煤矸石充填復(fù)墾區(qū)地表變形特征及其壓縮模擬實驗研究.pdf

1、煤炭資源在我國的能源中占主要地位，煤炭的開采利用一方面促進了經(jīng)濟社會的發(fā)展，另一方面，煤炭的開采造成了地面的塌陷，破壞了地表的生態(tài)環(huán)境平衡。為了治理煤礦開采塌陷區(qū)，將煤矸石作為塌陷區(qū)的土地復(fù)墾和充填開采的充填基質(zhì)，不僅可以消耗大量的煤矸石，減少煤矸石帶來的環(huán)境污染，而且可以降低地表塌陷的破壞程度。但是煤矸石受外界因素的影響作用較大，極易發(fā)生變形，最終導(dǎo)致充填區(qū)地表沉降和地表環(huán)境產(chǎn)生不同程度改變。因此，煤矸石充填區(qū)地表變形特征及其對地表環(huán)

2、境的影響是需要研究解決的關(guān)鍵問題之一。
　　論文選取潘集礦區(qū)的不同粒徑大小煤矸石作為復(fù)墾試驗的充填基質(zhì)，構(gòu)建室外試驗?zāi)Ｐ?，探究自然堆存狀態(tài)下不同類型煤矸石變形沉降機理，并且開展不同塊度煤矸石顆粒級配數(shù)值模擬實驗研究，探究不同級配煤矸石顆粒在不同圍壓下，煤矸石顆粒的峰值強度變化特征以及煤矸石顆粒體應(yīng)變與軸向應(yīng)變之間的變形特征;論文主要取得以下結(jié)論:
　　(1)在自然堆存煤矸石級配充填復(fù)墾試驗中三個試驗?zāi)Ｐ偷某两邓俾食尸F(xiàn)兩階段變

3、化特征，試驗前期模型沉降速率呈現(xiàn)彈性變化，沉降速率曲線整體呈現(xiàn)“波浪型”，且前期各監(jiān)測周期內(nèi)模型沉降速率較快，隨時間的推移后期模型沉降速率趨于平穩(wěn)的變化過程，試驗后期下沉速率最小;在監(jiān)測周期內(nèi)三種級配充填模型沉降值變化不同，各試驗?zāi)Ｐ颓捌诔两抵翟黾虞^快，呈線性變化，后期沉降值變化較小，趨于穩(wěn)定變化。
　　(2)降雨和降雪對試驗?zāi)Ｐ统两邓俾视绊戄^大。通過對降水前后監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行分析，降雨和降雪增加了模型矸石堆的荷載，使試驗?zāi)Ｐ投虝r間

4、內(nèi)沉降速率增加較明顯，并且降雨或降雪量以及降雨持續(xù)時間對模型地表沉降變形具有明顯的滯后效應(yīng)。
　　(3)通過對比不同數(shù)值分析模型，在三個試驗?zāi)Ｐ统两档那捌?，AR模型預(yù)測數(shù)據(jù)誤差小擬合效果最好，GM模型預(yù)測數(shù)據(jù)擬合效果較差，預(yù)測數(shù)據(jù)擬合曲線波動較大，主要原因是實測數(shù)據(jù)量較小，不能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體動態(tài)變化趨勢。在試驗?zāi)Ｐ统两岛笃?，各預(yù)測分析模型的預(yù)測值擬合精度提高。
　　(4)煤矸石壓縮變形試驗分析表明，不同級配模型其應(yīng)力-應(yīng)變