构造环境对煤矿区采动损害的控制机理研究

本文以煤矿区资源开发工程对地质环境的破坏和影响最小化为目标，主要针对西北地区典型煤矿区的具体地质条件和地下开采实际，通过构造地质学和力学理论分析及相似材料模拟、计算机数值试验，从地质角度深入研究和总结煤矿区构造介质、构造界面和构造应力对地表环境灾害的控制机理，初步建立了“构造控灾”理论框架，定量表述了采动损害与其影响因素之间的关系，提出了煤矿区地质环境承载能力的概念和评价指标体系。 煤层覆岩是具有“构造记忆”的构造岩体，是采动损害这种特殊的表生构造变形的构造介质；构造界面是存在于煤层覆岩中的软弱面或“缺陷”，是构造运动对覆岩最突出的改造作用之一；挤压与拉张是煤矿区常见的两种最基本的构造应力状态，由于构造应力的作用，可以改变采动影响下的岩层移动方向和移动量的大小，同时也影响井下巷道的变形破坏模式。构造介质、构造界面、构造应力相互影响，相互制约，协同作用，构成了地下采掘工程的构造环境。与地下开采有关的煤矿区环境灾害，源于“采动”，但其形成与发展受控于构造环境的内在结构和特性。所以在研究采动损害时不能不考虑构造环境，尤其不能忽略现今构造应力的作用。 由于煤矿区构造环境的差异，不同煤矿区地质环境的承载能力是不同的。因此，煤矿应当将“根据地质环境承载能力，给定损害，限制开采，防患于未然”作为一种全新的煤炭生产理念。首先，要从地质环境本身的抗扰动能力、地下煤炭资源的开发强度、煤矿区的自然生态条件等方面，对一定构造环境中的煤矿区地质环境承载能力予以评价；在开采之前，应用本文推导出的经验公式，可以预先估计出采动损害的特征参数；通过优化开采设计，把开采强度限制在煤矿区地质环境可以承受的范围之内。