巨厚松散層下開采地表下沉的影響因素分析

李青海，張存智，李開鑫，于勝文，曹有勛，楊 濤

(1.山東科技大學(xué) 能源與礦業(yè)工程學(xué)院,山東 青島 266590；2.山東科技大學(xué) 測繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590；3.鄂托克前旗長城六號礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引 言

當(dāng)煤炭資源被采出后，上覆巖體所處的三向應(yīng)力狀態(tài)被打破，引起圍巖應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致上覆巖層自下而上逐漸運(yùn)動(dòng)，依次形成垮落帶、斷裂帶、彎曲下沉帶。當(dāng)彎曲下沉帶擴(kuò)展至地表時(shí)，將會(huì)引起地表沉陷。地表沉陷過程中有時(shí)伴隨地下水位下降和水資源流失等水文地質(zhì)破壞，不可避免對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響，這與國家“綠色”發(fā)展理念相違背。推進(jìn)煤炭安全綠色開采，最大限度減輕煤炭開采對生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展是煤炭工業(yè)發(fā)展的方向。

開采區(qū)域內(nèi)，上覆松散層厚度超過50 m的表土層稱作厚松散層，厚度超過100 m的表土層稱作巨厚松散層[1]。在松散層厚度不超過50 m的條件下，地表下沉系數(shù)(最大下沉量與煤層厚度的比值)基本為0.7～0.8[2]，而在松散層超過50 m的條件下，地表下沉系數(shù)較大，在松散層厚度超過100 m時(shí)，下沉系數(shù)接近于1.0，甚至出現(xiàn)大于1.0的情況[3]。專家學(xué)者對厚松散層開采覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了大量研究，其中，方新秋等[4]建立了薄基巖工作面結(jié)構(gòu)力學(xué)模型；楊永康等[5]建立了綜放開采的“拱—臺(tái)階”巖梁組合模型，揭示了綜放的覆巖移動(dòng)規(guī)律及破煤機(jī)制；鞠金峰等[6]基于特大采高工作面關(guān)鍵層“懸臂梁”運(yùn)動(dòng)對直接頂?shù)淖饔茫U述了端面漏冒的發(fā)生機(jī)理；……