典型采煤沉陷区采空塌陷场地稳定性评价

张静, 朱巍, 崔健, 孙家全, 代雅建. 典型采煤沉陷区采空塌陷场地稳定性评价[J]. 地质与资源, 2025, 34(3): 380-387. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2025.03.012
引用本文: 张静, 朱巍, 崔健, 孙家全, 代雅建. 典型采煤沉陷区采空塌陷场地稳定性评价[J]. 地质与资源, 2025, 34(3): 380-387. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2025.03.012
ZHANG Jing, ZHU Wei, CUI Jian, SUN Jia-quan, DAI Ya-jian. Stability evaluation of goaf collapse sites in typical coal mining subsidence areas[J]. Geology and Resources, 2025, 34(3): 380-387. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2025.03.012
Citation: ZHANG Jing, ZHU Wei, CUI Jian, SUN Jia-quan, DAI Ya-jian. Stability evaluation of goaf collapse sites in typical coal mining subsidence areas[J]. Geology and Resources, 2025, 34(3): 380-387. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2025.03.012

典型采煤沉陷区采空塌陷场地稳定性评价

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目“沈阳市地质安全体检与风险评估示范”(DD20230542)
详细信息
    作者简介: 张静(1982—),女,博士,正高级工程师,主要从事城市地质安全研究工作,通信地址 辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号,E-mail//maius1222@163.com
    通讯作者: 朱巍(1979—),男,博士,正高级工程师,主要从事国土空间综合调查研究工作,通信地址 辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号,E-mail//zhuwei_1114@163.com
  • 中图分类号: P642.2

Stability evaluation of goaf collapse sites in typical coal mining subsidence areas

More Information
  • 采空塌陷场地稳定性评价是后续开展工程建设的重要依据. 首先采用概率积分法计算采空区地表剩余移动变形值,包括剩余倾斜值、剩余曲率值、剩余水平变形值,然后定性与定量相结合,建立了采煤沉陷速率、累计沉陷量、地表剩余移动变形、采深采厚比、地面塌陷及地裂缝宏观稳定性等场地稳定性评价指标体系. 本研究以沈阳市某采煤沉陷区为例开展场地稳定性评价. 结果表明,不稳定区分布在研究区西部,面积约为1.64 km2,占全区面积的5.13%. 区内采深采厚比大于等于60,当前地表沉陷速率较高(≥ 60 mm/a),剩余地表移动变形值较大,地面塌陷、地裂缝较发育且仍在发展. 基本稳定区主要位于研究区东部,面积为2.34 km2,约占总面积的7.32%. 区内采空区深厚比介于35~60,地表沉陷速率为30~60 mm/a,剩余变形移动值中等,地面塌陷、地裂缝已基本稳定.

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  • 图 1  评价区平面位置图

    Figure 1. 

    图 2  场地稳定性评价单因素分级图

    Figure 2. 

    图 3  蒲河-清水采煤沉陷区场地稳定性分区图

    Figure 3. 

    表 1  不同时间的削减系数参考值

    Table 1.  Reference values of reduction coefficient at different times

    开采结束时间/a 1 2 5 10 20 <20
    削减系数(η 0.75 0.825 0.9 0.938 0.975 0.99
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    表 2  地表沉陷计算参数

    Table 2.  Calculation parameters of surface subsidence

    采区 工作面编号 停采时间 下沉系数(q 削减系数(η 剩余下沉系数(q′) 水平移动系数(b 主要影响角正切(tanβ
    南二采区 1# 0.86 0 0.86 0.25 2.5
    2# 2021-11 0.86 0.75 0.22 0.25 2.5
    西一采区 13# 2020-12 0.86 0.825 0.15 0.25 2.5
    15# 2021-12 0.86 0.75 0.22 0.25 2.5
    12# 2019-06 0.86 0.862 0.12 0.25 2.5
    14# 2016-09 0.86 0.910 0.08 0.25 2.5
    10# 2018-02 0.86 0.9 0.09 0.25 2.5
    2# 2013-06 0.86 0.934 0.06 0.25 2.5
    1# 2011-10 0.86 0.942 0.05 0.25 2.5
    11# 2017-03 0.86 0.922 0.07 0.25 2.5
    7# 2015-06 0.86 0.919 0.07 0.25 2.5
    3# 2014-02 0.86 0.930 0.06 0.25 2.5
    5# 2018-10 0.86 0.875 0.11 0.25 2.5
    6# 2020-03 0.86 0.844 0.13 0.25 2.5
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    表 3  按地表剩余移动变形值确定的场地稳定性等级

    Table 3.  Site stability grade by surface residual movement and deformation values

    稳定状态 下沉速度Vw/(mm/d)及下沉值/mm 地表剩余移动变形值
    剩余倾斜值Δi/(mm/m) 剩余曲率值ΔK/(10-3/m) 剩余水平变形值Δε/(mm/m)
    稳定 Vw<1.0,半年下沉值<30 Δi<3 ΔK<0.2 Δε<2
    基本稳定 Vw<1.0,半年下沉值≥30 3≤Δi<10 0.2≤ΔK<0.6 2≤Δε<6
    不稳定 Vw≥1.0 Δi≥10 ΔK≥0.6 Δε≥6
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    表 4  场地稳定性评价分区标准

    Table 4.  Zoning standards of site stability evaluation

    影响因素 不稳定区(Ⅰ) 基本稳定区(Ⅱ) 稳定区(Ⅲ)
    地表沉陷速率/(mm/a) ≥60 30~60 <30
    累计沉陷量/mm ≥300 150~300 <150
    地表剩余移动变形 Δi≥10,ΔK≥0.6,Δε≥6 3≤Δi<10,0.2≤ΔK<0.6,2≤Δε<6 Δi<3,ΔK<0.2,Δε<2
    采深采厚比 <35 35~60 ≥60
    地面塌陷、地裂缝宏观稳定性 不稳定 基本稳定 稳定
    因素间逻辑 或(∪) 非Ⅰ、Ⅲ区 与(∩)
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出版历程
收稿日期:  2024-01-04
修回日期:  2024-03-17
刊出日期:  2025-06-25

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