摘要
我国西部矿区煤炭资源赋存稳定，地质结构简单，埋藏浅，基岩薄，煤层厚，地表大部分覆盖松散层，工作面推进速度快，多属干旱或半干旱地区，地形破碎，植被覆盖率低，生态环境脆弱，属于典型矿产资源高强度开采区。该地质采矿条件下，地表下沉更加剧烈，移动变形更为集中，地表塌陷、地裂缝发育、山体滑移等地表破坏形式明显，地表生态环境进一步恶化。 为了研究西部浅埋煤层开采地表移动规律及生态环境影响，本文以神东矿区为研究对象，基于大柳塔矿22201工作面、52304工作面地表移动观测站及地裂缝动态监测点实测数据，研究了地表动态移动变形规律和地裂缝发育规律；采用神东矿区18个工作面的地表移动数据，获取了地表移动参数变化规律，分析了地质采矿条件对地表移动参数的影响；探讨了干旱矿区煤炭资源开采对地表生态环境的影响，为西部干旱矿区生态环境治理提供了理论依据和技术参考。主要研究工作及成果如下： （1）研究了西部浅埋煤层开采地表移动规律。地表变形主要呈现为沉陷速度快、初始期短、活跃期长、衰退期短、活跃期变形量集中等特点；地表最大下沉速度达643.3mm/d，活跃阶段时间占地表移动总持续时间的80%，活跃阶段下沉量占总下沉量的99%。 （2）探讨了地质采矿条件对地表移动参数的影响。地表移动参数变化主要受到覆岩结构、开采深度、开采速度等因素的影响，下沉系数与松散层采深比之间呈先增大后减小的二次函数关系；水平移动系数和主要影响角正切分别与（采高×开采速度）/（宽深比×基岩厚度）、（基岩厚度×开采速度）/（采深×采高）之间呈先减小后增大的二次函数关系；边界角、裂缝角与松散层采深比呈正线性关系；移动角与基岩采深比成正比，与采高、开采速度成反比。基岩承载松散层荷载以及松散层拱效应的变化是导致地表移动参数变化的根本原因。 （3）分析了西部浅埋煤层开采地表破坏特征。地表破坏主要特征为地裂缝大量发育，基于现场施测数据，分析了地裂缝发育规律，提出了影响地裂缝发育的地质采矿综合影响参数K，建立了地裂缝发育深度、地裂缝距、地裂缝角的综合预测模型。地裂缝深度与宽度呈线性增加关系，与落差呈对数递增关系，裂缝宽度与地表水平变形呈线性增大关系，地裂缝距与K呈负对数关系，地裂缝角与K呈正对数关系。 （4）探讨了干旱矿区煤炭资源开采对地表生态环境的影响。地表沉陷和地裂缝发育造成了土壤质地结构恶化、土地肥力下降、水源枯竭，降低了植被覆盖率，加快了水土流失和土地荒漠化，对矿区生态环境造成不可逆转的破坏。
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