论文部分内容阅读
随着经济社会的发展，中国煤炭生产与消费布局陷入困境，中东部资源枯竭，煤炭产业向西部干旱、半干旱地区转移。我国西北干旱、半干旱地区分布着广大的深厚黄土覆盖区，这些地区因煤炭开采导致的地裂缝与水位下降成为制约当地生态可持续发展的重要因素。一般研究认为采煤沉陷是引起煤矿采区地裂缝的主要原因，裂隙发育从顶板沟通表土层，地表径流、潜水沿裂隙渗流，导致水位下降，但是经过多年煤矿防治水经验来看，导水裂隙带高度发育并不太深，矿井水位会在一定时间后稳定下来。
为研究脆弱区环境，本文以吕梁某矿5-108首采工作面作为研究对象，通过野外现场踏勘，调查了研究区地裂缝等相关地质灾害的分布规律、发育特征，并利用D-InSAR遥感技术监测工作面及其周边表土层沉降，结合数值模拟方法对地裂缝的形成机理进行了初步判断，并根据建立的岩土模型研究了采矿影响下潜水位的变化情况。论文主要得到了以下结论：
(1)通过野外调查和实地测量，查明了研究区地表黄土在采煤作用下的破坏类型，主要有地裂缝、塌陷坑、滑坡等灾害形式。塌陷坑一般与地裂缝伴生，且主要分布在开采区的边界及在部分冲沟边缘。
(2)通过数值模拟，分析了在采煤扰动后工作面边角剪应力出现的应力集中现象，局部上覆岩土体超过抗剪强度而破坏。开采扰动后上覆岩层局部拉应力最大值约1.3MPa，最大压应力23.6MPa，上覆岩层出现拉压破坏可能性小；工作面边角处剪应力出现应力集中，最大值约为19.5MPa，超过了上覆岩层的抗剪强度。
(3)利用GMS计算方法，模拟了采煤工程对潜水位的影响和变化特征，发现在采煤作用下，形成了一个以工作面为中心的降落漏斗，地下水位随着开采活动推进而呈现先快后慢的趋势。
为研究脆弱区环境，本文以吕梁某矿5-108首采工作面作为研究对象，通过野外现场踏勘，调查了研究区地裂缝等相关地质灾害的分布规律、发育特征，并利用D-InSAR遥感技术监测工作面及其周边表土层沉降，结合数值模拟方法对地裂缝的形成机理进行了初步判断，并根据建立的岩土模型研究了采矿影响下潜水位的变化情况。论文主要得到了以下结论：
(1)通过野外调查和实地测量，查明了研究区地表黄土在采煤作用下的破坏类型，主要有地裂缝、塌陷坑、滑坡等灾害形式。塌陷坑一般与地裂缝伴生，且主要分布在开采区的边界及在部分冲沟边缘。
(2)通过数值模拟，分析了在采煤扰动后工作面边角剪应力出现的应力集中现象，局部上覆岩土体超过抗剪强度而破坏。开采扰动后上覆岩层局部拉应力最大值约1.3MPa，最大压应力23.6MPa，上覆岩层出现拉压破坏可能性小；工作面边角处剪应力出现应力集中，最大值约为19.5MPa，超过了上覆岩层的抗剪强度。
(3)利用GMS计算方法，模拟了采煤工程对潜水位的影响和变化特征，发现在采煤作用下，形成了一个以工作面为中心的降落漏斗，地下水位随着开采活动推进而呈现先快后慢的趋势。