井工煤炭開采對土壤關鍵物理性質的影響規(guī)律研究.pdf

1、西部干旱及半干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，在受到采礦等人為擾動后，生態(tài)環(huán)境問題更加突出。土壤作為植被的載體，對動物、微生物、氣候等生態(tài)因子具有重要的影響，因此探尋開采對土壤關鍵物理性質影響具有重要的現(xiàn)實意義。
　　目前較少學者從室內物理模擬角度探尋開采對土壤物理性質影響。本文依據相似理論和開采沉陷理論，采用量綱分析法推導了開采對土壤物理性質影響的物理模型試驗相似準則及相似常數(shù)；設計了相似裝置的關鍵尺寸參數(shù)、模擬開采尺寸、開采方法及監(jiān)測系統(tǒng)，

2、研制出開采影響土壤物理性質的三維物理模擬平臺。
　　本文合理選取52303工作面上覆巖層相似材料及其鋪設方式，實現(xiàn)了土壤相似性鋪設；提出了利用對照組和實驗組降低邊界效應的室內物理模擬數(shù)據獲取方法及土壤取樣點水平變形值的計算規(guī)則。從沉陷影響范圍、主斷面地表水平移動和變形、開采影響范圍內水平變形角度，分析了造成土壤物理性質變化的開采沉陷相似的合理性。
　　通過室內開采影響土壤物理性質的相似模擬試驗及野外土壤取樣試驗分析發(fā)現(xiàn)，開采

3、對土壤天然含水量和容重的擾動具有空間分區(qū)特性。開采降低了壓縮區(qū)、拉伸區(qū)土壤天然含水量及拉伸區(qū)的土壤容重，提高了壓縮區(qū)和拉伸區(qū)土壤天然含水量和土壤容重的離散程度。
　　通過物理模擬實驗還發(fā)現(xiàn)，壓縮區(qū)土壤天然含水量變化與水平變形值呈現(xiàn)正相關，拉伸區(qū)土壤天然含水量變化、土壤容重變化與水平變形值均呈現(xiàn)負相關性。壓縮區(qū)土壤天然含水量比拉伸區(qū)土壤天然含水量對地表水平變形更敏感。
　　通過對開采前后土壤物理性質空間變化分析，發(fā)現(xiàn)開采增強了