1、煤矿开采地表沉陷预测与生态影响评价摘要：贵州作为煤炭资源较为丰富地区之一，地下埋藏的煤层开采以后，上覆的岩层将由于失去支撑而产生移动，且由上而下依次形成垮落带、裂缝带和弯曲下沉带，由下至上波及到地表，开采过程中地下水的疏干将加剧这一过程，矿区的岩层移动甚至地表的塌陷是井工法采煤特有的环境破坏问题。因此对矿山地表沉陷的进行预测，生态环境进行评价，使矿山企业减少了对土地及生态环境的破坏，同时对生态文明建设也具有重要意义。 关键字：煤矿；生态环境；地表沉陷 中图分类号： X752 文献标识码： A 文章编号： 0、矿井概况 马幺坡煤矿位于贵州平坝县乐平乡，距平县城 28km。井田可采煤层4 层(M8
2、、M9、M12、M14 煤层)，平均总厚度 5.54m，煤层倾角410，煤层结构简单，属于稳定煤层。采用斜井开拓方式。通过采用 LOS 卫星多光谱影像，利用 REGION MANAGER 处理软件编制评价区 1/50000 生态图件，并进行数据统计。该矿属于贵阳安顺石灰岩山原常绿栎林常绿落叶混交林及石灰岩植被小区。土壤为石灰土和黄壤。该区水土流失类型以水力侵蚀为主，水土流失侵蚀方式为面蚀，属中度流失区。项目区平均土壤侵蚀模数为 1557t/(km2.a)，允许土壤侵蚀模数500t/(km2.a)，土壤侵蚀以轻度侵蚀为主。 1、地表沉陷预测模式与参数确定 覆岩沉陷的状况，受覆岩性质、煤层赋存条件
3、、开采深度、采煤方法及地表地形地貌的直接影响。采用概率积分法进行预测，利用中国矿业大学开发的矿区沉陷预测预报系统 hpMSPS 软件进行计算。 (1)地表移动变形预测模式 采用概率积分法作为预测地表移动与变形的模式，其变形与移动的最大值分别由下式计算5。 最大地表下沉值 Wmax=q?m?cos(mm) 最大地表倾斜值 imax= Wmax /r(mm/m) 最大地表曲率值 Kmax=1.52Wmax /r2 (10-3/m) 最大水平移动值 Umax=b?Wmax (mm) 最大水平变形值 max=1.52 b?Wmax /r (mm/m) 式中：m煤层法线采厚，m；q下沉系数；煤层倾角；
4、b水平移动系数；H开采煤层距地表垂深(采深)，m； r主要影响半径，r=H/tg ，m；tg主要影响角正切； (2)地表移动参数的确定 马幺坡煤矿煤层倾角 59。开采后地表沉陷预测采用矿区沉陷预测预报系统 hpMSPS 软件中中开采缓倾斜煤层(15)地表下沉盆地移动和变形值计算公式中的地表移动与变形的线积分公式对不同区段进行预测。 下沉系数 q 初次采动：P = 0.33，D=1.31，覆岩属中硬性质，q =0.615；q 重=0.735。 主要影响角正切：tg =(10.0038)?(D+0.0032H)； 主要影响半径： = H/tg，m； 水平移动系数：b = 0.32； 拐点偏移距：S
5、 覆岩属中硬性质，其拐点偏移距 S = 0.177H； 影响传播角： = 900.68； 2.地表沉陷预测结果 马幺坡煤矿矿区地形起伏中等，地势总体北西及中部较高，南东部较低，海拔高程+1220m+1513m，高差 293m。当地下煤层开采后，预计地表不会出现规则的移动盆地。矿井开采标高内可采煤层 4 层(M8、M9、M12、M14 煤层)，由于马幺坡煤矿最低开采标高为+1100m，开采煤层厚度 5.54m，在连续采动的综合影响下，预计地表将出现较大的沉降和变形。 根据矿井开拓方式，矿区浅部采深 50m，深部采深 300m。根据煤层开采厚度、采深及预测参数，计算出首采区、全井田煤层开采后产生的
6、地表移动变形最大值。 预测结果表明马幺坡煤矿全部可采煤层开采后最大下沉值4041mm，最大水平移动值为 1285mm，最大倾斜值imax=151.8335.79mm/m，最大曲率值 Kmax=8.670.48(10-3/m)，最大水平变形值 max=73.417.3mm/m。对于同一煤层，随着深度的增加其 根据煤层块段分布来看，可采煤层大部分的采深达到一定深度，地表变形将以连续变形为主，在矿区浅部地段将出现台阶状裂缝、漏斗状塌陷坑等非连续变形。 随着采煤工作面的推进，在上覆岩层中依次形成冒落带、裂缝带、弯曲下沉带并传递到地表，使地表产生移动变形。马幺坡煤矿经计算地表移动变形最早开始时间为 0.
7、16 月，最晚为 0.64 月。 3、地表沉陷的生态影响评价 地表沉陷对地表形态和自然景观的影响主要局限在采空区边界上方的局部范围内。开采引起的地表下沉量相对于地表本身的高差要小得多，开采产生的地表裂缝，会对原始地貌产生一定破坏，但其影响较小。对于位于沉陷区边缘，特别是地表下沉引起的倾斜和原始地形本身倾斜方向一致时，该区域内较大的乔木可能会产生较明显的歪斜现象。为使矿山企业减少了对土地及生态环境的破坏，及时对地表沉陷进行预测，同时为生态文明建设也具有重要意义。 参考文献: 1 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程M.北京：煤炭工业出版社，2000.6 2 铁道部第一勘测设计院主编.铁路工程地质手册修订版M.北京：中国铁道出版，1999； 3 Jone T.Z.阿巴拉契亚矿区一方柱式开采矿井的地表下沉观测结果同几种地表下沉观测方法的结果的比较分析J.The 27th US Symposium on Rock Mechanics，1986，3：291296； 4何国清，杨 伦，凌赓娣，等.矿山开采沉陷学 M.徐州:中国矿业大学出版社，1991.
