宁东煤田采煤沉陷地质灾害规律研究

论文摘要

采煤沉陷是一门综合性较强的边缘研究领域,涉及探矿、采矿、工程地质与水文地质、岩土工程、测量、数学、力学、建筑结构等学科知识,目前国内外对采煤引起的沉陷等典型地质灾害的研究已取得了突出成就,但由于受采煤沉陷地的地质背景、采矿方法、水文条件等多方因素决定,结合当地实际条件进行采煤沉陷规律研究和预测难度较大。近年来,开采沉陷也受到各国技术人员和政府的重视,并进行了大量的研究。特别是经过近一百多年来发展,采煤沉陷正逐渐成为一门学科,并经历假说与推理阶段、现场实测与规律认识阶段、预测方法和预测理论建立及实际应用三个时段。论文在总结原有采煤沉陷方面研究成果的基础上,结合国有大型企业宁夏煤业集团宁东煤田的实际,系统研究了宁东煤田采煤引起的沉陷地质灾害现状、灾害损害程度评价、灾害动态发展规律观测与流变特性、采煤沉陷数值模拟计算、宁东采煤沉陷发展规律与趋势预测等问题,提出了宁东煤田采煤沉陷地质灾害防治与保护的科学措施。本文在借鉴已有研究成果的基础上,重点研究了以下几个方面问题: (1)宁东煤田采煤沉陷地质灾害现状与灾害动态发展规律研究。 (2)宁东煤田采煤引起的地表沉陷数值模拟规律研究。 (3)宁东煤田采煤沉陷发展变化规律和特性研究。 (4)宁东煤田采煤地质灾害损害程度分析与风险评价研究。 (5)宁东煤田采煤沉陷灾害变化趋势稳定性分析与预测研究。 (6)宁东煤田采煤地质灾害防治与保护措施研究。 本文在利用数值模拟和随机介质理论、灾害评价理论、灾害预测等理论基础上,指出采煤沉陷规律因不同地点而具有各自特殊性,并取得如下成果。 1)论文在回顾采煤沉陷理论发展状况的基础上,分析了宁东煤田采煤引起的地质灾害种类、矿区地质概况、矿区地质构造与水文地质状况,对采煤引起的损害进行归类研究,提出了适合宁东煤田采动工作面覆岩破坏与动态沉陷的观测方法,利用数值模拟分析研究了采动工作面覆岩对地表沉陷的影响,并研

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 课题研究历史与现状
• 1.2.1 开采沉陷理论发展回顾
• 1.2.2 假说与推理阶段
• 1.2.3 现场实测与规律认识阶段
• 1.2.4 预测方法和理论建立及实际应用阶段
• 1.3 论文的主要思路与研究内容
• 1.3.1 主要思路
• 1.3.2 论文主要研究内容
• 2 宁东采煤区沉陷地质灾害现状
• 2.1 宁东采煤区地质灾害的种类
• 2.2 宁东采煤区的地质简况
• 2.2.1 地质情况
• 2.2.2 宁东采煤区地层简况
• 2.2.3 宁东采煤区区域地质构造简况
• 2.2.4 宁东开采区水文地质简况
• 2.2.5 宁东开采区煤层与煤质简况
• 2.2.6 其它开采技术条件
• 2.3 宁东采煤区的开采状况
• 2.3.1 磁窑堡矿区
• 2.3.2 石沟骚矿区
• 2.3.3 采煤地质灾害引起的损害调查
• 2.4 灵新矿—试采工作面的覆岩破坏和动态沉陷观测
• 2.4.1 灵新矿—试采工作面覆岩破坏监测方法应用对比研究
• 2.4.2 试采工作面上覆岩层岩性对沉陷影响的数值模拟分析
• 2.4.3 灵新矿—试采工作面地表动态沉陷的流变特性
• 3 随机介质理论基础
• 3.1 随机介原理论简介
• 3.2 水平成层介质的单元盆地
• 3.2.1 单元盆地的下沉
• 3.2.2 单元盆地的水平移动
• 3.3 任意水平开采时的地表移动与变形
• 3.4 岩体内部的移动规律
• 4 宁东地下采煤引起地表沉陷的数值模拟计算
• 4.1 数值模拟计算理论与方法
• 4.2 数值模拟计算模型
• 4.2.1 基本数学模型
• 4.2.2 地表任意点的移动变形预计式
• 4.3 数值模拟计算规则
• 4.4 数值模拟计算内容
• 4.5 计算参数反演模拟计算
• 4.6 数值模拟计算成果
• 5 宁东采煤沉陷的基本规律与特点
• 5.1 采煤区地表动态沉陷变形的三个阶段与规律
• 5.1.1 下沉发展阶段
• 5.1.2 充分下沉阶段
• 5.1.3 下沉衰减阶段
• 5.2 宁东采煤区地表沉陷的基本特点
• 5.3 宁东采煤区沉陷的特殊性
• 6 宁东采煤地质灾害状况与损害程度风险评价
• 6.1 宁东采煤沉陷状况
• 6.2 地表沉陷等灾害对矿区损害程度分析
• 6.3 采煤引起的地质灾害评价研究
• 6.3.1 采煤引起的地质灾害评价方法
• 6.3.2 采煤引起的地质灾害风险评价体系
• 6.3.3 采煤引起的地质灾害风险评价类型
• 6.3.4 采煤地质灾害风险评价实施过程
• 7 采煤区未来地表沉陷趋势预测
• 7.1 采煤区采煤沉陷稳定性分区的原则
• 7.2 采煤区未来沉陷趋势的分析
• 7.2.1 小（古）窑采空区稳定性分析
• 7.2.2 受重复采动影响仍在活动的沉陷区
• 7.2.3 非稳定沉陷区位置确定
• 7.3 采煤区未来沉陷规律预测
• 7.3.1 宁东采煤区采煤沉陷的分形特征及其预测
• 7.3.2 宁东采煤区采煤沉陷因素与规律
• 8 宁东煤田地质灾害防治与生态保护措施
• 8.1 宁东煤田地质灾害的防治原则与措施
• 8.1.1 地质灾害的防治原则
• 8.1.2 宁东采煤引发的主要地质灾害的治防措施
• 8.2 矿区内的生态环境保护与治理
• 8.2.1 矿区内的生态环境保护
• 8.2.2 矿区内的土地荒漠化治理措施
• 9 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 展望
• 主要参考文献
• 致谢
• 作者简历