厚松散层煤层开采地表移动变形特征与控制研究

"该研究基于赵固一矿11011工作面的实际测量数据，对厚松散层条件下的煤层开采导致的地表动态移动变形特性进行了深入分析。研究内容包括地表下沉曲线的变化、最大下沉速度、移动变形的持续时间以及最大下沉速度的滞后现象。结果显示，由于上覆的厚松散层土壤结构松散，几乎没有承载能力，导致地表下沉量大，最大下沉速度达到24.5 mm/d，下沉过程剧烈且影响范围扩大。预计在完全采动情况下，地表下沉系数超过1。在地表移动的整个过程中，活跃阶段占总时间的53.4%，下沉量则占到总下沉量的91.3%，而由厚松散层土体固结引发的衰退阶段虽然下沉量小，但持续时间较长。工作面的最大下沉速度滞后距为182米。这些发现揭示了在厚松散层区域进行煤层开采时，地表表现出对采动的敏感性、下沉速度快、下沉剧烈、下沉系数高以及地表移动衰退时间长的特点。" 在煤炭开采过程中，地表沉陷是一个重要的环境和工程问题，直接影响到土地利用、建筑物安全以及生态环境。本研究关注的是厚松散层条件下的开采，其中的“厚松散层”是指覆盖在煤层上方的一层结构松散、承载能力低的土壤层。这种地质条件下，开采活动会引发显著的地表变形，表现为下沉曲线的动态变化，即地表随时间的沉降模式并非线性，而是呈现出复杂的动态特性。 地表最大下沉速度是衡量地表沉陷速度的一个关键指标，本研究中达到24.5 mm/d，说明地表变形速率快，对地表建筑物和基础设施构成威胁。此外，最大下沉速度的滞后距（182米）意味着开采活动的影响不会立即反映在地表，而是在一定距离后才显现，这对预测和防范沉陷灾害具有重要意义。 地表移动变形的持续时间分为活跃阶段和衰退阶段。活跃阶段下沉量大，占总下沉量的大部分，说明开采初期地表变形剧烈；而衰退阶段虽然下沉量小，但由于持续时间长，可能会导致地表长时间处于不稳定状态，对环境和设施的长期影响不容忽视。 地表下沉系数是指开采后的地表下沉值与开采深度之比，本研究预计其可能大于1，这表明开采活动对地表的影响远超预期，可能需要采取更严格的地表保护措施。 这项研究强调了在厚松散层条件下开采煤层时，必须充分考虑地表移动变形的特殊性和复杂性，以便制定有效的防治策略，减少对地表环境和建筑物的危害。未来的研究可以进一步探索如何优化开采方法、采用地表保护技术，以降低这种特殊地质条件下的沉陷风险。