山东龙口矿区采空塌陷分析研究

• 作 者: 郭百创
• 机 构: 南京大学
• 出 处: 南京大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 采空塌陷 软岩地质 优势面 地表移动 条带开采 龙口矿区 地质灾害治理

矿山开发所带来了一系列的地质生态环境问题，尤其是采煤引起的采空塌陷，是一个世界性的难题。据统计，我国每年从地表和地下深处开采出约50亿吨数量巨大的矿产品。由此扰动了地球生态环境，改变与破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，产生了采空塌陷等地质灾害。随着工业化和城市化进程加快，对能源和原材料的需求越来越大，采空塌陷等地质灾害将进一步加剧，已成为影响我国建设小康社会、区域经济可持续发展、全面构建和谐社会的重要因素。
龙口市是胶东地区重要的煤炭生产基地，也是全国唯一的滨海煤炭生产基地，2004年褐煤总生产量已达640万t。目前龙口矿区累计采空塌陷面积约18km<2>。近年来，矿区煤炭产量和经济效益逐年提高，但矿区生产仍存在一些重大问题，其中建筑物下压煤和采空塌陷预测及控制最为突出。本文对龙口矿区的采空塌陷问题进行了系统分析和研究，取得了一些新的进展和认识，主要体现在如下几方面。
1、运用了优势面理论，对采空区地面塌陷的主要影响因素和塌陷机制进行了剖析。
2、引入了采动系数的概念。运用一元回归数学模型对地表移动参数和开采条件进行统计分析，得到了较准确的地表移动参数值，取得了较好的效果。
3、利用本项目的成果估算，在每公里长的村庄边界下采煤，平均可增加煤炭资源量50.4万t。因此，可解放压煤几千万t，预计扩大矿山服务年限5～8年。
4、预防控制地表移动变形的关键是选择适当的宽深比，本文提出了不同开采厚度时，控制地面建筑物损害在I级之内的宽深比计算方法。通过计算分析，并运用类比法，确定龙口矿区取宽深比0.17（开采宽度为开采深度的1／6），是可靠的，对地表建筑物基本无危害。在此基础上，对矿区建筑物下压煤条带开采进
行了初步设计。为矿区在建筑物下运用条带法采煤提供了理论依据，预期可以产生巨大的经济效益。