重大水利工程下矿产开采对其安全影响评价及加固措施研.pdf

重大水利工程下矿产开采对其安全影响评价及加固措施研究 第六图书馆 针对我国矿产资源开发给相关重大水利工程的安全带来隐患这个严重的现实问题,结合实际工程,首先根据相邻矿区开采 沉陷现场监测曲线,运用数值模拟方法对杨村矿区岩土体力学参数进行反演分析;然后利用数值模拟软件中的弹塑性模型 和流变模型及概率积分法开展煤层开采对西淝河左大堤安全的影响评价。根据现行国家相关规程和我国40多年堤下开采 实践经验,初步提出西淝河左大堤受采动影响的抗变形控制指标和折减指标。在上述研究成果的基础上,最后推荐方案 3距堤600 m为正式开采方案及提出综合防护措施,为解决类似工程,如南四湖、南水北调工程中线总干渠压煤开采等 提供一定的借鉴。针对我国矿产资源开发给相关重大水利工程的安全带来隐患这个严重的现实问题,结合实际工程,首先 根据相邻矿区开采沉陷现场监测曲线,运用数值模拟方法对杨村矿区岩土体力学参数进行反演分析;然后利用数值模拟软 件中的弹塑性模型和流变模型及概率积分法开展煤层开采对西淝河左大堤安全的影响评价。根据现行国家相关规程和我 国40多年堤下开采实践经验,初步提出西淝河左大堤受采动影响的抗变形控制指标和折减指标。在上述研究成果的基础上 ,最后推荐方案3距堤600 m为正式开采方案及提出综合防护措施,为解决类似工程,如南四湖、南水北调工程中线总干 渠压煤开采等提供一定的借鉴。水利工程 矿产开采 安全影响评价 加固措施 堤体变形岩石力学与工程学报武 雄 汪小刚 段庆伟 贾志欣 徐能雄 孙燕冬 [1]中国地质大学水资源与环境工程北京市重 点实验室,北京100083 [2]中国水利水电科学研究院,北京1000442007第六图书馆 第六图书馆 第 2 6 卷第 2期 2 0 0 7年 2月 岩石力学与工程学报 C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g Vb1 ．26 No． 2 Fe b． ， 2 0o 7 重大水利工程下矿产开采对其安全影响评价 及加固措施研究 武雄 ，汪小刚 ，段庆伟 ，贾志欣 ，徐能雄 ，孙燕冬 1 ．中国地质大学 水资源与环境工程北京市重点实验室，北京 1 0 0 0 8 3 ；2 ．中国水利水电科学研究院，北京 1 0 0 0 4 4 摘要针对我国矿产资源开发给相关重大水利工程的安全带来隐患这个严重的现实问题，结合实际工程，首先根 据相邻矿区开采沉陷现场监测 曲线，运用数值模拟方法对杨村矿区岩土体力学参数进行反演分析；然后利用数值 模拟软件中的弹塑性模型和流变模型及概率积分法开展煤层开采对西淝河左大堤安全的影响评价。根据现行国家 相关规程和我 国 4 0多年堤下开采实践经验，初步提出西淝河左大堤受采 动影 响的抗变形控制指标和折减指标 。在 上述研究成果的基础上，最后推荐方案 3 距堤 6 0 0 m 为正式开采方案及提出综合防护措施，为解决类似工程，如 南四湖、南水北调工程中线总干渠压煤开采等提供一定的借鉴。 关键词水利工程；矿产开采；安全影响评价；加固措施；堤体变形 中图分类号T V 6 2 ；T D 8 2 文l峨 标识码A 文章编号1 0 0 0 6 9 1 5 2 0 0 7 0 2 0 3 3 8 0 9 S TUDY oN S AF ETY I M P ACT AS S ES S M ENT AND REI NFoRCEM ENT M EAS URES oF CoAL M I NI NG UNDER I M PoRT ANT HYDRAULI C ENGI NEERI NG WU Xi o n g ，WA NG Xi a o g a n g ，D U AN Q i n g w e i ，J I A Z h i x i n ，XU N e n g x i o n g ，S U N Y a n d o n g f 1 ． B e ij i n g K e y L a b o r a t o r y o fW a t e r R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g ，C h i n a U n i v e r s i t y o fG e o s c i e n c e s ，B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ；2 ． C h i n a I n s t i t u t e o f W a t e r R e s o u r c e s a n dH y d r o p o w e r R e s e a rch ，B e ij i n g 1 0 0 0 4 4 ，C h i n a Abs t r a c t Ex p l o i t a t i on o f mi ne r e s o u r c e s wi l l e x e r t p ot e n t i a l t h r e a t s u po n t h e s a f e o p e r a t i o n o f i mp o rta n t h y d r a u l i c e n g i n e e ri n g p r o j e c t s i n C h i n a ． Ba s e d o n p r a c t i c a l p r o j e c t s a n d fi e l d mo n i t o ri n g c u r v e s o f c o a l min i n g n e a r a n o r e d i s t ric t ，n ume ric a l s i mu l a t i o n me t h o d i s e mp l o ye d f o r t he ba c k a na l ys i s o f me c ha n i c a l p a r a m e t e r s o f r o c k s an d s o i l s i n Y a n g c u n Or e Di s t r i c t ． T h e i mp a c t s o n t h e s e c u rit y o f Xi f e i h e Ri v e r l e ft e mb a n k me n t u n d e r c o a l mi n i n g are e v a l u a t e d wi t h e l a s t o p l a s t i c mo d e l ， t wo - e x po n e n t r h e o l o g i c a l mo d e l a n d p r o b a b i l i t y i n t e g r a l me t h od ．Ba s e d o n c u r r e n t n a t i o n a l r e g u l a t i on s o r c o de s an d o v e r 4 0- y e ar pr a c t i c a l mi n e e x p e rie n c e s i n Ch i n a， t h e c o n t r ol l i n g i n d i c e s an d t h e r e d u c t i o n f a c t o r f o r d e f o r m a t i o n o f Xi f e i Ri v e r l e ft e mba n k m e n t by c o a l mi n i n g a r e p rima r i l y p r e s e n t e d． O n t h e b a s i s o f a b o v e r e s u l t s ，t h e p r o p o s e d s c h e me 3 6 0 0 m f a r f r o m e mb a n k me n t i s r e c o m me n d e d f o r a f o rm a l mi n i n g s c h e me I a n d c o r r e s p o n d i n g c o mp r e h e n s i v e p r o t e c t i o n me a s u r e s are p r e s e n t e d ． I t c a l l o f f e r a s c i e n t i f i c b a s i s and C an b e s e rve d a s a r e f e r e n c e t o t h e s i mil ar p r o j e c t s ，s u c h a s mi n i n g a t Nans i L a k e a n d min i n g a t t h e ma j o r c h ann e l s o f Mi d d l e R o u t e o f S o u t h t o - N o rt h Wa t e r T r a n s f e r P r o j e c t ． Ke y wo r ds h yd r a u l i c e n g i n e e rin g； mi n i n g； s a f e t y i m p a c t a s s e s s me n t ； r e i nf o r c e me n t me a s u r e s ； e mban k m e n t d e f o rm a t i on 收藕 日期l 2 0 0 6 0 6 1 3 修回日期l 2 0 0 6 0 9 0 4 基金项目t水利部科技创新项目 S c x c 2 0 0 51 1 作者简介武雄 1 9 7 3一 ，男，博士，1 9 9 5 年毕业于长春地质学院水文地质与工程地质专业，现任副教授 ，主要从事岩土工程、地质灾害方面的教 学与研究工作。E - ma i l w u x i o n g c u g b ．e d u ． c a 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 2 6卷第 2期 武雄，等．重大水利工程下矿产开采对其安全影响评价及加固措施研究 3 3 9 1 引 言 我 国目前已探明的易采煤炭资源 日益枯竭 ，为 提高资源回收率，解决生产生活问题 ，实现能源的 可持续发展，就必须对一些开采难度大、影响面广 的煤炭资源进行开采，其 中，水体下 、建筑物下和 铁路下 以下简称 “ 三下” 就积压大量的优质煤炭 资源，据不完全统计 ，目前全 国 “ 三下”压煤⋯约 为 1 3 7 ． 6 4 X1 0 t ，其中建筑物下 9 4 ． 6 8 X1 0 t ，铁路 下 2 3 ． 9 1 X1 0 t ，水体下 1 9 ． 0 5 X1 0 t ⋯。经过多年 研究和探索，我国在 “ 三下”采煤方面取得一些可 喜成果，其标志性成果是原煤炭工业部颁发的 建 筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采 规程 以下简称 “ 三下规程 ” J ，反映我 国 “ 三 下 ”采煤的总体研究水平。 我国一些重大水利设施压有大量的优质煤炭资 源 ，如小浪底水利枢纽库区压煤量达 3 ． 4 1 X 1 0 t 【3 】 ， 南四湖下压煤 9 2 ． 0 0 X 1 0 t 等I 4 J ，淮河及其堤坝下压 煤 2 ． 1 0 X 1 0 t 等 J ，多年的开采 已导致这些重大水 利工程出现安全隐患，如淮南矿区经过 2 0多年的开 采，采 出堤下压煤约 2 ． 0 0 X 1 0 t ，但也导致淮河大 堤产生严重的变形破坏。 截止到 1 9 9 5年， 影响堤段 总长 7 ．4 k m，其中确保堤 2 ． 7 k m，行洪堤 4 ． 7 k m。 确保堤最大下沉 4 ． 5 0 m，最大下沉速度 9 ． 9 1 mm／ d ， 堤体最大水平变 形1 3 ． 6 0 mm／ m，最 大堤高 已达 1 3 ． 5 0 m；行洪堤最大下沉 8 m，最大下沉速度 1 0 ． 5 m m／ d ， 堤体最大的水平变形 4 2 4 4 m m／ m，最大堤 高已达 1 4 mI o l 7 J ，仅靠培厚加高堤体等工程措施维 持堤防的防洪功能。再 比如 ，南四湖区现 已形成济 宁、滕北、滕南、大屯四大矿区，与湖区有关的矿 井有 1 5对，设计能力 1 ． 8 6 X 1 0 t ／ a ，煤炭资源 的开 采对湖堤造成严重破坏，直接影响该湖的调蓄能力， 并引发水质恶化等矿 山环境问题 】 。随着 中华人 民共和国水法 、 中华人民共和 国防洪法 、 中华 人 民共和 国河道管理条例及 水库大坝安全管理 条例等水利法规的陆续出台，要求在确保水利工 程安全运行的前提下才能进行资源开发。为此，水 利部专 门成立科技创新项 目 S C X C 2 0 0 51 1 小组 进行攻关 ，项 目名称重大水利工程下矿产开采 对其安全影响的评价方法及防治措施研究。该项 目 主要针对水库和堤 防两类水利工程进 行研 究，关 于煤炭资源 开采对水库安全运行的研 究 ，课题组 已发表论文进行阐述I 9 。本文主要是以国投新集 能源有 限公司 以下简称 “ 国投新集” 杨村煤矿在 西淝河左大堤南侧采煤为例，论述煤层开采对堤防 安全的影响， 该项 目已于 2 0 0 5年 1 1 月通过专家的鉴 定 。 2 地质条件 西淝河左堤是淮北大堤的重要组成部分，为 I 级大堤 ，其防洪作用不言而喻。国投新集杨村煤矿 是拟建的国家特大型矿井，设计生产能力为 5 ． 0 0 X 1 0 a 。根据 目前规划 ，国投新集杨村煤矿部分资 源位于西淝河左防护堤下，见图 1 。这就导致煤层 开采和堤防安全运行之间的矛盾一方面，西淝河 左防护堤属淮河防汛工程确保堤，在这样重要的堤 防工程分布范围内，一般情况下不允许进行地下开 采另一方面，西淝河左防护堤下压有大量优质的 煤炭资源，实施堤下采煤具有显著 的经济和社会效 益 。 3 9 3 6 4 3 0 0 0 3 6 4 2 0 0 0 3 64 1 0 0 0 3 64 0 0 0 0 N 3 6 O O O 3 5 O O O 3 4 O O O 3 3 0 0 0 臼 1 31 煤日 1 1 2煤目8 煤口 61 煤 图 1 杨村煤矿井 田煤 层赋存与西淝河左大堤位 置关系 Fi g． 1 Pos i t i on r e l a t i o n be t wee n c oa l s e a m s e xi s t i ng i n we l l fie l d o f Ya n gc u n Co a l M i ni ng a nd Xi f e i Ri ve r l e f t e mb a n k me n t 杨村煤矿位于安徽省利辛县、凤台县和颍上县 境内，井 田范围东起 断层 ，西至 F 5 o 4 断层，与展 沟矿为邻，南部到 1 煤层露头线，北部以 F l 2 断层 和 1 31煤层 一1 2 0 0 m 等高线 为界。走向长 1 1 k m，倾向宽 3 ． 6 k m，面积约 4 0 k m2 。地层总体为一 倾 向NW 的单斜构造 ，同时伴有次一级褶 曲，矿区 新生界松散层厚度大 4 9 4 ． 0 0 7 9 0 ． 3 3 m ，煤层埋藏 深，地层倾角一般在2 0 。 “- 3 0 。 ，开采煤层共 4 层， 根据埋深依次为 1 31 ，1 1 2 ，8 ，61煤，其 中 1 31 煤埋藏最浅，而 61 煤埋藏最深，且随着埋 深的加大，下层煤北部边界距离西淝河左大堤越远 ， 其整体三维地质模型见图 2 ，图中 Y轴正方向代表 NX正方向代表 W；z 轴代表高程。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 3 4 0 岩石力学与工程学报 2 0 0 7年 ■ 第四系 ■ 第三系一 1■ 第三系一 2 石千峰组 ■ 上石河子组一1 上石河子组一 2 ■ 上石河子组一 3 一 下石河子组一 1一 下石河子组一 2 一 下石河子组一 3 山 西组一 1■ 山西组一 2 石炭系 ■ 奥陶系 寒武系 ■ 煤层 ■ 防护堤 图2 杨村煤矿整体三维地质模型 Fi g．2 Co mpl e t e t h r e e d i me n s i o na l g e ol o gi c a l mo d el f o r Ya ng c hu n Co a l M i ni n g 3 确定矿区岩土体工程力学参数 杨村煤矿没有实测和试验资料，岩土体工程力 学参数的选取是一件十分 困难的事情。考虑到杨村 煤矿与新集三矿相距较近，同属一套含煤地层 。因 此，本次研究主要根据新集三矿的现场监测资料， 利用 F L A C m程序进行反演分析，最终对参数进行 确定。 本次反演分析主要依据的是新集三矿西一采区 的实际监测资料 。西一采区 1 9 9 7年首采，2 0 0 0年 回采完毕。在每次开采之后及后续的几年内，进行 地表移动的观测工作，获得宝贵的监测资料，实测 A 剖面共有 1 9 9 8 ，2 0 0 1 ，2 0 0 4年 3条完整的监测 曲线， 其中 1 9 9 8 ， 2 0 0 1 年的监测资料都是在开采过 程 中监测 的曲线 ，可用来反演岩土体的弹塑性力学 参数，而 2 0 0 4年的实测资料则是开采 4 a 后的监测 曲线。 根据采煤实践经验 ， 若不对其进行再次扰动， 开采 4 a后岩层和地表变形应基本停止，因此，该 条曲线可用来反演矿区上覆岩土体的流变参数。 新集三矿西一采区三维计算模型见图 3 ，实测 A A剖面见图 4 。本次研究根据淮南理工大学模型 试验所采用的参数，参考中国水利水电科学研究院 所建立的岩土体力学参数数据库中的资料及淮南矿 区资料l 2 】 ，在综合分析的基础上，提出计算参数初 始 值 见表1 。在进 行 参数 反演 时 ，首 先利 用 F L A C 中的弹塑性模型和 1 9 9 8 ，2 0 0 1 年监测 曲线 对岩土体的弹塑性物理力学参数进行确定 ，再利用 F L AC 3 D中的流变模型进行确定。本次研究采用最适 图 3 新集三矿西一采区反演三维计算模型图 F i g - 3 T h r e e d i me n s i o n al c a l c u l a t i o n mo d e l for b a c k a n aly s i s o f g e o t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f Xi y i mi n i n g are a o f X i n j i Mi n i n g N o - 3 图 4 新集三矿西一采区A 剖面计算模型图 Fi g ． 4 Ca l c u l a t i on mod e l for c r os s s e c t i o n A A o f Xi yi mi n i ng are a o f X i n j i Mi n i n g No _ 3 用于开采沉陷计算的诺顿指数组合模型，其标准形 式为 A 1 式 中 ， 为流变率；A 为材料特性参数，取为 1 X 1 0 一 P a ～． a _ 。 ；n为材料特性参数，取 n 3 。 弹塑性参数反演 曲线见图 5 ，6 ；流变参数反演 曲线见图 7 ，具体反演参数结果见表 1 。 4 煤层开采引发西淝河左大堤变形 预测 4 ． 1 计算模型 由于杨村井田范围太大，而西淝河左大堤只在 局部穿过杨村井田，为提高计算效率，本次建模西 以矿区 6线剖面为界，南以 F l 0 l 断层向南延伸一定 距离为界，东以 F 5 断层 向东延伸一定距离为界，北 以 F l 0 3 断层 向北延伸一定距离为界，模型 E W 长 度为 1 0 5 7 8 m，S N宽度为 6 6 0 0 m，深度从 白 地 表0 ．0 ～一 1 3 7 0 ．0 m，西淝河左大堤从西向东穿过 矿区，模型共划分 1 0 2 6 0 0个单元，见图 8 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 2 6卷第 2期 武雄 ，等．重大水利工程下矿产 开采对其安全影响评价及加 固措施研究 3 4 1 1 粉砂 、粉质砂 土 2 黏质砂土、细砂、含砾中细砂、黏土、中粗砂 3 泥灰岩、钙质黏土、中细砂 4 泥岩，细粗砂岩，夹石英砂岩、砂砾岩 5 灰色泥岩、砂质泥岩为主 灰 白色细、中砂岩或石英砂岩、灰色泥岩为主，夹细、 中砂岩与石英砂岩 7 灰色、灰白色细～粗砂岩 8 海相泥岩、灰岩为主，夹砂岩 9 三叠系砂岩、泥岩，砂质泥岩及细砂岩或砂、泥岩互层 1 O 浅灰、浅肉红色灰岩、白云质灰岩 1 1 煤层 1 2 断层破碎带 1 8 7 ／ 1 8 ．7 0 ． 3 4 0 ／ 0 ． 3 4 0 0 ．O 2 0 ， 0 ． 0 3 4 1 8 ．7 ／ 1 8 ．7 0 3 2 0 ／ 0 ． 3 4 0 0 ．0 5 0 ／ 0 ． 0 3 4 1 8 ．7 ， 1 8 ． 7 0 ． 3 1 0 ／ 0 ．3 4 0 0 ． 1 5 0 ／ 0 ． 0 3 4 2 5．0 ／ 2 5 ． O O I 3 1 0 ， 0 ．3 2 1 0 ． 1 5 O ／ 0 ． 0 8 2 2 5 O ／ 2 5 ． O O ． 3 1 ／ 0 0 I 3 2 1 O ． 1 5 0 ／ 0 ． 0 8 2 2 7 ． 1 ， 2 7 ． 1 0 ．2 7 0 ／ 0 ．3 0 2 0 ． 4 0 0 ／ 0 ． 2 4 5 2 5 ． O ／ 2 5 ． O 2 6 6 ／ 2 6 ． 6 2 7 ． 6 ， 2 7 ．6 2 8 ． 1 ／ 2 8 1 1 4 ．2 ／ 1 4 ．2 1 4 ．2 ， 1 4 ．2 O ． 2 7 0 ／ 0 I 3 21 0 ． 3 5 C I ／ 0 ．0 8 2 O _ 3 1 O ， 0 _ 3 21 0 ． 3 0 0 ／ 0 ．2 4 5 O _ 3 1 O ， 0 _ 3 21 O I 8 O O ， 0 ．6 0 0 O ． 2 8 0 ／ 0 ． 3 21 0 ．4 5 0 ／ 0 ． 2 45 0 ． 3 0 0 ／ 0 ． 3 2 8 0 ． 1 2 0 ， O ． 1 O O 0 ． 3 0 0 ／ 0 ． 3 5 0 0 ． 1 2 O ／ 0 ． 0 3 4 2 2 ， 2 4 2 2 ， 2 4 2 5 ／ 2 4 3 5 ／ 3 0 3 2 ／ 3 0 4 0 ／ 3 6 3 5 ／ 3 0 3 8 ， 3 4 2 5 ／ 24 4 5 ／40 2 3 ， 2 O 2 3 ／ 2 2 O ． O 8 ， 0 ．O 3 O ． 1 O ， 0 ． O 8 1 ． 4 5 ／ 0 ． 1 3 1 ． 6 0 ／ 1 ． 5 O 1 ． 6 0 ／ 1 ． 5 0 2 5 0 ／ 1 7 】 1 O 1 0 2 5 2 ．0 0 ／ 1 5 O 1 ．9 0 ／ 1 ．6 O 1 ．6 0 ， 1 _4 2 2 ． 5 0 ／ 1 ．7 O O ． 5 O ／ 0 ． 4 0 O ． 7 0 ， O ． 6 O 注⋯ ／ 两侧分别为初始值和最终值 。 长度／ m 0 5 0 0 O ．O O -2 一 0 ．4 鹾 一 O ．6 一 O ．8 一 1 ． O 1 ．2 图 5 A 剖 面弹塑性参数 “ 反演” 曲线 1 9 9 8年 5月 Fi g． 5 Ba c k a n a l y s i s c u r ve s of t h e e l a s t opl a s t i c pa r a me t e r s f o r c r o s s s e c t i o n A - A Ma y 1 9 9 8 0 一 L 2 一 1 0 5 0 0 长度／ m 图6 A 剖面弹塑性参数 “ 反演”曲线 2 0 0 1 年 9月 Fi g．6 Ba c k a na l y s i s c ur v e s o f t h e e l a s t o pl a s t i c p ara me t e r s for c r o s s s e c t i o n A S e p t e mb e r 2 0 0 1 由于选取计算范围很大，煤层开采对边界位移 的影响较小，因此模型底面取固定端约束，侧面上 施加横 向约束。 4 ． 2 弹塑性分析 屈服准则采用莫尔 一 库仑准则， 计算参数见表 l O 长度， m 1 5 0 0 图 7 A A剖面流变参数 “ 反演” 曲线 2 0 0 4年 6月 Fi g．7 Ba c k a na l ys i s c urve s of r h e ol o gi c a l p ara me t e r s f o r c r o s s s e c t i o n A - A J u n e 2 0 0 4 图8 杨村煤矿采煤对堤防影响评价计算模型 F i g ． 8 Ca l c u l a t i o n mo d e l fo r i n fl u e n c e e v a l u a t i o n o f t h e e mb a n k me n t b y mi n i n g o f Ya n g c u n Co a l 最终值，断层采用实体单元进行模拟。本次研究共 进行 5个方案的计算 1 方案 1 留设工广煤柱， O 5 O 5 O 5 O 5 O o I ／ 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 3 4 2 岩石力学与工程学报 2 0 0 7年 全部开采； 2 方案 2 留设工广煤柱，开采边界距 堤 5 0 0 m； 3 方案 3 留设工广煤柱，开采边界距 堤 6 0 0 m； 4 方案 4 留设工广煤柱，开采边界距 堤 8 0 0 m； 5 方案 5 留设工广煤柱，开采边界距 堤 1 k m。各方案煤层开采后预计西淝河左大堤处地 表变形指标最大值见表 2 ，其中方案 3的计算结果 见图 9 ～ 1 1 。 表 2 各方案堤体最大下沉指标 弹塑性模型 T a b l e 2 M a x i mu m s u b s i d e n c e i n d e x o f t h e e mb a n k me n t f o r e a c h p r o g r a mme e l a s t o p l a s t i c i t y mo d e 1 言 煤 ． 。 ．z 。 - 1 ．3 0 ． 。 -- 2 ,9 0 z ．O 0 采 1 1后 - 煤 2 , 1 0 2 瑚一 2 瑚 2 ， 0 o一 4 ， 1 0 3 湛。 1 8煤采后 2 ．8 0 2 ．5 0 2 ．6 0 2 ．4 O 一5 ．2 0 4 3 0 6 煤采后 3 ． 1 O 3 ． 0 o 一3 ．2 O 2 ．9 O 一6 ．2 O 5 ．6 O 言 煤 o o 一 ．0 0 o 加 -- 0 ,5 2 o 加 采 1 1后 - 煤 0 , 5 01 _2 5一 1 ．5 。1 ， 1 0 0 ．8 11 ，0 o 2 8 煤采后 O ． 7 O 1 ． 7 O 一2 ． 1 0 1 ．5 0 1 ． 1 6 1 4 o 6煤采后 1 ． 0 o 2 ． 2 O 一2 ． 5 O 1 ．8 O 一1 ． 4 1 1 ． 8 O 言 煤 o o 加 一 o s s -- 0 ．3 4 o 采 1 1后- 煤 0 ． 4 6 1 ． 2 2 一 1 ． 1 6 0．8 9一o ． 5 5 0．4 8 3 8煤采后 0 6 6 1 6 8 1 ．6 6 1 1 3 0 ． 8 0 0 8 3 6煤采后 0 ． 8 5 2 ． 1 2 2 ． 1 5 1 ． 4 2 1 ． o 6 1 ． 2 4 言 煤 0 0 一 o ．5 0 ．4 z -- 0 ．1 7 0 采 1 1后 - 煤 0 - 3 71 -0 3 0 ．9 5 0 - 7 5一 。 ． 4 2 0 ． 3 4 4 8 煤采后 0 ．4 7 1 ． 3 6 1 ．2 7 0 ． 9 3 一O ．5 4 0 ．5 5 6 煤采后 0 ．5 6 1 ．6 6 1 ．6 3 1 ． 1 4 --0 ．6 8 O ．8 4 煤 o o -- 0．3 8 o -- 0 , 1 0 o 煤 0 。 ． 4 2 一 0 一 叫 0 5 8 煤采后 0 ． 3 8 0 ． 6 O O ． 8 O O ． 7 0 --0 ．2 5 0 ．3 2 6 煤采后 0 ． 4 5 O ． 8 O O ．9 6 0 ． 8 2 一O ． 3 O 0 ．4 O CO n l - o IX- D l l l l ac e l a e a l Z 图9 方案 3煤层开采后 向水平位移等值域图 单位m F i g ． 9 Eq u i v a l e n t r a n g e o f h o riz o n t a l d i s p l a c e me n t s i n t h e a x i s wi t h t h e s c h e me 3 a f t e r mi n i n g u n i t m m ⋯fY Dl I ⋯me m Z 图 l 0 方案 3 煤层开采后Y向水平位移等值域图 单位m Fi g． 1 0 Equi v a l e n t r a n g e o f ho r i z ont a l d i s p l a ce me nt s i n t he y - a x i s wi th the s c h e me 3 a f t e r mi n i n g u n i t m o 啪 2 - Di s I ． , l ac e me a l Z 图 l 1 方案 3煤层开采后Z向水平位移等值域图 单位m Fi g ． 1 1 E q u i v a l e n t r a n g e o f h o riz o n t a l d i s p l a c e me n t s i n t h e Z axi s wi t h t h e s c h e me 3 a f t e r mi n i n g u n i t m 4 ． 3 概率积分法分析 本次研究还采用概率积分法对煤层开采引发的 地表变形进行计算。概率积分法将岩石移动过程看 作是一个随机的过程，并用概率理论证明岩石下沉 场可用随机过程的柯尔莫哥洛夫方程式表示。该方 法同几何学结合到一起，从几何学角度论证地表移 动规律，由于用高斯曲线作为开采的连续影响曲线 使其更加严密和符合实际。目前，该方法在 国内外 应用极为广泛， 我国更是将该方法作为 三下规程 的指定方法。本次计算参数来 自 三下规程 ，计算 结果见图 1 2 。西淝河左大堤处地表变形最大值见 表 3 概率积分法 。 4 ．4 流变分析 巍一 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 2 6卷第 2期 武雄 ，等．重大水利 工程下矿产开采对其安全影响评价及加固措施研究 3 4 3 乓 1；卜 。 ＼ 一 ． ＼ 一 ． 一 一、 ． ／ 一 。＼、。， I ／ ． ＼煤层在地表的 ＼．／1 ＼位置投影，m ＼ 一 下沉 ．／ ⋯ 水平变形 ／ 二譬 ／ 一 0 ． 2 O ． O O ． 2 一 O -4 1； 卜 l 墅 僻 霜 图 1 2 采动引发地表变形计算结果 概率积分法 Fi g ． 1 2 Ca l c u l a t i o n r e s u l t s o f g r o u n d d e f o r ma t i o n s b y mi n i n g p r o b a b i l i t y i n t e g r al me t h o d 表 3 西淝河左大堤处地表变形最大值 概率积分法 T a b l e 3 M a x i mu m v a l u e s o f g r o u n d d e f o r ma t i o n s o f Xi f e i R i v e r l e f t e m b a n k me n t p r o b a b i l i t y i n t e g r al mo d e 1 本次研究还进行流变分析计算，由于流变计算工作 量非常大 ，本次研究只进行方案 3 距堤 6 0 0 m 和方 案 4 A堤 8 0 0 m 的计算 。西淝河左大堤处地表变形 最大值 流变模型 见表 4 ，其中方案 3的计算结果见 图 1 3 ～1 5 。 表 4 西淝河左大堤处地表变形最大值 流变模型 T a bl e 4 M a x i mu m va l ue s of g r ou nd de f o rm a t i on s o f Xi f e i Riv e r l e f t e m b a n k me n t r h e o l o g i c a l mo d e 1 图 1 3 方案 3煤层开采 6 a 后 x向水平位移等值域图 F i g ． 1 3 E q u i v ale n t r an g e o f h o r i z o n t al d i s p l a c e me n t s i n t h e a x i s wi th the s c h e me 3 a f t e r s i x y e a r s o f mi n i n g 图 1 4 方案 3 煤层开采 6 a