地表沉陷预测与控制的地层结构控制假说

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1、 粉刊 2 0 0 1 年9 月 矿山洲1 MIN E S UR VE YI NG S u P S ep.2 0 0 1 地表沉陷预侧与控制的地层结构控制假说 徐乃忠 ( 煤炭科学 研究总院 ) 摘委 该丈 足国家 杰出 青 年科学 基金资 助项目 一一 地表沉陷 预测与 控制和 1 9 9 9年 度科学 技 术 部 科 研 院 所 技 术 开 友 研 究 专 项资 金资 助 项目 一 一 矿区 采 动 减 沉 技 术 的 钾 分 研究 成 果， 在 研 究中 发现，无论足地表沉陷的 预侧与控制都与地层结构有关， 并由 此提出了 地表沉陷 预测与控 制的地层结构控制假说. 关 健调 地表沉陷、

2、地 层 结 构、 社 制 论 1 引言 无论进行什么创作， 之 都 离 不 开 周 菌 的 称 境 . 在 地 表 沉 陷 预 铡 与 控 制 的 深 入 研 究 中 ， 发 现 地 层 结 构 对 地表沉陷的预铡与控制起着决定性作用，其影响控制了 地表沉陷的 规律及应用技术的效果，为此， 作者 对地层结构的影响进行了分门别类的 研究，提出了地表沉陷预测与控制的地层结构控制假说。 分三大部 分简述地层结构控制假说的理论依据和实践检验。 2 地层结构分类 煤矿地层一般为沉积岩层， 沉积岩层是地壳表层环境中形成的岩层。 沉积岩的 特征主要有: 层状构 造 及 层 理 、 层 面 构 造 、 笙 物

3、 化 石 、 结 核 及 颜 色 等 . 而 沉 积 岩 最 明 显 的 特 征 是 具 有 层 状 构 造 ， 岩 层 之 间 的 层面称为界面， 而两个层面之间还有更细微的成层现象， 这就是层理。 因此。 沉积岩可看成是层状岩层。 沉积岩由于形成的地质年代和环境的 不同。 岩性存在千差万别。一般将地层分为松散层 ( 也叫冲积 层、表土层) 和基岩，根据基岩的 岩性， 将基岩分为软弱、中硬、 坚硬三大类. 根据软弱、中 硬、坚硬 岩层的多少将地层分为全软型 ( 如龙口 矿区等) ， 全硬型 ( 如南桐矿区 等) ，软、 硬结合中硬型，我国华 东、华北大部分矿区属于此类。 如充州、大屯等矿区。

4、而软、 硬结合型岩层，按岩层的 位里特点，可将 地层分为上软下硬型。上硬下软型，以 及软、 硬交替沉积型等。 3 地层结构控制论之地表沉陷预测 地表沉陷预测的方法很多，有理论方法、有经验方法。理论方法把岩体抽象为某个数学的、力学的 或数学 力学的理论模型，按照这个模型计算受开采影响的地表沉陷 ( 包括移动、变形和应力的分布 情况) 。 经验方法主要是基于大里的开采沉陷实测资料， 通过对实侧资料的数据处理， 确定预计开采沉 陷的函数形式 ( 解析公式，曲 线或表格)和计算预计参数的经验公式。 目 前国内 应用较为广泛的概率积分法是属于理论、 经验法的综合， 其预计模型是有理论依据的， 而 预计时

5、所用的参数又来源于实际资料的数学分析。该方法的合理正确应用受地层结构控制论的 影响。如 新近提出的预计模型修正、 预计参数修正，都受地层结构的 控制. 只有分清了 地层结构的控制影响， 才 能得出正确的预计结果。 4 地层结构控制论之地表沉陷控制 控制地表沉陷的 方法很多，有部分开采、充填开采、协调开采等，每种方法都受地层结构控制，离 开地层结构研究控制方法必然失败。， 部分开采技术有条带开采、房柱式开采等，该技术的应用必须分清地层结构，通过对地层结构的分 析， 才能得出最优的开采方案 ( 参数) 。 充填开采技术有工作面后方采空区充填，采场祖岩离层充坡等， 这种方法受地层结构控制的作用更 明

6、显，通过多年的研究和实践，作者提出了搜岩离层充填的控制层理论。 协调开采技术同样受地层结构的制约，在选择协调开采的技术参数时.必须考虑地层结构特性。 由 上面的分析可知. 地表沉陷 控制的地层结构论是控制地表沉陷的理论基础。( 下 转 第”页 ) 增刊2 0 0 1 年9月 移动等值线、水平变形等值线图形. ( 2 )绘制等值线图计算，在这里只是形成 形。应进入A U T O C A D 系 统来完成: 3 、 5 库的 清理 A U T O C A D需要的其扩展名为 D X F的文件，如需形成图 本系统设置了对工作面预计参数库、工作面角点坐标 库、预计离散点坐标库及预计结果库的清理 ( 即

7、删除功 能) ， 土要用于 删除无用的数据。 对于同一个煤矿的离散 点坐标库来讲，由手不同的预计编号 代码) 。可能所预 计的离散点均相同，这样不必对每个预计编号 ( 代码) 重 复输入一套离散点坐标， 可在离散点坐标库中 采用更改预 计编号 ( 代码)的办法，以减少输入数据的工作量。 卜一 尸 涅女 隘污 人甲 - 峨_一 火 炭 丫长魁 芬 六 尹 丫 殊 丫 补 祥 口) 劣1 /、 一 一 c l一 、 、 长一 过 形成计算用数据文件请选株愉入以下数据图4 工作面显示 预 计 代 码 万 石 1级 一 开 玩 . _.: s t 移d I R A it W H i C f 面 T 4

8、厂下 1翻 眺 入 计 阵 的 工 作 面 绍 南 号厂 4 0 . 参 加训 谭助下 作面i v 入结束 后 技形成致据文件截! 图 6 参考文献 1 . 干 遗南 高均海 1 9 9 2 . 0 4 2 . 干世道 高均海 T横道 煤矿测徽信息管理系统 ! .一 .闷 如r) 卜一I 卜1 I _ 厉蠢氯、 戈 、 一 ! _ 做一又州耀毅 登熟一 .l 卜 盆之三 井二之三刃民二二二二二， ， 巨曰 ， 了巴 七竺份福孟) _ 喂 0 1-( d 黝F尸 J尸 续 、 准肇翼笋 /州 . 、一 J 一一副 乙 图， 下沉等值线 岩移 (二下” 采煤) 信息管理系 统 1 9 9 5 .

9、0 5 3 . 刘瑞新 汪远征 V i s u a l F o x P r o 6 . 0中 文版教程 1 9 9 9 . 0 6 ( 卜 接弟3 6 狱) 5地层结构控制论假说 地表沉陷预测与控制的 制约因素为地层结构， 地层结构分类研究是地层结构论的前提: 地表沉陷预 im 方 法 的 命 ( 理 论 基 础 ) 和 参 数 受 地 层 结 构 影 响 : 地 表 沉 W, Y 制 技 术 的 应 用 受 地 层 结 构 的 制 约 。 因 此 地层结构论是 地表沉陷预铡与 控制的理论升华。 结语 作者通过近年的 理论探索和多年的一 I 程实践， 试将开采沉陷研究上升到一个新的理论高度， 现提出 地表沉IM预测与 控制的地层结构论假说， 进一步发展、完善上升为地表沉陷预计与控制的地层结构控制 理论。