煤矿采空区的地震动力灾变及安全防控的研究进展与挑战.docx

煤矿采空区的地震动力灾变及安全防控的研究进展与挑战 打开文本图片集 摘要：针对煤矿采空区的地震平安及矿区地下结构抗震探讨不足的问题，通过分析国内外专家学者对地下结构的地振动力灾变与防控的相关探讨成果，分别从煤矿采窄区灾难的特征"与形成缘由、煤矿采空区动力灾难探讨的紧迫性与严峻性、地下结构抗震探讨领域的已有优秀探讨成果以及煤矿采空区地振动力灾变探讨的不足及发展趋势等方面进行了分析探讨，在分析地下结构抗震探讨成果的基础上指出了煤矿采动区地振动力灾变与平安防控迫切须要解决的问题，系统凝练了地震作用下煤矿采窄区及地下结构的地震损伤力学机制与灾变限制的核心学术问题，初步揭示了煤矿采空区的地振动力响应、煤矿地下结构的地震破坏模式迫切须要解决的技术难题，为煤矿采空区的地振动力稳定性及煤矿采空区地下结构的地震灾变防控供应参考和借鉴意义。 关键词：煤矿采空区；灾变防控；开采沉陷；地震作用；动力稳定性；岩层移动 中图分类号：TV311 文献标识码：A 文章编号：1010-066603-0495-13 0 引言 我国矿区由于煤炭资源持续高效的开采形成了大量形式各异、大小不一、犬牙交错、立体分布的煤矿采空区，而随着土地资源的日益惊慌及工程建设的迅猛发展，越来越多的建筑物、桥梁、输电塔以及隧道等各类基础设施不行避开的要建在煤矿采空区场地上，但是煤矿采空区场地的稳定性能否满意建立建筑物的条件值得商榷，并且由于煤矿采空区岩层的移动变形导致地表塌陷以及地面建筑损伤倒塌现象异样严峻。 煤层开采过程中不行避开的要面临各种扰动荷载的动力破坏效应，但矿山建设设计中较少考虑地震等各种动力灾难对矿区地下工程结构的影响及破坏。我国有80%以上的矿区处于在强地震区，但却没有特地细致化的矿山地下结构抗震计算方法及抗震设计规范标准。地震作用下煤矿采空区的稳定性，煤矿巷道结构与四周介质、采空区与地面建筑动力响应的相互影响是探讨煤矿采空区地震平安不行同避的问题。笔者针对煤矿采空区的地震平安问题，通过分析国内外专家学者对地下结构的地震灾变与防控的相关探讨成果.分别从煤矿采空区灾难的特征与形成缘由、煤矿采空区动力灾难探讨的紧迫性与严峻性、地下结构抗震探讨的优秀探讨成果以及煤矿采空区地振动力灾变探讨的不足及发展趋势等方面进行了分析探讨，并对煤矿采空区的动力灾变及平安防控迫切须要解决的问题进行了归纳总结，在此基础上对煤矿采空区的动力灾变所面临的挑战性问题进行了展望。 1 煤矿采空区灾难的破坏特征及形成缘由 煤矿采空区的存在是矿区平安及工程建设的重大平安隐患，不仅干脆威逼着矿区的平安，而且煤矿采动区在失稳破坏的过程中还会衍生出各种各样的动力灾难；通过分析国内外相关文献发觉煤矿采空区所导致的次生灾难主要存在着以下四大特征：影响范围广，尺度大；变形速率大，动力学特征明显；危害范围大，突发性强；社会负面效应大，经济损失严峻。 煤矿采空区次生灾难的四大特征导致其成为威逼矿区平安的重大平安隐患，造成煤矿采空区及上覆岩层结构体系发生失稳的缘由既有自然因素，也有人为因素，主要涉及到：不同矿区的工程地质水文地质条件差异较大，由此导致不同煤矿采空区失稳破坏坍陷的缘由也较多，其主要缘由是由于地下煤炭资源的开采活动，破坏了围岩的应力平衡状态，导致煤矿采空区旁边的围岩发生应力重分布现象，进而导致岩层发生了不同程度的损伤破坏，造成煤矿采空区成为各种灾难灾难衍生的源泉；地下采煤工作面不行避开的要形成断层，断层在外力扰动荷载作用下简单引发岩层的移动变形，从而造成断层旁边简单发生坍塌失稳破坏现象；多频次、高强度、大规模的开采活动会干脆引发煤矿采空区发生失稳破坏；地下煤炭资源的开采方案不合理，特殊是煤矿巷道的保安煤柱留设的不合理以及煤柱支撑体系的物理力学性能的损伤劣化，极易造成煤柱失稳进而引发煤矿采空区的失稳破坏；地下煤炭资源不规范的过度开采：由于煤矿开采管理体制的不完善，目前还存在着小煤矿的私采偷采行为，由于小煤矿的生产技术设备落后、数量多而杂以及开采方案极不合理，导致所产生的煤矿采空区分布杂乱无章，在外界扰动荷载的影响下不同煤矿采空区的失稳破坏会相互影响，造成更大的破坏；外界自然环境的影响：矿区的工业环境恶劣并且困难多变，其生态环境极其脆弱，假如出现灾难性的恶劣自然环境，就会为煤矿采空区的失稳破坏引发次生灾难供应孕育发展的条件。 2 煤矿采空区地震平安问题探讨的严峻性 煤炭开采后所形成的大量煤矿采空区以及废弃矿井巷道不仅严峻降低了矿区的平安性，而且还会产生各种各样的衍生灾难，对矿山城市造成巨大的严峻威逼最近几年我国由于煤矿采空区所引发的灾难事故频发，造成了巨大的财产损失和人员伤亡。 由于煤矿巷道结构所处的工程地质环境比较困难，矿井的高温环境、高地应力、高水压以及高浓度的瓦斯等均会引发各种不行控的突发性灾难事故的发生，对煤炭资源的开发是严峻的挑战和考验：各种煤矿动力灾难发生的频度和强度呈现出增加的趋势，而且其动力发生灾难范围较广，由此而带来巨大的人员伤亡和经济损失。 对于矿区地下工程结构的抗震探讨国内外的专家学者涉足相对较少，现有的抗震理论无法适应矿区地下结构的抗震防灾设计。对于以煤炭资源为主要能源的国家，发生地震后矿井巷道的围岩介质简单发生失稳破坏，其承载实力会严峻降低，此时矿区巷道结构的基本运用功能已经完全破坏丢失，如何合理的解决我国矿井巷道结构的抗震设计问题及煤矿沉陷区的地面建筑的抗震平安问题也是燃眉之急、亟需解决的工程科学问题。 3 煤矿采空区地震平安性探讨的紧迫性 我国处于欧亚大陆地震带和环太平洋地震带世界两大地震带之间，也是世界上强震活动区之一，区域地震活动极其频繁活跃。依据我国目前现行地震烈度区划图可知，我国地域面积的60%以上处于基本地震烈度6度以上。由于我国有80%以上的矿区处于在强地震区，所以地震作用下矿区工程结构的动力灾变限制及煤矿巷道结构的地震平安评价方法的探讨就非常重要。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页