【摘 要】
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煤矿开采将会带来一系列环境地质问题,其中地表沉陷是矿区开采造成严重灾害之一,为此深入研究矿井地下开采所引起地表的沉陷规律,这对煤矿安全开采以及减少因矿山开采造成的损害将具有实际意义。目前煤炭资源的开采已经向深部逐渐延伸,深部开采沉陷规律具有重要现实意义。随着深部开采地质环境逐渐复杂化,地表移动变形监测方法与技术也需更加智能化与精确化,其地表沉陷规律有待进一步研究。本文以具体煤矿为研究对象,首先在矿
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51904141）“矿井深部防水煤柱超低摩擦滑动型冲击地压机理研究”； 国家自然科学基金资助项目（U1908222）“冲击地压矿井自适应防冲巷道液压支架设计理论与方法研究”；
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煤矿开采将会带来一系列环境地质问题,其中地表沉陷是矿区开采造成严重灾害之一,为此深入研究矿井地下开采所引起地表的沉陷规律,这对煤矿安全开采以及减少因矿山开采造成的损害将具有实际意义。目前煤炭资源的开采已经向深部逐渐延伸,深部开采沉陷规律具有重要现实意义。随着深部开采地质环境逐渐复杂化,地表移动变形监测方法与技术也需更加智能化与精确化,其地表沉陷规律有待进一步研究。本文以具体煤矿为研究对象,首先在矿区地表以传统方法进行实地观测,并联合InSAR、UAV-LiDAR技术获取研究区地表移动变形数据,得到研究区地表沉陷规律;根据3-15采区资料运用ABAQUS数值模拟软件建立模型,模拟多工作面不同开采顺序条件下地表沉陷情况,得出以下结论:（1）结合InSAR、UAV-LiDAR以及传统测线法三种技术监测某矿3-1501工作面开采引起的地表沉陷,三者结合可以获得研究区完整且精度高的地表沉陷盆地。截止12月4日,地表出现下沉盆地,距切眼大约550m处为下沉盆地中心,形成以最大下沉点为中心,走向方向长为800m、倾向方向上长为300m的椭圆似的边界盆地,由盆地中心向外扩散,下沉量逐渐降低。（2）运用ABAQUS软件对某矿3-1501工作面地表移动进行了数值模拟,随着开采工作面的推进,采空区范围增大,当采空区对地表影响增大到一定程度后地表发生沉陷及变形。地表产生最大下沉点处均为采空区上方中央位置,并且下沉曲线关于采空区中央最大下沉点对称,地表最大下沉值随工作面推进而增加。在不同推进长度下,越远离采空区中央上方,地表沉降越不明显。并且模拟结果与地表沉陷实测结果比较,可以验证数值模拟的准确性和可行性。（3）分析了不同工作面开采顺序对地表沉陷特征的影响,利用ABAQUS分别建立了顺序开采、间隔一个工作面开采、间隔两个工作面开采、间隔三个工作面开采以及相对开采五种情况下的数值模拟。3-15采区不同开采顺序造成地表沉陷情况不同。相对开采顺序的地表沉降值最少,达到368.28cm。在相邻工作面开采影响下,地表的沉陷变形规律存在特殊性采空区范围中心的地表沉降与水平位移均呈现非对称分布。顺序开采形成的地表沉降值300cm以上的下沉盆地最大,走向方向上3000m,倾向方向上为2000m。通过比较分析发现,间隔三个工作面开采造成地表沉陷量较其他顺序开采较少。本研究通过结合不同监测技术对开采沉陷规律研究,对地表沉陷规律的研究更加细致准确,为开采沉陷监测与预测提供一定帮助,同时对于所选取的矿区及类似条件矿区的安全采煤等具有较为重要的参考价值。
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