深部开采主要环境资源损伤演化规律及承载力研究

随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部煤炭资源日益减少，国内外矿山都进入深部资源开采状态。资料显示，按目前的延伸发展速度，可以预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000-1500m的深度。深部开采的地质采矿条件更加复杂，不但要解决矿山灾害增加问题，而且其覆岩及地表移动规律、开采沉陷预测及地表建筑物、公用设施等的损害和赔偿问题也急需进行深入研究，以适应我国煤炭开采日益向深部发展的需要。本项研究将在已有的研究工作基础上，重点总结和充实深部开采沉陷破坏规律，并充分运用开采沉陷学、定量分析、环境评价和环境经济学理论，展开学科交叉研究，探讨在深部典型开采模式下主要环境资源损伤演化规律及承载力问题，建立深部开采沉陷- - 环境资源损伤量化损益评价模型，为各类开采方案决策、环境资源综合治理、灾害评价等提供科学依据。

根据本项目的研究计划要求，项目负责人及研究成员经过三年深入系统的研究，执行并完成了项目的研究内容。本项研究在已有的研究工作基础上，充分运用开采沉陷学、定量分析、环境评价和环境经济学理论，开展了学科交叉研究，建立了深部开采沉陷--环境资源损伤量化损益评价模型，探讨了在深部典型开采模式下主要环境资源损伤演化规律及承载力问题，研究工作量巨大。.主要取得了以下研究成果：.（1）查阅国内外相关文献资料，总结了深部开采的概念，研究了深部开采对地表变形的影响。在总结分析深部开采研究成果的基础上，利用数值模拟手段（FLAC3D）构建了数值计算模型，模型包括223686个节点，212500个单元。基于该手段，对深部开采条件下的地表移动规律进行了模拟分析。.（2）针对典型开采模式下深部开采地表变形计算及预测方法进行了研究，当前地表变形计算应用最为广泛的是概率积分法，本项目结合深部开采的特殊性，对地表变形的计算进行了修正，调整了变形系数。.（3）总结提出了深部开采条件下环境评价所需的主要因子。例如，深部开采沉陷区土地资源损害评价主要考虑地表下沉值、地表坡度、深厚比、地表潜水位、裂缝宽度、裂缝深度、土壤盐分、土壤退化系数等因子。.（4）通过确定权重、划分评价单元、建立适应性函数、制定综合评价指标值的计算及分级标准等，构建了深部开采沉陷区建筑物、土地等环境资源损害评价模型。同时，制定了沉陷区建筑物、土地等环境资源的损害赔偿标准。.（5）本项目结合制定的损害评价模型，选取了多个具有代表性的典型矿区进行了现场实际应用，根据应用结果，对理论模型进行了修正与完善，最终建立了环境资源损害评价应用模型。.（6）开展了开采沉陷环境资源损伤动态演化规律研究。依据所建立的矿区环境资源损害评价体系，引入目前最先进的三维数据场及GIS可视化技术，利用AO二次集成开发技术，实现开采沉陷——环境资源损害评价与GIS技术的无缝结合。借助计算机及三维可视化的手段，研究了沉陷区环境资源的损伤演化规律，生成了大量的图表文件。.依托本项目，项目负责人组织主办了第十次全国软岩工程与深部灾害控制学术大会，承办或参与了多次学术大会。科研成果方面，获得山东省科技进步奖二等奖1项，申报了2项国家专利，发表了16篇学术论文，并完成专著一部（已成稿，等待出版中）。此外，针对部分研究内容正在开展接续研究工作，预期在国内外发表多