山區煤礦開採引起的高陡邊坡失穩機理研究

《山區煤礦開採引起的高陡邊坡失穩機理研究》是依託江蘇師範大學，由康建榮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：山區煤礦開採引起的高陡邊坡失穩機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：康建榮
• 依託單位：江蘇師範大學

項目摘要

本項目通過對山區地表移動觀測資料及滑坡調查資料的分析，結合遙感影響像資料數據，研究山區高陡邊坡滑坡（或崩塌）的地形特徵參數，即坡高、坡長、坡度、坡向、採區地表及覆岩性質及結構特徵。根據礦區井上下對照圖分析采動程度、開採深度、開採厚度、工作面尺寸與坡體的相對位置，以及推進方向等採礦地質因素與山區高陡邊坡變形的關係，確定引起高陡邊坡失穩的相應地質採礦參數的臨界值，即引起采動坡體滑坡或崩塌的條件，從而建立高陡邊坡滑坡（崩塌）與開採深度、開採厚度、採區工作面尺寸、工作面推進方向、采動程度、覆岩性質、山區地形地貌特徵、地表岩（土）層結構與特性的關係模型，即高陡邊坡失穩的判別模型。本項目的研究對山區礦區生態環境治理、地質災害防護和礦井安全生產具有重要意義。

結題摘要

我國大約有三分之一的煤礦位於山區，由於山區的地形起伏，開採沉陷對地表的影響遠大於平原地區，山區煤礦都有過不同程度的采動滑坡，並在雨季伴有土石流的發生，給當地的生態環境和人民的生命財產安全造成了嚴重影響，結合山區采動地表移動規律對山區高陡邊坡穩定性及滑坡區域進行分析預測，對山區煤礦減少災害、安全生產服務、礦區生態環境治理具有重要的現實意義。根據本項目的研究內容，取得如下進展和成果： （1）在數據預處理過程中，提出了套用二維哈希算法對地形圖等高線點和高程點進行去重，解決了海量數據去重耗時長，占用記憶體大的問題。該算法可以代替傳統的順序去重法，亦可用於海量數據的快速查詢，具有實際套用價值。 （2）從整理已有的山區地表移動觀測資料入手，提出了濾波平滑處理具有大裂縫的非連續移動變形觀測值的一種新的分析方法，通過套用本方法，經過濾波平滑處理後，將原實測數據的非連續性移動變形曲線變成連續曲線，從而套用連續性模型進行擬合，而這一連續性模型就是該地質採礦條件下的開採沉陷規律，實測值與平滑處理後值的差異正是地表采動裂縫等非連續移動變形值在該處的影響值，由此通過分析已有的觀測資料數據，即可分析采動裂縫的形成條件，從而建立形成山區煤礦地表高陡邊坡失穩的條件模型。 （3）根據山區地表移動變形特點，提出了開採後引起的山區地表滑移是由采動向量是R(x,y)所引起的附加滑移量，其沿地表坡體的傾角方向的分量Rα(x，y)決定了滑移向量ΔR(x,y)的大小，從而建立了開採產生的地表滑移正常同和水平移動的表達式，從而構建地表坡體產生破壞的條件，為山區煤礦開採高陡邊坡失穩分析奠定理論基礎。 （4）通過綜合比較實測地表移動變形數據、地表損害情況、實測數據與預計數據較差及觀測點附近的地形特徵，分析了地形特徵對地表移動變形的影響及地表損害與地表移動變形之間的相互關係。 （5）根據地表地形因子，採用摩爾-庫倫準則建立的極限平衡法，建立了坡體失穩臨界角計算模型，通過判別采動地表失穩傾角與地表坡度的大小關係，建立了地表潛在滑坡區預測分析方法，為采動滑坡預測提供了科學依據。 （6）套用有限元分析方法原理，採用彈性平面模型，根據山區地表移動預計結果，建立了預計地表水平移動下應力模擬方法，從而分析采動地表裂縫分布區域，提出了采動滑坡的分析和新的預測方法。 （7）根據研究結果，編制了采動坡體穩定性分析預測軟體。