资源枯竭矿区深井开采引起地层再破坏的复杂性研究*于广明1董春胜2邹建喜1潘永战1刘福顺1(1青岛理工大学土木工程学院青岛266033)(2辽宁工程技术大学阜新123000)摘要针对资源枯竭矿区已经进行了多年开采而在地下浅部已留下很多老采区和地层已遭受数次沉陷破坏的特点，提出了深井开采及深浅部同时开采(重复采动)导致地层进一步破坏的特征和地层自下而上的沉陷规律及其损害累积效应，并借助北票矿区已经进行127a开采的实例，综合分析了资源枯竭矿区深井开采引起地层再破坏的复杂性及资源枯竭城市再生地层结构抗震性能的下降机理、评价方法和恢复措施。关键词采矿工程，资源枯竭，深井开采，地层，再破坏，复杂性分类号TU457，TD25文献标识码A1000-6915(2004)14-2341-05COMPLEXITYSTUDYOFREDESTROYEDSTRATACAUSEDBYDEEPMININGINRESOURCEDEPLETIONAREAYuGuangming1，DongChunsheng2，Zou激anxi1，PanYongzhan1，LiuFushun1(1QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266033China)(2LiaoningTechnicalUniversity，Fuxin123000China)AbstractIntheresourcedepletionarea，therearemanyabandonedstopesandthestratahavebeendestroyedmanyafteryearsofminingintopstrata.Therulesoffurtherdestructioncausedbydeepminingorsimultaneousminingatthetopanddeepstrata，andsubsidencealongdepthdirectionandtheaccumulativeeffectofdamageareanalyzed.Thecomplexityofstrataredestructionandthemechanismofworseningofearthquake-resistantbehaviorintheresourcedepletionareaarediscussed，andevaluationmethodsandresumingmeasuresofearthquake-resistantbehaviorareproposed.Keywordsminingengineering，resourcedepletion，deepmining，strata，redestruction，complexity期间，需关闭的国有煤矿还有180多个。据专家预测，在未来的20a内，我国各类矿山又有近1/3的矿业城市资源枯竭。而这些矿区采矿的明显特点就是由多年浅部开采转移到深部开采或深浅开采并举，在地下浅部已留下很多老采区，且地层已遭受过数次沉陷破坏，深井开采导致地层进一步破坏，引言1我国矿业城市(镇)426座，其中煤炭城市(镇)150座，有国有和地方煤矿数千家。在全国现有矿业城市(镇)中，有51个矿业城市资源枯竭。“十五”2003年1月24日收到初稿，2003年8月30日收到修改稿。*国家自然科学基金(50274044)资助项目。作者于广明简介：男，1997年于中国矿业大学工程力学专业获博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事工程力学、防灾减灾工程、工程测量等方面的研究工作，在分形几何、土木建筑灾害防护和地层沉陷(岩层移动)方向持有专长。E-mail：yu-guangming@263。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---•2342•岩石力学与工程学报2004年使问题更加复杂，由此导致房屋、建筑物变形破坏，市政设施如地下管网、道路、桥梁、输电、通讯线路损害，土地盐碱化或沙漠化，山体滑坡，河水断流，河岸坍塌，土层结构改变，植被破坏等问题更加严重。例如，北票矿区开采历史达127a，采深从解放前的80m增加到现在的1300m，累积造成地表沉陷面积共38.36km2，地面最大下沉深度7.9m，塌陷诱导震级在1.8级以上的矿震438次，地面多次出现了不同类型、不同程度的塌陷破坏，井筒、地面建筑、铁路、桥梁、农田等遭到严重破坏，塌陷漏斗埋人致死53人。这对人民群众的生产和生活构成了严重威胁。因此，研究资源枯竭矿区深井开采引起地层再破坏的复杂性及综合治理、抗震性能评价和抗震性能恢复措施迫在眉睫[1，2]。本文以北票矿区为例对这一系列问题进行研究。深井开采引起地层再破坏的复杂性3由于北票矿区多年来进行了大规模的采矿活动，由浅部开采转移到深部开采或深浅开采并举，在地下浅部已留下了众多老采区，地层也已遭受了数次沉陷破坏，导致地层进一步破坏的问题更加复杂。造成这种复杂性的原因是：地层已是经受过变形、遭受过破坏的地质结构体，具有高度的非线性和复杂性，它由已沉陷的岩层、重新定位的岩块和众多的原生和采动再生结构面组成。因此，采动岩体的再破坏性质和力学行为在很大程...