煤矸石塊度結(jié)構(gòu)差異對(duì)充填復(fù)墾區(qū)地表變形影響試驗(yàn)研究.pdf

1、煤炭作為我國(guó)的主要能源，其生產(chǎn)在給人們帶來(lái)效益的同時(shí)也造成了開(kāi)采區(qū)的地表塌陷，以及煤炭生產(chǎn)過(guò)程中大量的煤矸石排出堆積成山嚴(yán)重污染著環(huán)境。為治理塌陷區(qū)，改變被污染的環(huán)境，以煤矸石作為充填基質(zhì)進(jìn)行土地復(fù)墾能夠達(dá)到一舉兩得的效果。但是，松散的煤矸石充填后，在受到自身荷載作用以及外界表生作用下煤矸石發(fā)生體積變形，進(jìn)而表現(xiàn)出地表下沉。充填區(qū)的地表下沉量與充填厚度和煤矸石的塊度與巖性及外在因素如含水量、溫度的變化等有關(guān)。通常，充填的煤矸石厚度越大，

2、充填區(qū)的地表下沉量就越大。為了使充填區(qū)在下沉穩(wěn)定時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高值，這就需要在設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)有個(gè)預(yù)留高度，但是，散體煤矸石的承載變形是與其塊度大小相關(guān)的。為研究不同塊度結(jié)構(gòu)下煤矸石作為土地復(fù)墾充填基質(zhì)其充填地地表下沉量的差異性，達(dá)到為煤矸石充填復(fù)墾標(biāo)高設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的試驗(yàn)依據(jù)的目的。本文通過(guò)對(duì)自然狀態(tài)下的煤矸石進(jìn)行塊度結(jié)構(gòu)調(diào)查將煤矸石分為洗選煤矸石、平均塊度粒徑較大的掘進(jìn)矸石和塊度粒徑較小的煤矸石3種類(lèi)型，進(jìn)而在塌陷區(qū)構(gòu)建三種不同塊度粒徑級(jí)配的

3、煤矸石充填復(fù)墾地試驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒃诿總€(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕喜荚O(shè)三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂⒐ず蟛杉總€(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)，在此之后每十天左右觀測(cè)一次每個(gè)模型的高程值，隨著每個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕^對(duì)沉降值的減小，將觀測(cè)周期延伸為二十天左右觀測(cè)一次每個(gè)模型的高程值，在每次觀測(cè)完成之后對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，并計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)沉降值與累積沉降值，并將同一個(gè)模型上的三個(gè)點(diǎn)求平均值記為該模型的沉降值。同時(shí)分析不同塊度結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷g的差異性，并應(yīng)用回歸分析法與灰色系統(tǒng)法

4、對(duì)三個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖冃翁卣鬟M(jìn)行分析研究。試驗(yàn)研究結(jié)果表明:
　　(1)在自然煤矸石級(jí)配充填復(fù)墾試驗(yàn)中三個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某两邓俾示鶠橄仍龃笤贉p小后趨于平穩(wěn)的變化過(guò)程;通過(guò)回歸分析與灰色系統(tǒng)分析進(jìn)行建模，三個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄?shù)學(xué)模型精度雖然存在差異，但是整體看三個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合效果均較好。
　　(2)在試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某两盗勘O(jiān)測(cè)周期為10天左右時(shí)，外界降雨對(duì)模型的影響不是立即表現(xiàn)出來(lái)而是有一定的滯后現(xiàn)象，隨著監(jiān)測(cè)周期增加為20天左右外界降雨量和三

5、個(gè)模型的沉降速率呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。
　　(3)三個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目傮w變形表現(xiàn)出一定的差異，在試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拿喉肥涮罨|(zhì)中含有小粒徑較多時(shí)煤矸石充填地表總沉降量最小，且前期沉降速率較快，隨著時(shí)間推移沉降速率趨于平穩(wěn)，試驗(yàn)后期其累積下沉速率最小，各試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷睦鄯e下沉速率相對(duì)穩(wěn)定，且差異性減小;具有相似塊度結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜔o(wú)論是在總下沉量上還是在沉降速率上其差異性均較小。
　　(4)采用兩種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)均得出，當(dāng)充填的煤矸石