山区煤矿采空区地表残余移动变形规律研究

The residual deformation of Mountain goaf ground surface is a new topic in the field of mining subsidence. Based on the existing observational data, the movement and deformation of different points due to mining is analyzed at different time intervals, and the transfer process and the influence factors of residual movement and deformation can be analyzed. Looking for some of the existing surface observation stations established measuring point in the past , to make the necessary observations to obtain measured data , the relationships mountain coal surface mining goaf residual movement and deformation of the duration and mining conditions and other factors can be built, thereby a prediction formula and method of surface residual deformation duration can be established. The use of different surveying and mapping in the old goaf surface topography, elevation changes the previous installation of surface observation station of the same old goaf area from the macroscopic analysis, by comparing the changes of regional elevation values obtained by the regional subsidence basin, and number of observations that according to compare, this regional residual subsidence, the residual subsidence value analysis of mountain coal mining goaf residual deformation. Combined with numerical analysis ,similar material simulation test and the existing relevant theoretical analysis, the mountain coal mining goaf prediction model of residual movement and deformation can be established. The research of this project can provide theoretical guidance and scientific basis for the Mountainous Old Goaf surface construction, is of great practical significance.

山区老采空区地表残余移动变形是开采沉陷领域中的新课题，本项目拟通过已有的现场观测资料，分析不同时间间隔内、不同点的移动变形规律，从而分析移动变形的传递过程，研究山区煤矿采空区地表残余移动变形的影响因素及规律。通过对以往所建立的地表观测站现存测点的观测，获取实测资料，建立山区煤矿开采采空区地表残余移动变形的持续时间与开采条件等因素的关系，由此建立地表残余移动变形持续时间的预测公式和方法。利用不同时期测绘的老采空区地表地形图，从宏观区域上分析以往布设地表观测站的同一老采空区地表的高程变化情况，通过对比区域高程值的变化得到这一区域的下沉盆地，并与当年的观测数据相比较，得到这一区域内残余下沉值，并结合数值分析、相似材料模拟实验和现有相关理论进行分析，建立山区煤矿开采采空区地表残余移动变形的预计模型。本项目的研究可以为在山区老采空区上地表进行建设提供理论指导和科学根据，具有重要的现实意义。

本项目建立了2个地表移动观测站并进行了系统观测，进行了地表移动规律分析和地表移动参数求取。收集了古交、阳泉、大宁等矿区以往地表移动观测站数据及相关资料等，实地寻找了地表移动观测站遗留观测点并收集相关资料分析。采用了大宁矿区的D-InSAR数据与大宁矿实测资料，进行了地表残余变形分析试验。开展了相似材料模拟实验，对变形监测实验的结果进行了分析。.通过建立的地表移动观测站资料分析，取得了煤层开采过程中的动态参数，沉陷稳定后的移动与变形参数、山区地表移动预计参数，地表移动向量在不同地貌中的变化和经验公式等。.通过相似模拟实验得到：在工作面停采之前，风化层的下沉变化和下沉速度变化幅度都比较大；在停采后，风化层趋于稳定，下沉和下沉速度变化量很小且变化缓慢，即残余变形量很小且很缓慢；残余变形不会对风化层的下沉曲线的形状产生大的变化。工作面开采后地表残余变形分为两部分：一是在开采边界处，由于煤柱在外界扰动或本身变形作用下失去支承作用，使得在开采边界处的上覆岩层悬顶产生垮落并逐渐压实，从而使拐点附近的地表点达到开采厚度时引起的移动变形量，由于在采空区范围内的移动变形量已非常充分，因而残余移动变形量在拐点附近最大。二是由于垮落岩体逐渐压实而形成移动变形量，也就是下沉盆地平底区对应上覆岩层垮落岩块压实产生的移动变形量，这部分移动变形量与常规移动变形量的分布相似，但其量值只相当于常规移动变形量的10%左右。.通过对西曲、嘉乐泉、阳泉等矿区的观测站移动变形资料进行详细处理和分析，得到结论如下：地表点的残余移动量的变化趋势比较缓慢，其残余移动量占开采厚度的比重也较小，特别是在开采面积较为充分的采空区，残余移动量很小。当开采面积达到一定后，基本达到充分采动的地表点，在随后的开采过程中,其下沉和水平移动的变化量都很小，剔除开采产生的裂缝影响，其变化量小于采厚的5%，因而总体上可以认为地表点残余移动变形量不超过采厚的15%。.根据研究矿区提供的基础资料，计算相关观测站的地表移动变形值，做出有关研究对象的相关曲线图，分析研究矿区的观测点停采后或基本稳定后移动变形数据，初步得到山区煤矿开采后残余下沉的Logistic数学模型，并对公式中的系数取值进行了分析。