基本介紹
- 中文名：淺埋煤層開採與脆弱生態保護相互回響機理與工程實踐
- 作者：范鋼偉
- 級別：博士
論文信息,內容簡介,
論文信息
題目：淺埋煤層開採與脆弱生態保護相互回響機理與工程實踐
作者：范鋼偉
級別：博士
導師：張東升 Syd.S.Peng
授予機構：中國礦業大學
內容簡介
基於西部煤田淺埋深且沖溝發育、地表生態極其脆弱的特點,提出了井下保護性開採與地表生態環境防治相互回響的機理,以解決淺埋煤田大規模開採與極脆弱生態系統保護之間的矛盾。綜合採用物理模擬、數值模擬、理論分析及現場實測的方法,對覆岩移動特徵及裂隙發育規律、淺埋煤層保水開採機理及其技術適應性分類、地表生態采動適應性規律和生態功能圈構建理論進行了分析,並成功套用於工程實踐。主要研究成果如下:
(1)提出了淺埋煤層開採與脆弱生態保護相互回響機理,並成功套用於工程實踐。
將城市生態功能圈理念引入荒漠化礦區生態治理中,基於地表生態采動適應性規律和井下保水開採機理,以被人工調控與導向演替、林分結構最佳化等為技術支持,形成了以植物措施為主的外圍防護圈構建技術、以采前預防、采中保水及采後修復為手段的周邊常綠圈保障技術和中心美化圈園林化建設技術,實現井下開採與井上防治相互回響。
(2)初步形成了西部礦區常規淺埋煤層開採覆岩移動型式判別體系。
基於常規淺埋煤層條件下覆岩與關鍵層同步下沉且裂隙發育受控於關鍵層移動的典型特點,建立了關鍵層初次破斷和周期破斷時的結構力學模型;基於關鍵層的結構穩定性,構建出關鍵層破斷型式的四種判別模型,依此形成了覆岩移動型式判別體系。
(3)揭示了常規淺埋煤層保水開採機理,形成了常規淺埋煤層保水開採適應性分類體系。
提出了隔水層采動滲漏機理,引入臨界含隔比作為判別采動滲漏的關鍵指標;將裂隙帶劃分為上位裂隙帶、中位裂隙帶和下位裂隙帶以反映采動裂隙的可閉合度;提出了基於隔水層采動保水性能演化規律的保水開採機理及技術設計體系;以隔裂位態係數為綜合指標進行了常規淺埋煤層保水開採技術適應性分類。
(4)構建出沖溝下開採坡體結構力學模型,提出了沖溝下淺埋煤層保水開採機理及其技術適應性分類方法。
對向溝開採和背溝開採坡體結構穩定性進行了力學分析,推導出維持坡體結構穩定性的支護力計算公式;提出了向溝開採時的下向流失和順層流動機理,以及背溝開採時的逆傾導水機理,並依此提出了沖溝下保水開採機理;以沖溝采動敏感性為指標進行了沖溝下保水開採技術適應性分類。
(1)提出了淺埋煤層開採與脆弱生態保護相互回響機理,並成功套用於工程實踐。
將城市生態功能圈理念引入荒漠化礦區生態治理中,基於地表生態采動適應性規律和井下保水開採機理,以被人工調控與導向演替、林分結構最佳化等為技術支持,形成了以植物措施為主的外圍防護圈構建技術、以采前預防、采中保水及采後修復為手段的周邊常綠圈保障技術和中心美化圈園林化建設技術,實現井下開採與井上防治相互回響。
(2)初步形成了西部礦區常規淺埋煤層開採覆岩移動型式判別體系。
基於常規淺埋煤層條件下覆岩與關鍵層同步下沉且裂隙發育受控於關鍵層移動的典型特點,建立了關鍵層初次破斷和周期破斷時的結構力學模型;基於關鍵層的結構穩定性,構建出關鍵層破斷型式的四種判別模型,依此形成了覆岩移動型式判別體系。
(3)揭示了常規淺埋煤層保水開採機理,形成了常規淺埋煤層保水開採適應性分類體系。
提出了隔水層采動滲漏機理,引入臨界含隔比作為判別采動滲漏的關鍵指標;將裂隙帶劃分為上位裂隙帶、中位裂隙帶和下位裂隙帶以反映采動裂隙的可閉合度;提出了基於隔水層采動保水性能演化規律的保水開採機理及技術設計體系;以隔裂位態係數為綜合指標進行了常規淺埋煤層保水開採技術適應性分類。
(4)構建出沖溝下開採坡體結構力學模型,提出了沖溝下淺埋煤層保水開採機理及其技術適應性分類方法。
對向溝開採和背溝開採坡體結構穩定性進行了力學分析,推導出維持坡體結構穩定性的支護力計算公式;提出了向溝開採時的下向流失和順層流動機理,以及背溝開採時的逆傾導水機理,並依此提出了沖溝下保水開採機理;以沖溝采動敏感性為指標進行了沖溝下保水開採技術適應性分類。
