基于GIS的煤矿地表沉陷规律研究及其生态影响分析 ——以内蒙古鄂尔多斯市矿区为例

论文摘要

开采沉陷规律的研究对国民经济的发展和人民生活的提高都有着重要的意义。为了能最大限度的减少由于开采沉陷而造成的损失,必须研究开采沉陷的规律及控制技术,以便能够对开采过程中将会出现的沉陷状况有一个正确的预测,对开采将造成的生态环境做出正确的影响评价。在过去的几十年中,我国的开采沉陷工作者在这些方面形成了一套较为完善的开采沉陷理论,有关开采沉陷预计、规律研究、分析等方面的计算机软件也取得了很大的成绩。GIS在我国的许多行业中已经得到了广泛的应用,但是在矿山开采沉陷方面的研究还很不够,而GIS所具备的优势特点将会大大提高矿山开采沉陷软件开发的质量。本文以内蒙古鄂尔多斯矿区开采沉陷观测资料为基础,总结了国内外现有的开采沉陷控制技术,对鄂尔多斯矿区开采沉陷控制技术及规律作了深入的研究,将模矢法应用于求取开采沉陷预计参数,解决了任意形状工作面开采的实测资料求取参数的问题;并对曲线拟合精度进行了研究,提出了评定拟合质量的标准和计算方法。包括综合考虑拟合的模型误差和偶然误差的联合影响,论证了拟合方程优选的标准。同时本论文还将对鄂尔多斯矿区开采沉陷的生态影响进行分析,并提出改善开采沉陷区生态环境的对策。

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摘要

ABSTRACT

一、绪论

（一）选题依据

（二）鄂尔多斯矿区概况

1 矿区简介

2 地表水文情况

3 地质概况

4 煤层情况

（三）地理信息系统研究现状

1 地理信息系统的定义及应用

2 地理信息系统的特点

3 GIS在地表沉陷研究中的优越性

4 GIS在环境研究中的优越性

（四）本文研究的主要内容及结构组织

1 主要研究内容

2 本文的结构组织

二、开采沉陷控制及预计研究现状

（一）开采沉陷的基本概念及现状

1 开采沉陷的概念

2 影响开采沉陷的因素

3 开采沉陷的危害

4 我国开采沉陷的现状

（二）开采沉陷预计的基本概念及研究现状

1 开采沉陷预计的基本概念

2 开采沉陷预计的内容

3 开采沉陷预计理论的研究现状

4 开采沉陷预计的非连续介质理论

5 开采沉陷计算方法

6 开采沉陷预计的研究现状

7 目前开采沉陷研究中存在的问题

（三）开采沉陷损害控制方法

1 井下采取的主要方法

2 煤层部分开采

3 多工作面联合开采

4 移动边界协调开采

5 井上采取的主要方法

三、鄂尔多斯矿区地表移动角量分析

（一）地表移动角量参数的确定

1 边界角的确定

2 移动角的确定

3 裂缝角的确定

4 最大下沉角的确定

5 超前影响角的确定

6 最大下沉速度滞后角的确定

（二）鄂尔多斯矿区地表移动变形角量

1 移动变形角量

2 地表移动变形角量特征分析

四、鄂尔多斯矿区地表移动变形预计参数分析

（一）地表移动变形预测参数的求取方法

1 利用特征点求参

2 曲线拟合法求参

3 空间问题求参

4 正交试验设计法求参

5 求参准则的讨论

（二）曲线最佳拟合的方法

1 基本理论

2 拟合实例

（三）鄂尔多斯矿区各种开采方法地表移动变形计算参数

1 走向长壁垮落法

2 水砂充填方法

3 条带法开采

4 唐家会二矿矿扭岩离层带注浆充填

5 井下垒矸石带充填

6 煤层地下气化

（四）地表移动变形持续时间和最大下沉速度

1 地表移动变形的持续时间

2 地表移动点最大下沉速度

五、矿区开采沉陷的生态环境影响

（一）地表沉陷对地表形态、地形地貌的影响

（二）地表沉陷对地面村庄建筑物的影响

（三）地表沉陷对水文状态的影响

（四）地表沉陷对土壤的影响

1 地表沉陷与水土流失

2 水土流失预测

（五）地表沉陷对植被的影响

1 供水状况改变对植被的影响

2 土地破坏对植被的影响

（六）地表沉陷对公路、铁路、河流与输电线路的影响

1 公路

2 铁路

3 河流

4 输电线路

六、改善开采沉陷区生态环境的对策

（一）合理进行矿山开采规划

1 合理采区划分及巷道布置

2 合理布置各矿层开采边界的位置

3 干净回采

4 采取部分矿层开采措施

（二）工程修复措施

1 水土流失防治措施

2 不良地质现象的防治

（三）生态恢复与补偿措施

1 矿山植被补偿的生态功能当量

2 沉陷区耕地和林地破坏的补偿方案

3 开采沉陷区土地复垦及生态综合整治方案

七、结论与展望

（一）主要结论

（二）展望

致谢

参考文献

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