摘要
随着煤炭资源的大量开发，煤层开采逐渐由单一煤层开采转向多煤层开采，多煤层开采引起的地表移动变形与单一煤层开采相比存在较大差异，对矿区绿色生态环境建设影响显著。论文以近浅埋煤层群为研究对象，应用理论分析、数值模拟、相似材料模拟等方法，借助开采损害预计评价软件对近浅埋煤层群开采地表移动变形规律及减损控制展开研究，研究成果对于矿区煤层群减损开采和地表生态环境保护具有重要的意义。主要结论如下： (1)通过现场调研和理论分析并依据地表裂缝形成原因确定了煤层开采地表移动变形特征为拉伸型裂缝、挤压型裂缝和塌陷型裂缝；基于实测资料分析了基采比(基岩厚度/上煤层开采高度)、基载比(基岩厚度/松散层厚度)和间采比(煤层间距/下煤层开采高度)对双煤层开采地表移动的影响规律。 (2)应用Flac3D数值软件模拟分析了不同因素对近浅埋煤层群开采地表下沉的影响规律：当开采高度从2m增加到6m,下沉系数增大21.6当基岩厚度从30m增加到70m,下沉系数减小18.3当松散层厚度从40m增加到80m,下沉系数增大40当煤层间距从10m增加到60m,下沉系数减小22.3%;用灰色关联度分析给出了各因素对近浅埋煤层群开采地表下沉的影响程度：基岩厚度＞开采高度＞松散层厚度＞煤层间距。 (3)以陕北某矿为例，应用相似材料模拟实验研究得出近浅埋煤层群开采地表移动变形规律：2-2煤开采后，下沉系数为0.68,3-1煤开采后，下沉系数为0.77,重复采动系数为1.13,4-2煤开采后，下沉系数为0.84,重复采动系数为1.1;当煤层工作面采用错距式布置时，各煤层开采后的地表移动变形值可相互抵消，有效的减小变形的叠加，从而减轻对地表的损害；开切眼一侧地表裂缝发育过程为“产生→扩展→产生台阶下沉”,停采线一侧地表裂缝发育过程为“产生→扩展→扩展”。 (4)基于数值模拟结果，通过函数拟合的方法给出了基采比、基载比和间采比与地表下沉系数之间的关系表达式。应用开采损害预计评价系统研究了近浅埋煤层群开采地表移动变形规律，并与相似模拟实验结果相互印证；结合地表移动变形具有可叠加性的特点，分析了错距开采对地表减损的控制效果：相比煤层群工作面重叠式布置，错距式布置可使部分地表变形相互抵消，水平移动极值减小57.1水平变形极值减小62.6%,倾斜极值减小59.4%，曲率极值减小52.5%，虽然地表最大下沉值变化不大，但错距式布置地表下沉盆地较为平缓。研究成果为近浅埋煤层群减损开采提供了一定的理论依据。
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