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煤炭资源的客观赋存决定了其开采不可避免要对上覆岩层造成扰动,并传递至地表造成地表变形,由此损害土地资源,破坏地表建(构)筑物,造成财产物资损毁,引发企地矛盾。因此,采取积极有效的措施,将煤炭开采对地表的影响降低到最小程度,是煤炭安全、高效开采的重要保障。为此,在煤炭开发设计中,需要对煤层上覆岩层及地表变形进行合理预计,分析煤炭开采可能造成的危害,据此进行煤炭开采工艺选择、回采工作面设计和优化。对煤炭开采后地表变形的准确预计,需要有详实的地表变形预计参数。朔南矿区是国家规划重点矿区,矿区范围内新建大型矿井较多,但缺乏煤炭开采后系统的地表变形监测资料,尚没有可以利用的地表变形预计参数;同时,朔南矿区地层结构独特,第四系松散层较厚;煤层赋存条件特点明显;缺乏可以参照的地表变形预计参数。因此,在地表建(构)筑物设防、保护煤柱留设、采空区土地综合整治等方面,缺乏可靠的依据。基于此,本研究以朔南矿区麻家梁煤业有限责任公司14202工作面地表变形监测为例,从地表变形监测站设计、布设,变形实地监测,以及地表变形规律分析应用等,系统研究了该矿区的采动地表移动变形规律。首先,全面梳理了国内外地表变形监测、规律研究及应用等方面的国内外研究进展和新技术应用。目前,现代空间信息技术在矿区地表变形监测中应用已十分广泛。但受基础信息获取的周期性,仅仅应用InSAR\遥感等技术获取信息难以与矿井生产保持一直和协调。因此,利用传统测绘手段,结合现代空间信息技术,是地表变形监测空白矿区微观尺度进行监测的可行方案。据此,提出了本研究的技术路线,明确了研究的主要技术手段。其次,根据监测区域的地质条件,针对监测区域进行了地表变形相似材料模拟实验,初步掌握了地表变形的规律。在此基础上,设计了地表变形监测站;通过实地踏勘,根据监测区域的地表地貌状况优化了地表变形监测站,并实地布设。利用传统的测量手段,结合三维激光扫描获取了与井下生产对应的地表变形序时系统基础信息;通过数据预处理,保证了基础信息的完整、系统性,为进一步开展变形规律研究做好了准备。然后,依据所获取的地表变形序时信息,结合矿井地质条件、井下生产组织,对矿区地表变形规律进行了系统分析,按照地表变形理论测算了地表变形的角量指标;通过地表变形的实测数据与对应的预计值对比分析,反演测算获取了地表变形预计的相关参数。针对矿区巨厚松散层的特点,在分析地层结构,巨厚松散层地表特点的基础上,分别求取了矿区基岩和松散层的移动角。为根据实际地质条件进行地表变形预计了较准确的依据。最后,根据矿区地表变形实测及据此分析的地表变形规律,对横穿矿区的陕京天然气管道进行了安全评估和安全防护研究。根据天然气管道的物理特性,分析确定了天然气管道的抗变形能力和安全阈值,提出天然气管道安全防护的四套方案,即留设天然气管道保护煤柱、局部开采煤柱、矿区内天然气管道绕道和固体废弃物充填开采。通过经济评价,推荐采用合理留设天然气管道保护煤柱的开采方案。同时,建议在方案实施中,必须加强区域地表变形的日常监测,实时调整开采方案,确保矿区安全生产。影响矿区地表变形的因素非常复杂,且矿区地质条件千差万别。因此,在矿井生产组织中,要加强矿区地表变形的连续监测,根据实测数据不断完善地表变形监测基础信息,为煤炭资源开采方案设计和优化提供准确、可靠的基础信息。据此及时调整、优化生产组织方案,保证矿井安全高效生产。该论文有图78幅,表23个,参考文献141篇。