Surface subsidence and its prediction method ofmining deep-buried seam with thick alluvial layer and thin bedrock
YANG Shengli,WU Shanxi,WANG Zhaohui,TANG Yuesong,LI Jialong,SUN Wenchao
煤炭地下开采导致上覆岩层的破断和运动,岩层运动传递至地表引发地表沉陷,改变地表 形态,破坏地表连续性和生态环境。 为降低采矿活动的负外部性,以赵固二矿为工程背景,综合运 用室内试验、理论分析和现场实测等方法研究深埋厚冲积层薄基岩煤层开采地表沉陷与覆岩运动 的关系、地表沉陷演化特征和地表沉陷预测方法。 结果表明:深埋薄基岩厚煤层开采覆岩运动存在 关键层控制和厚冲积层主导两个阶段,第 1 阶段薄基岩呈现层状破断特征,关键层下缘离层现象明 显,厚冲积层保持稳定;第 2 阶段采动裂隙萌生于高位厚冲积层,下行扩展导致薄基岩全厚破断,层 间离层现象消失;得到了工作面推进过程中不同层位覆岩沉降曲线动态演化特征,发现厚冲积层对 覆岩运动和地表沉陷具有强烈控制作用,冒落拱失稳导致覆岩沉降曲线呈现周期性突变现象;薄基 岩全厚破断后整体下沉,厚冲积层冒落体下向压实,采动裂隙快速闭合,导致采空区上方垮落带和 裂隙带岩层破坏后的碎胀系数小,地表下沉速度快,沉降系数高,最大下沉量达到开采厚度;将地表 沉陷区划分为直接沉降和间接沉降两个区域,深埋厚冲积层薄基岩赋存条件下间接沉降区范围增 大,构建了地表沉陷分区预测模型;对赵固二矿地表沉陷特征进行了预测,同时采用无人船搭载定 位和声纳系统对赵固二矿地表沉陷盆地形态进行了实测和重构,预测结果和实测数据对比分析表 明理论沉陷值的最大误差率为 7.0%,平均误差率为 2.4%,表明构建的地表沉陷分区预测模型适用 于深埋厚冲积层薄基岩赋存条件,可为该类煤层开采地表沉陷治理提供借鉴。
thick alluvium;thin bedrock;strata movement;mining subsidence;subsidence prediction
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