發(fā)布時(shí)間：2021-10-14 08:59

　　山西省煤炭開(kāi)采大都處于黃土溝壑和丘陵山區(qū),其采煤沉陷及地表破壞具有和平地不同的破壞特點(diǎn),產(chǎn)生的多種形式和不同大小的地表裂縫、槽形塌陷及采動(dòng)滑坡,使地形地貌及景觀(guān)產(chǎn)生較大的破壞,水土流失加重等。因此,研究適宜山西地貌和氣候特征,以及山西采煤沉陷損傷規(guī)律的土地復(fù)墾與生態(tài)重建技術(shù),構(gòu)建山西省黃土丘陵采煤沉陷地復(fù)墾技術(shù)模式顯得尤為重要。分析了黃土丘陵采煤沉陷區(qū)的地表破壞的類(lèi)型、形成機(jī)理及影響因素,結(jié)合黃土丘陵地貌分析研究了開(kāi)采對(duì)地表水資源分布及沉陷區(qū)土地及植被的影響和破壞。地下采煤形成的覆巖及地表裂縫為水資源運(yùn)移和流失提供了通道,采排礦井水對(duì)土地造成了污染,采動(dòng)土地破壞及地表水土流失的加劇,是造成地面生態(tài)植被破壞的主要原因。對(duì)于采動(dòng)生態(tài)環(huán)境破壞,采煤巖土體損害是根本,水資源和植被的破壞為開(kāi)采損害的延續(xù)性影響,而單一類(lèi)型的損害修復(fù)方法無(wú)法達(dá)到良好的修復(fù)狀態(tài),因此提出了以地形修復(fù)、水資源保護(hù)、植被重建等相結(jié)合的黃土丘陵沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)。通過(guò)山西某礦區(qū)黃土丘陵地表的土地復(fù)墾實(shí)踐,證明了黃土丘陵沉陷區(qū)結(jié)合地形條件和生態(tài)環(huán)境的土地復(fù)墾技術(shù)的有效性及適宜性,研究成果對(duì)山西黃土丘陵礦區(qū)的地下開(kāi)采與生態(tài)環(huán)境... 

【文章來(lái)源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2020,48(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

煤礦開(kāi)采對(duì)水資源的影響

黃土與基巖是2種截然不同的介質(zhì)，其物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，受到地下采煤的破壞形式也具有較大差別。黃土丘陵沉陷區(qū)地表破壞的常見(jiàn)類(lèi)型有地面裂縫、采動(dòng)滑坡、槽型塌陷坑、崩落等，如圖1所示，其中多種形態(tài)的裂縫是最普遍最主要的地表破壞類(lèi)型，其他3種破壞類(lèi)型受地層、地形、黃土性質(zhì)、采礦條件等影響。筆者主要分析采動(dòng)裂縫的分類(lèi)、形成機(jī)理及影響因素等。黃土丘陵采煤沉陷區(qū)的采動(dòng)地表裂縫分類(lèi)如圖2所示。(1)按發(fā)育時(shí)間，分為動(dòng)態(tài)裂縫和永久裂縫。地表動(dòng)態(tài)裂縫主要分布在工作面正上方，裂縫走向垂直于工作面推進(jìn)方向，裂縫間距與工作面頂板的周期來(lái)壓有關(guān)，在工作面推進(jìn)過(guò)程中，有些動(dòng)態(tài)裂縫會(huì)閉合或減小;永久裂縫主要分布在工作面邊界上方，隨著工作面停采，該類(lèi)裂縫的大小及形態(tài)也趨于穩(wěn)定。從裂縫動(dòng)態(tài)發(fā)育角度將其分為4個(gè)不同發(fā)育時(shí)期，即巖層連續(xù)移動(dòng)變形階段(采動(dòng)初期)，裂縫產(chǎn)生及緩慢發(fā)育階段、裂縫劇烈發(fā)育階段、裂縫穩(wěn)定階段[24]。(2)按裂縫形態(tài)，分為拉張裂縫和臺(tái)階裂縫。黃土丘陵沉陷區(qū)，大多數(shù)的裂縫不但具有拉張，而且具有臺(tái)階;少數(shù)深厚比較大工作面上方地表僅有拉張裂縫;厚黃土層薄基巖開(kāi)采可能會(huì)形成臺(tái)階裂縫。(3)按形成機(jī)理，分為水平拉伸裂縫和豎向剪切裂縫。采動(dòng)造成的覆巖結(jié)構(gòu)變化，不但引起地表產(chǎn)生水平拉伸，而且由于覆巖在豎直方向的移動(dòng)，形成豎向剪切裂縫。以上3種分類(lèi)方法之間相互聯(lián)系，從發(fā)育時(shí)間來(lái)看，動(dòng)態(tài)裂縫和永久裂縫均有可能對(duì)應(yīng)拉張裂縫和臺(tái)階裂縫。

黃土丘陵采煤沉陷區(qū)的采動(dòng)地表裂縫分類(lèi)如圖2所示。(1)按發(fā)育時(shí)間，分為動(dòng)態(tài)裂縫和永久裂縫。地表動(dòng)態(tài)裂縫主要分布在工作面正上方，裂縫走向垂直于工作面推進(jìn)方向，裂縫間距與工作面頂板的周期來(lái)壓有關(guān)，在工作面推進(jìn)過(guò)程中，有些動(dòng)態(tài)裂縫會(huì)閉合或減小;永久裂縫主要分布在工作面邊界上方，隨著工作面停采，該類(lèi)裂縫的大小及形態(tài)也趨于穩(wěn)定。從裂縫動(dòng)態(tài)發(fā)育角度將其分為4個(gè)不同發(fā)育時(shí)期，即巖層連續(xù)移動(dòng)變形階段(采動(dòng)初期)，裂縫產(chǎn)生及緩慢發(fā)育階段、裂縫劇烈發(fā)育階段、裂縫穩(wěn)定階段[24]。(2)按裂縫形態(tài)，分為拉張裂縫和臺(tái)階裂縫。黃土丘陵沉陷區(qū)，大多數(shù)的裂縫不但具有拉張，而且具有臺(tái)階;少數(shù)深厚比較大工作面上方地表僅有拉張裂縫;厚黃土層薄基巖開(kāi)采可能會(huì)形成臺(tái)階裂縫。(3)按形成機(jī)理，分為水平拉伸裂縫和豎向剪切裂縫。采動(dòng)造成的覆巖結(jié)構(gòu)變化，不但引起地表產(chǎn)生水平拉伸，而且由于覆巖在豎直方向的移動(dòng)，形成豎向剪切裂縫。以上3種分類(lèi)方法之間相互聯(lián)系，從發(fā)育時(shí)間來(lái)看，動(dòng)態(tài)裂縫和永久裂縫均有可能對(duì)應(yīng)拉張裂縫和臺(tái)階裂縫。水平拉伸是形成拉張裂縫的主要原因，豎向剪切是形成臺(tái)階裂縫的主要原因，當(dāng)水平拉伸和豎向剪切同時(shí)存在時(shí)，形成的裂縫同時(shí)具有裂縫寬度和臺(tái)階高度，其大小分別與水平拉伸和豎向剪切大小成正比。采動(dòng)坡體滑移是拉張裂縫與臺(tái)階裂縫形成的另外一種模式，因此也有將采動(dòng)裂縫分為拉伸型裂縫、擠壓型裂縫、塌陷型裂縫、滑動(dòng)型裂縫等4種類(lèi)型[25]，其中擠壓型裂縫多發(fā)生于溝谷區(qū)域，滑動(dòng)型裂縫多發(fā)生在黃土覆蓋的坡體區(qū)域。在黃土丘陵沉陷區(qū)控制裂縫發(fā)育的主要因素有基巖厚度、黃土覆蓋層厚度、開(kāi)采高度、溝壑切割地形[26]，尤其是厚黃土薄基巖的大采高礦區(qū)，加上地形坡度的影響，地表裂縫及臺(tái)階十分嚴(yán)重。


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