1、浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应机理与工程实践【摘要】 基于西部煤田浅埋深且冲沟发育、地表生态极其脆弱的特点,提出了井下保护性开采与地表生态环境防治相互响应的机理,以解决浅埋煤田大规模开采与极脆弱生态系统保护之间的矛盾。综合采用物理模拟、数值模拟、理论分析及现场实测的方法,对覆岩移动特征及裂隙发育规律、浅埋煤层保水开采机理及其技术适应性分类、地表生态采动适应性规律和生态功能圈构建理论进行了分析,并成功应用于工程实践。主要研究成果如下:(1)提出了浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应机理,并成功应用于工程实践。将城市生态功能圈理念引入荒漠化矿区生态治理中,基于地表生态采动适应性规律和井下保水开采
2、机理,以被人工调控与导向演替、林分结构优化等为技术支持,形成了以植物措施为主的外围防护圈构建技术、以采前预防、采中保水及采后修复为手段的周边常绿圈保障技术和中心美化圈园林化建设技术,实现井下开采与井上防治相互响应。(2)初步形成了西部矿区常规浅埋煤层开采覆岩移动型式判别体系。基于常规浅埋煤层条件下覆岩与关键层同步下沉且裂隙发育受控于关键层移动的典型特点,建立了关键层初次破断和周期破断时的结构力学模型;基于关键层的结构稳定性,构建出关键层破断型式的四种判别. 更多还原【Abstract】 Based on the typical conditions of western coalfield c
3、haracterized by the shallow coal seam, the developed gully and the extremely fragile ecological environment, the mechanisms of the mutual response between protective underground mining and sur-face environment protection were present to reconcile the contradictions between the large-scale undergroun
4、d mining and the fragile environment protection. Physical simulation, numerical simulation, theoretical analysis and field observation were conduc. 更多还原 【关键词】 浅埋煤层； 保水开采； 冲沟； 生态保护； 相互响应；【Key words】 shallow coal seam； aquifer-protection mining； gully； ecosystem pro-tection； mutual response； 摘要 6-7 Ab
5、stract 7-8 Extended Abstract 9-17 图清单 17-25 表清单 25-27 变量注释表 27-29 1 绪论 29-45 1.1 问题的提出 29-31 1.2 国内外研究现状及分析 31-41 1.3 研究目标与研究内容 41-43 1.4 论文的创新点 43-45 2 神东矿区地质条件特征与地表生态环境概况 45-53 2.1 神东矿区概况 45-46 2.2 矿区地质条件概述 46-48 2.3 覆岩物理力学性质 48-49 2.4 矿区典型地质条件分类 49-51 2.5 矿区地表生态特征 51-52 2.6 本章小结 52-53 3 常规浅埋煤层开采覆
6、岩活动特征及裂隙发育规律 53-93 3.1 常规浅埋煤层开采覆岩移动及裂隙发育规律 53-63 3.2 覆岩采动裂隙发育分带（区） 63-67 3.3 常规浅埋煤层开采覆岩结构稳定性分析 67-90 3.4 常规浅埋煤层覆岩移动型式预测 90-92 3.5 本章小结 92-93 4 隔水层采动保水性能演化规律及保水开采机理 93-119 4.1 神东矿区地表环境的合理生态水位 93-94 4.2 隔水层采动保水特性 94-100 4.3 隔水层采动台阶下沉型保水性能演化规律 100-107 4.4 隔水层采动连续下沉型保水性能演化规律 107-109 4.5 浅埋煤层保水开采机理及主要技术
7、109-117 4.6 本章小结 117-119 5 冲沟下浅埋煤层开采覆岩移动特征及其保水机理 119-143 5.1 冲沟下浅埋煤层开采覆岩移动特征及裂隙发育规律 119-121 5.2 冲沟下浅埋煤层开采来压步距计算 121-124 5.3 冲沟下浅埋煤层开采坡体结构稳定性力学分析 124-132 5.4 冲沟下浅埋煤层开采工作面支护阻力确定 132-134 5.5 向沟浅埋煤层保水开采机理 134-139 5.6 背沟浅埋煤层保水开采机理 139-141 5.7 本章小结 141-143 6 浅埋煤层保水开采技术适用性分类 143-153 6.1 浅埋煤层保水开采影响因素 143-14
8、5 6.2 常规浅埋煤层保水开采技术适用性分类 145-150 6.3 冲沟下浅埋煤层保水开采技术适用性分类 150-152 6.4 本章小结 152-153 7 地表生态环境采动适应性规律 153-167 7.1 井下采动对土壤质量的影响规律 153-156 7.2 井下采动对地表植被根系的影响 156-158 7.3 矿区地表典型植被根系特征 158-162 7.4 矿区地表植被采动适应性 162-166 7.5 本章小结 166-167 8 浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应工程实践 167-189 8.1 生态功能圈构建原理与及基础技术 167-171 8.2 外围防护圈构建技术及工程实践 171-173 8.3 周边常绿圈构建技术及工程实践 173-185 8.4 中心美化圈构建 185-186 8.5 工程实践效果 186-187 8.6 本章小结 187-189 9 主要结论 189-191 参考文献
