厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理
煤矿开采沉陷防治和控制技术(三篇)
第 1 页 共 8 页 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 第 2 页 共 8 页 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。
开采沉陷地表下沉系数1
开采沉陷地表下沉系数1
摘要......................................................................................................................... 3
ABSTRACT ........................................................................................................................... 4 1 选题意义及其背景.............................................................................................................. 1 1.1 我国煤炭分布及其规律 ................................................................................................ 1
1.1.1我国煤炭分布情况 ................................................................................................. 1
1.1.2我国煤炭分布规律 ................................................................................................. 2 1.2 地表下沉系数与煤层地质采矿条件关系的研究问题及方法 ....................................... 6
煤矿开采地表沉陷关键因素及防治措施分析
· 84
·区域治理环境治理与发展
经济发展带来了煤矿资源开采规模的
不断扩大，但是同时也造成了采煤区大面
积的出现塌陷，这对农业生产、社会生活
都造成了严重的破坏。相关部门应该清醒
地认识到采煤塌陷区域治理工程存在的问
题，根据煤矿采煤塌陷区域特点，对治理
方式进行完善，实现经济效益与社会影响
和谐发展，推动煤矿采煤塌陷区域利用的
可持续发展。
一、采煤塌陷区概述地面塌陷是指地表岩、土体在自然或
人为因素作用下，向下陷落，并在地面形
成塌陷坑（洞）的一种地质现象。采煤塌
陷是指由于井下开采煤炭，引起煤炭上覆
岩层和地表的下沉，导致大量土地沉陷的
现象。这种现象一旦发生会对生态环境和
人身安全造成无法想象的破坏和影响。塌
陷区的形成也跟自然因素有关，如下伏岩
层多为砂岩、泥质岩等的情况下，当遇到
构造断裂时，容易造成地层塌陷。除此之外，
人为活动的因素也非常重要，高强度的开
采加剧了塌陷区的形成，同时人类工程的
活动在采煤疏排地下水时，破坏水系统的
平衡，也会导致塌陷。
按照稳定程度来分，采煤塌陷区主要
分为稳沉塌陷区、未稳沉塌陷区、待塌陷
区。其中，稳沉塌陷区包括积水稳定塌陷区、
季节性积水稳定塌陷区和无积水稳定塌陷
区。未稳沉塌陷区包括积水不稳定塌陷区、
季节性积水不稳定塌陷区和无积水不稳定
塌陷区。待塌陷区是指在煤田范围内将塌
陷而未塌陷的土地。
二、采煤区塌陷现象的主要成因1自然因素地质运动对矿床结构产生强烈的作用
力，破坏采煤区地质岩层构造，进而引发
了区域性的塌陷现象。水文灾害是自然界
中最为常见的危害现象，其是由地质层构
造异常运动引起的，并且随着地下水运动
流向而形成不同的破坏区域最近几年国内
水文病害的发生率持续上升，洪涝、水灾等，
这些都有可能造成地质塌陷。
2人为因素随着社会经济的快速发展，人们改造
自然的活动越来越多，人为因素也是造成
采煤区塌陷的主要原因。例如，地下排水管、
污水管破裂、邻近建筑施工等改造行为，
引起的地下水位急剧变化等都可能引起地
面塌陷。也有部分是生产作业造成，大面
煤矿开采沉陷及其预防对策分析
煤矿开采沉陷及其预防对策分析
我国的煤炭资源十分丰富，相对来说，天然气与石油的资源较少。因此，我国的主要能源来源于煤矿的开采。煤矿能源在我国能源之中的比例占据一半以上， 煤矿作为我国的主要能源，会一直并长期主宰着我国的能源产业。我国经济的快速发展，带动着能源产业的需求。因此，煤矿的开采规模也随之而增大，那么我国的生态环境问题就成为了非常重要的问题。在煤矿的开采中，经常会发生地面沉陷等情况，本文主要针对此情况进行分析，并适当提出了应对措施，希望能够为业内人士带来帮助。
标签：开采沉陷 防治对策 充填注浆
1煤矿开采沉陷形成原因及现状
1.1开采沉陷形成的原因
煤矿开采的沉陷情况是指，开采人员将煤从煤层采出后，地下的采空区和其周围本应有的水平应力，和土地的垂直应力平衡状态被破坏，导致地面重新分布垂直应力，引起了岩层的破坏、变形，甚至发生土地的移动，并且在移动过程中，导致地表和土层的土地也发生了变化，这种变化的过程，就是开采沉陷。开采沉陷的实质原因由于地下开采的不断扩大，导致岩石的内部应力发生复杂的变化，这种变化又会引起其他周围岩石应力的变化，这种变化不断地传播至地表，导致从采空区至地表全部岩层整体移动的结果。
采空区上覆的岩层内部的构造是非常复杂的，各个岩层的岩性往往有很大的差异，而且各个岩层内部存在着各种不连续的节理和裂隙，如果开采沉陷促使这些节理和裂隙相互导通，则会引起范围更大的岩层移动，如果这些岩层的移动向地表对地表不断地扩散，最终传至地表的岩层，这将引起更大范围的地表沉降。
如果煤层埋藏的深度比较深，地下的采矿活动的范围也比较的小，则由于开采造成的地表沉陷是非常小的，有时仅仅会引起地，下局部的岩层移动并不会引起地表沉陷。反之如果煤层埋藏浅，地下的采矿活动比较剧烈，影响的范围很大，那么肯定会引起地表岩层的移动和变形，最后形成地表沉陷。
1.2煤矿开采沉陷现状及存在的问题
在进行煤炭开采时，主要有以下几种开采方式。打设立井、斜井，或平硐的井工进行开采。长壁式是主要的采煤工作面，在对采空区顶板进行处理时，一般都采用全部跨落法。开采强度的不同，导致采空区顶板垮落而造成地表的沉陷，以及对地面造成的破坏程度不同，其开采强度越大，沉陷和破坏程度越深。有资料显示，在进行采矿过程中，吨煤塌陷率高于10%，往往在30%以下。随着煤矿的开采程度加大，导致我国的土地塌陷以及高达3500km2，并且面积还在随着煤矿的开采而不断的进行增加。煤矿开采造成地面破坏的复垦整治也是非常艰难
厚松散层对地表移动变形参数的影响
总第１７２期
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１３．１２．０２２
厚松散层对地表移动变形参数的影响
王保栋
（浙江中宇实业发展有限公司驻潞宁孟家窑项目部，山西宁武０３６７００）
摘要：以潞安矿区司马矿为例，针对当地厚松散层的地质条件，系统分析了厚松散层对地表移动预计参 数的影响，得出厚松散层下地表移动参数；通过对实测资料进行优化模拟计算，获得司马矿开采沉陷地表 移动变形概率积分法计算参数。其研究结果对于本矿区乃至山西范围内地表移动规律有现实的指导意
义。 关键词：厚松散层；地表移动；预计参数；司马煤矿 中图分类号：ＴＤ３２５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—２７９８（２０１３）１２—００５８—０３
多年来我国矿山资源大量开采，其中最突出的
问题是开采地下煤炭资源使地表产生移动、变形和 下沉¨］。在厚松散层这种特殊地质采矿条件下，会
产生更加复杂的地表移动变形，而我国对在厚松散
层条件下开采沉陷的研究又比较少，因而有必要对
厚松散层地质条件下开采对地表移动变形规律进行 进一步分析研究。１９９９年李永树等 对厚松散层
条件下开采沉陷盆地形态作了分析；２０００年郝延锦 等 对厚松散层下采煤引起地表移动变形进行了
分析，得出厚松散层条件下地表移动变形的基本规
律；２００２年李德海等 对焦作矿区的巨厚松散层进
行了研究，得出在巨厚松散层开采条件下的地表移
动变形规律。２０１２年姜兴阁对厚松散层下煤层开
采地表沉陷采用ＦＬＡＣ如进行了模拟研究，得出了随
着煤层的开采，相比于一般条件，厚松散层条件下地
表沉陷越大，煤炭开采所产生的地表沉陷影响范围
越大的结论 。
山西作为中国的煤炭资源大省，煤炭资源储量
占全国总储量的１／３。本文根据潞安矿区司马煤矿
厚松散层的地质采矿条件，研究了在这种条件下进
行开采对土地的破坏和影响，分析厚松散层对地表
移动预计参数的影响。其研究结果为开采引起的土
减轻煤炭开采中地表沉陷的技术浅析
科技信息2008年第28期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因,通过合理的开采技术。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。一、开采沉陷的危害地下有用矿物被采出后,破坏了采区周围岩体内部的原始应力平衡状态,使岩层产生移动、变形和破坏。当开采面积达到一定范围后,起始于采场附近的移动将扩展到地表,引起地表下沉,在地表形成一定范围的下沉区(在平原地区形成明显的|“洼地”),这种下沉区俗称塌陷区,一般称之谓“下沉盆地”。矿区开采的实践说明,在大多数情况下,由于矿山开采的影响可使移动岩体内的井筒、巷道及其它井下工程遭到破坏。矿山开采引起的地表移动和变形将影响位于下沉盆地范围内的房屋建筑、河流、铁路、管道及其它构筑物,改变它们的原有状态,甚至破坏。地表沉陷将引起地形、地貌产生变化和破坏,影响农业耕种、影响景观,影响矿区地面生态环境。总之,开采地下宝藏可以造福于人类,但同时矿山开采也给人类带来不少危害,人们一般称之谓开采损害。对开采造成的损害必须采取措施治理。二、煤炭开采中控制地表沉陷的开采方法从开采技术上,或者减少煤炭开采量,或者对采空区加以充填,这都是可以减少或控制地表开采沉陷的。下面介绍几种在开采过程中控制开采沉陷的方法。1.房柱式采煤方法房柱式开采是保护地面建筑物的一种有效的开采技术,它所引起的地表移动与变形值,大体上相当于长壁工作面采煤的1/6～1/4,地表移动持续的时间也缩短一半左右。波兰、英国、前苏联、日本等国采用这种方法在大型钢铁厂及其他重要建筑物下进行了卓有成效的开采。我国抚顺、阜新、蚊河、南通、鹤壁、峰峰等矿区,也在工业及民用建筑、铁路隧道下采用了局部的房柱式开采,均收到了预期的效果。房柱式采煤方法被美国、澳大利亚煤矿多年来普遍采用,配有连续采煤机、转载机、梭车等成套机械化设备,生产效率也比较高。20世纪80年代末在美国曾对房柱式开采与长壁工作面开采的矿井做过比较,以同是年产136万t为基准,房柱式开采的矿井投资少、投产快,基建吨煤投资加上吨煤生产成本,房柱式开采的矿井为20.07美元/t,比长壁工作面开采矿井的91.03美元/t略低。但由于房柱式开采回收率低,矿井服务年限短,从最终的效益上看,长壁式优于房柱式开采。为了减轻地表沉陷所造成的损失而采用房柱式开采时,则应考虑煤炭回收率降低所造成的经济损失和减轻地表沉陷所带来的收益,加以对比分析后进行取舍。2.条带开采方法条带开采方法是将被开采的煤层划分成若干个条带,采一条、留一条,与房式、房柱式开采相似,都是部分地采出地下煤炭资源,而保留的一部分煤炭资源以煤柱的形式支撑上覆岩层,可以控制地表沉陷。条带开采可以减轻和控制地表沉陷,但造成较大的煤炭资源损失并给工作面生产带来一些困难,所以目前主要用于保护地面建筑物时的局部地下煤炭开采。我国自1973年以来已有10个省15个矿务局进行了近40个条带开采试验和研究,取得了较好的效果。采用冒落条带法开采的,采深一般小于400m,采厚为6m以下,回采率一般在40%～78%之间,地表下沉系数一般小于0.2(0.024～0.2)。采用水砂充填条带法的抚顺胜利矿,开采城市、工厂下深度5、厚度以上的煤层,成功地控制了地表沉陷,其下沉系数小于。目前既能控制地表沉陷,又能使回收率尽量提高的条带宽度优化理论已基本形成。3.充填法管理顶板向采空区内充填废石或河砂抵制煤层顶板和上覆岩层的冒落和下沉,是大幅度减轻地表沉陷的最有效方法。采用充填法在建筑物下采煤的国家很多,其中波兰的充填法采煤技术在世界上处于领先地位。20世纪50~60年代我国抚顺、革新、新汶、扎费诺尔等矿区曾普遍采用水砂充填采煤方法,主要用于开采特厚煤层。1964—1967年,抚顺车辆修理厂工业厂房下,采用水砂充填采煤方法配合厂房基础加固措施,成功地采出了总厚度20m的特厚煤层。水砂充填采煤方法是国内外早已应用多年的成熟技术,可减轻地表沉陷,保护地面建筑,使之不对环境造成大的危害并且有利于防止井下自然发火和煤尘爆炸等。问题在于水砂充填的应用,增加了生产系统及矿井的建筑工程和一系列设备、器材,耗费大量的充填材料和排水费用,从而增加矿井的投资和生产成本。据以往的统计,采用充填法的吨煤生产成本比垮落法管理顶板高20%左右。这是水砂充填采煤方法在我国基本上已不被采用的主要原因。4.分层间歇开采厚煤层倾斜分层或水平分层开采时,分层之间开采的间隔时间加长,能使上覆岩层的破坏高度比较小,破坏状态均衡,可以防止或减轻不均衡破坏对地表建筑物、水体的影响。对于厚松散层下浅部煤层或基岩厚度较小的开采条件,分层间歇开采的效益更为明显。5.离层带高压注入泥浆技术井下采煤破坏了地下原岩应力平衡,引起采场围岩活动。随着开采面积的增大,岩层移动逐步向上发展直至地表,岩层间形成不同程度的离层。通过向开采煤层上覆岩层的离层带内打孔,并向其空隙中注入泥浆,可以减缓地表下沉。离层带注浆减沉技术是我国20世纪80年代以来从抚顺矿区逐渐发展起来的,已经在大屯等矿区进行了工业性试验和应用,取得了比较好的效果。通过实际应用表明,其与水砂充填法相比,地表下沉系数减少了36%～60%,最大下沉速度保持在0.5mm/d左右。采用该技术要求合适的煤层地质条件,并需配备必要的附加设备。一般认为,对采深较大或上覆岩层有一层或多层厚而坚硬岩层的煤层,可以采用在离层带内注浆充填的方法进行开采。充填材料可利用电厂粉煤灰,使废物得到利用,并减轻粉煤灰排放的污染。以上是从各种开采技术方面对减轻地表沉陷进行的分析,各地条件千差万别,应根据自己的开采条件、经济条件等实际情况,选择适合的开采方法,减少由于地表沉陷而造成的人力、物力等方面的损失。三、结语:我国煤炭资源丰富,各种煤层形式共存,在开采过程中造成的覆岩破坏和地表沉陷环境灾害异常严重,沉陷控制和损害治理难度极大,成为制约矿区可持续发展的关键问题。面对无法回避的沉陷灾害问题,必须针对地质采矿特征,系统地开展开采沉陷理论和控制与治理技术研究,开发建立适应矿区条件的开采沉陷理论和控制与治理技术体系,这对于合理开采煤炭资源、减轻开采沉陷灾害和实现建筑物、水体、铁路和高压输电线路下安全采煤,减少煤炭资源呆滞和沉陷灾害损失,实现煤炭生产与生态建设同步可持续发展的奋斗目标,具有重要的理论意义和实用价值,经济与社会效益巨大。【参考文献】[1]郭广礼,王悦汉.马占国《煤矿开采沉陷有效控制的新途径》[J].中国矿业大学学报.2004(2).[2]戈海宾,张玉建,余同勇.《煤矿开采沉陷有效控制新途径的探讨》[J].矿业安全与环保2006(1);[3]张庆伟《地表沉陷的危害及控制措施》[J].河南机电高等专科学校学报.2007(4).[责任编辑韩铭]●减轻煤炭开采中地表沉陷的技术浅析侯巍王庆义邓成伟(铁煤集团晓南矿辽宁铁法112700)【摘要】采煤引起的覆岩破坏和地表沉陷对煤矿生产安全和环境破坏的威胁是非常严重和无法回避的问题。开采过程式的沉陷导致地表下沉变形,从而对矿区范围内村庄房屋等建筑物交通道路、河流、土地、植被等产生不同程的影响。因此,采用可以有效控制地表沉陷产生的煤炭开采方法十分必要。【关键词】煤矿;开采沉陷;危害
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
摘要：煤炭开采产生的地表沉陷问题越来越严重。本文在对煤矿开采中造成开采沉陷的因素进程分析的基础上，探讨了沉陷的防治技术的几个措施：全部充填开采、条带开采、覆岩离层带充填、限厚开采、协调开采等。
关键词：煤矿开采 沉陷控制 防治技术
1、引言
煤炭开采产生的地表沉陷问题越来越严重。煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出，开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水，农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等，这都是开采引起的岩层移动，是造成矿区塌陷灾害和区域变形的根源，有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此问题的根本之路。地表沉陷带来的破坏已经涉及到了工业、农业、交通运输、环境保护、生态平衡等各方面，是急待解决的社会问题和环境问题。
2、影响地面变形与沉陷的因素分析
2.1 影响地面变形与沉降的地质因素有四个
(1)自然地质因素，包括煤层厚度、煤层埋藏深度、煤层倾角、松散层厚度、埋藏条件的可靠性。
(2)构造因素，包括断层、褶皱因素。
(3)岩石物理力学性质，包括岩石强度、力学性质因素、空隙。
(4)水文地质因素，包括松散层水文条件、矿井排水、地面排水。此外，开采方式以及顶板管理、重复采动等其它因素对地面变形及沉降均有影响。
2.2 影响地面变形与沉降的开采因素
地面变形及沉降的程度、范围与煤层的厚度成正比；煤层埋深与地面变形范围成正比，与地面变形及沉降的深度成反比；煤层倾角越大，岩层移动沿垂直采空区上方下落变形，另外还沿着煤层方向上的岩层面发生剪切移动和岩石下滑，使地面变形与沉降呈现出不对称的形态；当松散层的厚度大于75Wm·tgα的时候（Wm为地表最大下沉值、α为煤层倾角），基岩移动产生的水平移动不能够到达地表。该区第三系底界普遍发育有一层比较厚的粘土岩，其隔水性能好，使松散层形成“二元结构”。随着矿井和地面排水量的增大，松散层中的孔隙水也大量排出，孔隙被严重压实，容易在井筒上形成“蓬—柱状结构”，使井筒发生变形或
开采沉陷影响因素分析
"# 开采沉陷影响因素分析
矿山开采形成开采沉陷与多种因素有关，是多种因素综合
作用的结果。主要包括两个方面：一是人们无法对其产生影响
的，称为自然地质因素，如矿区地形地貌、煤层分布、开采深度及
厚度、水文地质等；二是人为影响因素，即开采技术条件，如开采
次数、采区范围、采煤方法等等。
"! !# 自然地质因素
开采深度及厚度：开采深度越大，变形扩展到地表所需的时
间越长，地表变形值越小，变形比较平缓均匀，但地表移动范围
增大；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。对于煤层开采来讲，一般认为
深厚比2# *（开采深度与开采采厚之比）比小于1- 时，采出一
定面积后会引起岩层移动并波及到地表，下沉盆地发生严重裂
缝并产生非连续性变形，下部裂缝带可能与地表相通，地表变形
剧烈，煤炭采空塌陷区上方的地表常形成较大的裂缝，甚至出现
塌陷坑。当深厚比介于1- . "-- 之间且在地层中没有较大地质
被破坏的情况下，采出一定面积后，会引起岩层移动并波及到地
表，其地表沉陷和变形在空间上和时间上都有较为明显的连续
性和规律性，采区边界拉伸区将出现明显裂缝。当深厚比大于
"-- 时，地表变形轻微，只在拉伸区可能出现较微小裂缝。
地形地貌及煤层倾角：煤矿地表移动观测和研究表明，煤层
倾角平缓时，地表移动形成盆地并对称于采空区，当地形地貌和
煤层倾角发生变化时，将影响地表塌陷区的对称性形态。当煤
层倾角较大时，地表塌陷盆地将偏向煤层的下山方向。当地表
为丘陵或山区时，地表不会出现塌陷盆地，此时塌陷区只能见到
采动裂缝崩塌和滑坡等破坏现象。
覆岩性质与地质构造：开采煤层上覆岩层坚硬且整体性好，
则开采后难于冒落，即地表下沉系数偏小，塌陷破坏程度较轻
微，反之，如果覆岩较松散软弱，开采之后容易冒落，且岩体块度
和碎胀系数小，因而地表下沉系数较大，破坏程度也较严重。如
果采动覆岩内存在贯通性断裂构造，则断裂部位的塌陷区地表
井工煤矿开采造成的地表沉陷及治理措施
井工煤矿开采造成的地表沉陷及治理措施
摘要：在井工煤矿开采过程中由于煤炭层被采空，很容易发生地表沉陷，导致地面中出现裂缝，进而造成地苗水渗漏，影响周围的环境。针对地表沉陷的情况，需采取合适的治理措施，改善开采煤矿对周围环境，地质的影响。本文主要讲解井工煤矿开采导致的地表沉陷以及治理措施的情况。
关键词：井工煤矿；地表沉陷；治理措施
随着科学技术的不断发展以及社会发展对煤矿资源的需要量不断增多，对煤炭开采技术的要求逐渐增加[1]。煤炭行业快速发展过程中，煤炭开采的规模以及数量不断增多，但是在煤炭开采中，经过开采的矿区中出现地面沉陷特征，会对周围环境造成严重的影响，具体表现为塌陷坑，地裂缝，建筑出现损坏等情况。对煤矿区域中地面沉陷发生原因进行分析，制定出合理的治理方法。
1 煤矿开采对矿区环境影响
在地下井矿中开采煤矿过程中会对周围地层产生影响，对周围环境的采动影响主要从深处向周围扩散的。开采空间的大小会对周围岩性的地层造成不同的影响。在地下开挖矿井，会对周围地层造成较大的影响，若挖掘一个菜窖，那么产生的地层影响会比较轻微。如果挖掘一个巷道，会较大地影响周围地层，这个影响范围中称为松动圈，一般范围在1米到2米左右。如果地层的岩性比较软，开采的深度比较小，在煤矿开采中使用长臂采矿方式，在推进几十米后，会对地表造成影响[2]。如果地层的岩性比较硬，开采的深度比较大，开采煤矿的工作面需要推进一个比较大的长度后才能对地面产生影响。在煤矿区域中采空区域发生地面塌陷的原因主要由于地下煤矿开采完后，造成大范围的采空的情况，会造成地面的变形以及坍塌的情况，会对农作物、耕地以及民房造成较大的危害。其中最危险的地段是由于地面沉陷导致部分农田水平面降低，积水进入其中形成潭水或者沼泽地，农作物由于地面沉陷导致损坏，整块田地无法再次进行耕种，导致出现丢荒的情况。煤矿发生塌陷不仅会对土地，地表的植被资源造成破坏，还会严重影响矿区周围的人们的生活生产。在采矿过程中地面以及地层会出现采动影响，会对地面上的建筑物，水系以及崖坡，耕地等造成不同的影响。对矿山的开采沉陷以及环境保护进行研究分析具有重要的意义。对矿区地面沉陷的地方进行长期的科学研究，能够发现采动影响是有一定的规律的，甚至是可以控制的。采动影响在不同的对象上存在一定的差异。通过研究开采矿山后地表沉陷对周围环境的影响，这种影响也是存在差异的，必须掌握开采煤矿后地表沉陷的规律，控制沉陷的技术，采动影响的对象的分类以及抵抗采动影响的能力的情况。
厚黄土层条件下综放开采覆岩破坏数值模拟研究
第25卷第3期湖南科技大学学报(自然科学版l
2010年9月JournalofHunanUniversityofScience&Technology(NaturalScienceEdition)VoI．25No．3
Sept．2010
厚黄土层条件下综放开采覆岩破坏数值模拟研究
戴华阳1，刘继岩1’2，廉旭刚，，刘吉波t
(1．中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083；2．华晋焦煤有限责任公司王家岭煤矿建设指挥部，山西河津043300)
摘要：厚黄土层条件下综放开采E覆岩层的破坏有其特臻睦刑用离散元方法模拟某工作面开采的岩层移动过程，分析了在厚黄土层
作用下岩层的破坏形态和移动轨迹，揭示了覆岩应力、位移随工作面推进的变化趋势．提出了关键层破断前后覆岩破坏的2种结构形态：有拱
结构和无拱结构．在2种结构下，厚黄土层对采空区t覆岩层应力和位移变化的影响有着显著差异研究结果时矿区的安全生产有重要意叉
关键词：厚黄土层；覆岩破坏规律；关键层；离散元；有拱结构和无拱结构，中图分类号：TD325文献标识码：A文章编号：1672—9102(2010)03—0001-04
煤炭开采引起的岩层破坏，给矿井安全生产带来
了隐患．掌握覆岩破坏规律，对矿井安全生产有重要的
指导意义．国内外学者对厚松散层条件下地表移动特
点和规律研究较多【闷，一些学者应用数值模拟对覆岩
的破坏规律进行了研究p111，厚黄土层条件下岩层移动
规律研究较少．作者利用离散元法对山西某新建矿井
厚黄土层条件下开采岩层移动规律进行了数值模拟，、
研究了在厚黄土层载荷作用下覆岩的破断过程．
1地质采矿条件
山西某新建特大型矿井，设计生产能力600万
如，开采Z煤层，煤层节理裂隙发育，普氏硬度系数约
为1．5．本文以20103工作面为研究对象，工作面走向
长2087m，倾向长288m，平均采厚6．0m，煤层倾角
4。，基岩厚度约为170m，黄土层厚度约为100m．上覆
岩层层厚见表l，煤层直接顶板主要为泥岩、粉砂岩，