的主控因素,完善了多煤层重复开采地表沉陷分析预测模型;(2)以张集矿为工程背景,岩层移动边界曲线呈异于常规直线的近“S”型曲线;地表变形表现为下沉系数大、移动范围广、持续时间长等特征,同时受高潜水位的影响,初采下沉系数大于1,重复采动时,其值呈幂指数函数关系逐渐减小,最终趋于稳定,稳定值约0.9;(3)监测手段中引入集成雷达干涉、高光谱遥感等技术对矿区地表沉陷进行监测,构建采煤沉陷区地质生态环境灾害监测与预警系统,实现了地面沉降、水环境监测与预警等空间大数据信息和基础地质生态环境信息的集成、共享、融合和综合分析等功能。(4)提出了适合多煤层重复开采地表沉陷预测模型、形成了高潜水位、多煤层重复开采、叠加沉降采煤沉陷区预测、预警、治理、利用的“四位一体”治理模式。
【关键词】：多煤层 重复采动 地表沉陷 相似模拟 沉陷预测 地表下沉系数
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327;X752
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第一章 绪论16-21
• 1.1 课题的研究背景和意义16-17
• 1.2 国内外研究历史和现状17-19
• 1.2.1 开采沉陷国内外研究历史和现状17-18
• 1.2.2 重复采动国内外研究历史和现状18-19
• 1.3 主要的研究内容19-20
• 1.4 主要的研究方法和技术路线20-21
• 1.4.1 本文采取的方法20
• 1.4.2 本文的技术路线20-21
• 第二章 开采沉陷形成机理和预测方法21-35
• 2.1 煤矿地下开采引起的地表移动和变形21-23
• 2.2 岩石力学性能测试23-31
• 2.2.1 岩石力学性质23-24
• 2.2.2 岩石力学实验24-31
• 2.3 厚松散层下地表沉陷预计方法31-33
• 2.3.1 基于观测站实测资料的求取相关参数31-32
• 2.3.2 相似材料模拟方法32-33
• 2.3.3 数值模拟方法（沉陷预测模型）33
• 2.4 重复开采地表沉陷研究中存在问题33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 矿区概况及沉陷区分析35-44
• 3.1 矿区概况35-39
• 3.1.1 区域简介35
• 3.1.2 矿区采煤现状和沉陷现状35-37
• 3.1.3 矿区地质采矿条件37-39
• 3.2 矿区地表沉陷监测技术39-43
• 3.2.1 基于DINSAR技术的地表沉降量分析和地表变形监测39-42
• 3.2.2 D-InSAR技术监测地表沉陷的数据分析42
• 3.2.3 矿区开采沉陷D-InSAR监测结果分析42-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 相似材料实验模拟44-61
• 4.1 概述44
• 4.2 相似材料试验研究44-48
• 4.2.1 模型设计参数确定44-45
• 4.2.2 相似试验方案设计45-48
• 4.3 模拟实验监测48
• 4.4 实验数据分析48-60
• 4.4.1 导水裂隙带分析48-51
• 4.4.2 采场上覆岩层移动规律51-60
• 4.5 小结60-61
• 第五章 重复采动地表沉陷规律研究61-78
• 5.1 概述61
• 5.2 沉陷预测模型61-68
• 5.2.1 概率积分法原理61-62
• 5.2.2 概率积分法模型62-64
• 5.2.3 概率积分法应用与修正64
• 5.2.4 地表沉陷预测模型软件开发64-68
• 5.3 张集煤矿地表沉陷规律研究68-76
• 5.3.1 地表移动观测站设置68
• 5.3.2 8煤层采动观测资料68-70
• 5.3.3 地表移动预计参数求取70-71
• 5.3.4 模拟观测线结果分析71-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 重复采动沉陷区生态环境治理模式78-80
• 6.1 两淮矿区沉陷现状78
• 6.2 生态治理新进展新模式78-80
• 第七章 结论与展望80-81
• 7.1 结论80
• 7.2 展望80-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-86
• 作者简介及读研期间主要科研成果86

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5 陈新建;赵法锁;赵兵朝;刘小平;吴韶艳;;煤矿开采引起的地表沉陷预测[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年

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本文编号：652811