【正文】 劃目標(biāo)范圍之內(nèi)，該項(xiàng)目的實(shí)施有利于崇信縣建設(shè)用地規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（4）對土地利用總體規(guī)劃實(shí)施影響綜合評價41 / 196該項(xiàng)目建設(shè)用地面積較小，所占用的耕地通過土地開發(fā)項(xiàng)目得以補(bǔ)充，對崇信縣耕地保有量、建設(shè)占用耕地指標(biāo)、建設(shè)用地規(guī)劃目標(biāo)不會產(chǎn)生太大影響，對生態(tài)環(huán)境的影響可以通過相關(guān)措施減少到最低程度。 生產(chǎn)期沉陷區(qū)土地破壞狀況預(yù)測 方案服務(wù)期開采沉陷預(yù)測1 地表沉陷預(yù)測方法與預(yù)測內(nèi)容（1） 地表形態(tài)預(yù)測方法、模式、參數(shù)選取與預(yù)測內(nèi)容煤炭開采引起的地表破壞范圍和破壞程度可用地表沉陷產(chǎn)生的移動和變形值的大小來評價。選用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的概率積分法進(jìn)行預(yù)測。采用中國礦業(yè)大學(xué)開采與地質(zhì)災(zāi)害研究所研發(fā)的開采沉陷軟件 MSPS 進(jìn)行計(jì)算。該軟件的計(jì)算模型描述如下：1）穩(wěn)定態(tài)預(yù)計(jì)模型如圖 所示的傾斜煤層中開采某單元 i，按概率積分法的基本原理，單元開采引起地表任意點(diǎn)(x，y)的下沉( 最終值 )為：圖 地表沉陷預(yù)測模型的坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖We0i(x，y)=(1/r 2)exp(π(xxi)2/r2)exp(π(ylily)2/r2)式中：r 為主要影響半徑，r=H 0/tgβ，其中 H0 為平均采深；tgβ 為主要影響角 β 之正42 / 196切；li=HiCtgθ，其中 θ 為最大下沉角；(xi，yi)—— i 單元中心點(diǎn)的平面座標(biāo)；(x， y)——地表任意一點(diǎn)的座標(biāo)。在如上圖所示的開采坐標(biāo)系中，任一單元開采引起地表（x，y）的下沉 We0i(x，y)可根據(jù)上式求得。設(shè)工作面范圍為：0～p ，0～a 組成的矩形。①地表任一點(diǎn)的下沉為：W(x，y)=W 0∫∫Weoi(x，y)d xdy 式中：W 0 為該地質(zhì)采礦條件下的最大下沉值， （mm） ，W 0＝mqcosα，其中 q 為下沉系數(shù)；m 為采厚；p 為工作面走向長， （m） ； a 為工作面沿傾斜方向的水平距離， （m） 。也可以寫為：W(x，y)＝ W?(x)W?(y)式中 W0 仍為走向和傾向均達(dá)到充分采動時的地表最大下沉值，W?(x)為傾向方向達(dá)到充分采動時走向主斷面上橫坐標(biāo)為 x 的點(diǎn)的下沉值，W ?(y)為走向方向達(dá)到充分采動時傾向主斷面上橫坐標(biāo)為 y 的點(diǎn)的下沉值。同理，可推導(dǎo)出地表（X，Y）的其它移動變形值。除下沉外的其它移動變形都有方向性，同一點(diǎn)沿各個方向的變形值是不一樣的，要對單元下沉盆地求方向?qū)?shù)，然后積分。②沿 方向的傾斜 i(x，y， )，設(shè) 角為從 x 軸的正向沿逆時針方向與指定預(yù)計(jì)方??向所夾的角度。坐標(biāo)為(x，y)的點(diǎn)沿 方向的傾斜為下沉 W(x，y) 在 方向上單位距離的變化率，在?數(shù)學(xué)上即為 方向的方向?qū)?shù)，即為：i(x，y， )＝?????sin),(cos),(),( yxWxyyxW??可將上式化簡為：i(x， y， )＝ [i?(x)W?(y)cos ＋ i?(y)W?(x)sin ]10 ?③沿 方向的曲率 k(x，y， )，坐標(biāo)為(x ，y)的點(diǎn) 方向的曲率為傾斜 i(x，y， )?? ?在 方向上單位距離的變化率，143 / 196在數(shù)學(xué)上即為 方向的方向?qū)?shù)，即為：?k(x，y， )＝ ????? sin),(cos),(),( yxixyiyxi ??可將上式化簡為：k(x， y， )＝ [k?(x)W?(y)－ k?(y)W?(x)]sin2 ＋ i?(x)i?(y)sin2 ]?10④沿 方向的水平移動 U(x，y， )?U(x， y， )= [U?(x)W?(y)cos ＋ U?(y)W?(x)sin ]10 ?⑤沿 φ 方向的水平變形 ε(x，y ， )ε(x， y， )＝ {??(x)W?(y)cos2 ＋ ε?(y)W?(x)sin2 ＋ [U?(x)i?(y)＋ i?(x)?10 ?U?(y)]sin cos }2）最大值預(yù)測在充分采動時：a）地表最大下沉值，W 0＝ mqcosα， （m 為煤層開采厚度， mm；q為下沉系數(shù)） ；mmb）最大傾斜值，i。＝W 0/r ， （r為主要影響半徑） ； mm/mc）最大曲率值， 2??；10 3/md）最大水平移動，U。＝bW 0， （b 為水平移動系數(shù)） ；mme）最大水平變形值， r/.?。mm/m3）預(yù)測參數(shù)的選擇本沉陷預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)要求的地表移動變形參數(shù)主要有下沉系數(shù) q、水平移動系數(shù)b、最大下沉角 θ、主要影響角正切 tgβ 等。這些參數(shù)取值的大小主要與開采方法、頂板管理方法、上覆巖層性質(zhì)、沖積層厚度、工作面寬度及回采速度、采深比以及重復(fù)開采等因素有關(guān)。參數(shù)的確定方法主要有兩種，一種是利用經(jīng)驗(yàn)公式求算，另一種是根據(jù)地質(zhì)條件和開采方法類似的井田的實(shí)測值類比確定。本次預(yù)測參考大柳礦井北部新柏煤礦、楊家溝煤礦巖移觀測數(shù)據(jù)，楊家溝煤礦已44 / 196開采 30 余年，新柏煤礦于 1990 年投產(chǎn)，采煤方法為走向長壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，其采煤方法與大柳礦井采煤方法相同，主要開采煤層與大柳礦井相同。因此楊家溝煤礦、新柏煤礦巖移觀測數(shù)據(jù)有較強(qiáng)的可比性。類比確定的本次預(yù)測的輸入?yún)?shù)見表 2。沉陷預(yù)測參數(shù)匯總表表 序號 參數(shù) 符號 單位 參數(shù)值 備注初次采動 q / /1 下沉系數(shù)第一次重復(fù)采動 q / /2 水平移動系數(shù) b / /初次采動 tgβ / /3 主要影響 正切重復(fù)采動 tgβ / /4 拐點(diǎn)偏移距 S m /5 開采影響傳播角 θ deg 8345 / 1964）預(yù)測內(nèi)容預(yù)測方案服務(wù)期（即首采區(qū)11采區(qū)）開采25 年的地表沉陷，繪制下沉等值線圖、拉伸等值線圖和地表變形最大值。其中前25年分5 個階段進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果，分階段統(tǒng)計(jì)沉陷影響范圍，裂縫區(qū)分布和沉陷后地形地貌、地形坡度變化情況，進(jìn)而分析對土地的破壞程度和類型。（2）地表裂縫預(yù)測沉陷區(qū)的地表裂縫大致可以分為兩組。一組為永久性裂縫帶，位于采區(qū)邊界周圍的拉伸區(qū)，裂縫的寬度和落差較大，平行于采區(qū)邊界方向延伸。另一組為動態(tài)裂縫，它隨工作面的向前推進(jìn)，出現(xiàn)在工作面前方的動態(tài)拉伸區(qū)，裂縫的寬度和落差較小，呈弧形分布，大致與工作面平行而垂直工作面的推進(jìn)方向。隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，動態(tài)拉伸區(qū)隨后又變?yōu)閯討B(tài)壓縮區(qū)，動態(tài)裂縫可重新閉合。開采工作面切眼邊界和停采線邊界上方的地表一旦產(chǎn)生裂縫是永久性的。這些裂縫只有當(dāng)相鄰工作面的開采，或者人工充填，或者經(jīng)歷較長時間的自然作用才能閉合。在地表移動盆地的外邊緣區(qū)產(chǎn)生的裂縫。裂縫的深度和寬度，與有無第四紀(jì)松散層及其厚度、性質(zhì)和變形值大小密切相關(guān)。若第四紀(jì)松散層為塑性大的粘性土，一般是地表拉伸變形值超過6～ 10mm/m時，地表才發(fā)生裂縫。本報告以拉伸變形值大于6mm/m時作為產(chǎn)生裂縫的判據(jù)。地表裂縫一般平行于采空區(qū)邊界發(fā)展，當(dāng)采深和采厚的比值較小時，在推進(jìn)中的工作面推進(jìn)先張開而后逐漸閉合。地表裂縫的形狀為楔形，地面的開口大，隨深度的增大而減小，到一定深度尖滅。在基巖直接出露地表的情況下，裂縫深度可達(dá)數(shù)十米。當(dāng)采深很小，采厚較大時，地表裂縫有可能和采空區(qū)相連通。在急傾斜煤層條件下，地表移動取決于基巖的移動特征。特別是松散層較薄時。地表可能出現(xiàn)裂縫或臺階。（3）地表移動持續(xù)時間的預(yù)測井下開采引起地表發(fā)生移動變形，到最終形成穩(wěn)定的沉陷盆地，這一過程是漸進(jìn)46 / 196而相對緩慢的，采煤工作面回采時，上覆巖層移動不會立即波及地表。地表的移動是在工作面推進(jìn)一定距離后才發(fā)生的。隨著采煤工作面的推進(jìn)，在上覆巖層中依次形成冒落帶，裂隙帶、彎曲下沉帶并傳遞到地表，使地表產(chǎn)生移動變形。這一過程所需時間可通過公式計(jì)算，在無實(shí)測資料的情況下，地表移動的延續(xù)時間（T ）可根據(jù)以下公式計(jì)算： ()THd??式中：T— 形成穩(wěn)定沉陷地面移動的延續(xù)時間，d ；H—工作面平均開采深度，m ；2 方案服務(wù)期開采區(qū)域特征方案服務(wù)期開采區(qū)域11采區(qū)（即首采區(qū)）方案服務(wù)期開采區(qū)特征表表 采區(qū)名稱 開采煤層 煤層埋深 （m） 煤層厚度 （m） 煤層傾角 （176。 ） 可采儲量 （mt）12 20～30 23 20～30 32 20～30 4 20～30 2411 采區(qū)5500～950 20～30 24設(shè)計(jì)首采工作面為11采區(qū)北部12號煤層的111201工作面和23 號煤層的112301工作面，、其綜采工作面長度為220m ，工作面年推進(jìn)度為1500m～ 2500m。47 / 1963 方案服務(wù)期開采區(qū)地表沉陷預(yù)測結(jié)果（1）地表形態(tài)變化預(yù)測結(jié)果通過MSPS 軟件計(jì)算獲得的方案服務(wù)期各階段地表移動變形情況如下：1） ～。7。：2） ～ 。3） ～。第一階段各煤層工作面開采后地表移動變形最大值一覽表表 煤層 下沉（ mm） 傾斜(mm/m) 曲率(10 3/m) 水平移動 （mm） 水平變形 (mm/m) 備注煤1煤23 、煤32 地表沉陷面積為第二階段各煤層工作面開采后地表移動變形最大值表 開采煤層 下沉（mm） 傾斜(mm/m) 曲率(103/m) 水平移動（mm） 水平變形 (mm/m) 備注煤 1煤 2煤 3煤 4 地表沉陷面積為 km2第三階段各煤層工作面開采后地表移動變形最大值表 開采煤層 下沉（mm） 傾斜(mm/m) 曲率(103/m) 水平移動（mm） 水平變形 (mm/m) 備注煤 1煤 2煤 3煤 4 地表沉陷面積為48 / 196第四階段各煤層工作面開采后地表移動變形最大值表 開采煤層 下沉（mm） 傾斜(mm/m) 曲率(103/m) 水平移動（mm） 水平變形 (mm/m) 備注煤 1煤 2煤 3煤 煤 5 地表沉陷面積 為 第五階段后各煤層工作面開采后地表移動變形最大值表 開采煤層 下沉（mm） 傾斜(mm/m) 曲率(103/m) 水平移動（mm） 水平變形(mm/m) 備注煤 1煤 2煤 3煤 煤5 地表沉陷面積 為 49 / 196方案服務(wù)期各階段工作面開采后地表移動變形沉陷預(yù)測結(jié)果一覽表表 煤層 工作面 采厚 m 采深 m 傾角 α176。 下沉系 數(shù) q 水平移動 系數(shù) b 主要影響正切 tanβ Wmaxmm imaxMm/m Kmax103/mm Umaxmm ξmaxmm/m111201 596 1355 111203 615 1643 111205 672 1676 111207 763 1517 111202 700 1414 12111204 781 1445 112301 590 1207 112303 604 1244 112302 861 1029 112304 723 1481 23112306 688 1361 113201 615 1082 113203 629 1091 113205 650 1272 113207 677 1273 113209 714 1310 113211 763 1327 32113202 759 1347 50 / 196煤層 工作面 采厚 m 采深 m 傾角 α176。 下沉系 數(shù) q 水平移動 系數(shù) b 主要影響正切 tanβ Wmaxmm imaxMm/m Kmax103/mm Umaxmm ξmaxmm/m110401 606 3532 110403 633 3957 110405 650 4363 110407 684 4473 110409 711 4610 110411 754 4616 110413 798 4735 110402 702 4554 110404 685 4663 4110406 876 4573 110501 648 3139 110503 660 3250 110505 695 3528 110507 732 3611 110509 765 3737 110511 810 3804 110502 679 3686 110504 728 3590 5110506 788 3735 51 / 196（2）地表裂縫預(yù)測結(jié)果大柳礦井第四系松散層為上部灰褐色耕植土，下部黃褐色粉砂質(zhì)黃土， ，屬于塑性大的粘性土，預(yù)測的水平地表拉伸變形值超過6～10mm/m時，地表將發(fā)生裂縫。根據(jù)各階段各煤層開采后拉伸變形等值線大于6mm/m的區(qū)域視為裂縫區(qū)。方案服務(wù)期各階段開采后產(chǎn)生裂縫面積統(tǒng)計(jì)