本文格式為Word版，下載可任意編輯——風力發電場工程與煤層采動間相互影響的論證1風電場概況

風電場位于xxxxx前進林場的山上，屬山地地形，東西長占地面積130444m2，場址平均海拔高度在500m左右。本工程選用方案WTG2，33臺單機容量為1500kW的風電機組。風電機組輪轂高度采用70m。風機基礎初擬為自然地基上的大塊體鋼筋混凝土板式基礎，直徑為16.4m，基礎埋深3.0m，邊坡1:0.5，基礎混凝土設計強度等級為C35，基底下設200mm厚的C20素混凝土墊層；

2地基巖（土）承載力特征值

根據現場踏勘，結合當地建筑經驗等，推薦各層地基巖（土）的承載力特征值fak的結果列于表2-1。

表2-1地基（巖）土承載力特征值層號角礫碎石塊石灰巖（強風化）花崗巖（強風化）花崗巖（中等風化）根據經驗及規范確定fak值(kPa)240～260280～350380～4503803501200推薦的fak值（kPa）240～260280～350380～45038035012003區域地質采礦條件

通過對風電場區內的礦產資源實地調查及《xxxxxx找煤報告》、《xxxxx勘探地質報告》等有關的資料收集整理分析研究說明：風電場部分區域下有煤層，煤層最小埋藏深度350米，平均厚度0.7~0.9米，傾角18°～３０°。區內無大的斷層，結構簡單。區內井下一般采用長壁全陷法開采，下沉系數可達0.7～0.9。

4開采沉陷預計結果

4.1影響地表塌陷的主要因素

1．上覆巖層的性質

在一致的開采條件下，巖性堅硬且整體性較好的巖土層，塌陷后影響面積較大，但地表種種移動與變形值相對較小，破壞程度較輕。巖性較弱且節理裂隙發育的巖土層，地表塌陷影響面積略小，但移動變形值較大，破壞程度相對加重。

風電場區內煤礦主要開采近水平或傾角很小的煤層，直接頂板為厚度較大的堅硬及極度堅硬巖層所組成。使用長壁式采煤法全部冒落處理采空區時，采空區頂板在自重和上覆巖層重力作用下彎曲下沉，當其內部拉力超過巖層強度極限時，便斷裂、破碎而冒落，冒落的矸石堆積在采空區內直至支撐住上面巖層，形成冒落帶。上面巖層繼續彎曲、下沉，壓縮堆積的矸石，當其彎曲下沉所產生的拉應力超過該巖層的強度極限時，還要產生開裂，或者由于各巖層強度不同，彎曲下沉速度不同，巖層與巖層之間產生離層，形成裂縫帶。裂縫帶的巖層，在重力作用下，雖然仍會彎曲下沉，但是受到移動空間的限制，彎曲下沉程度減少，可能不再開裂，形成彎曲下沉帶。假使采空區范圍相當大，彎曲下沉帶一起可以發展到地面。移動穩定后，上位巖層及地表的最大下沉量可達煤層開采厚度的60~90%，甚至更高。

2．水文地質條件和地質構造

假使覆巖和表土層含量較大，地表塌陷面積和塌陷區的破壞程度將有所增加。假使塌陷區內靠近地表存在較大的斷裂構造，則構造斷裂帶附近將出現較大的移動和變形破壞。

3．地形與微地貌特性

山區傾斜地表將產生附加采動滑移，滑移方向指向下坡方向，因而凸形變坡部位將產生附加水平拉伸變形；山形地貌部位將產生附加的水平壓縮和正曲率變形。梯田的地棱邊、陡崖的邊緣附近常出現裂縫。

4．煤層開采條件的影響

煤層開采條件包括開采深度、開采厚度和煤層傾角。在其它條件一致時，地

表破壞程度與開采深厚比（H/M）呈反比函數關系；開采煤層的傾角影響變形塌陷范圍相對于采空區的位臵；傾斜煤層開采時，塌陷區將偏向下山方向。下山方向的移動變形范圍和破壞程度將有所增加。

5．采煤與頂板管理方法的影響

地表塌陷范圍以及移動、變形和破壞程度與煤層采空區的大小及煤炭采出率有某種正比關系。長壁式大冒頂充分開采的下沉系數可達0.7～0.9；條帶式、房柱式等開采的下沉系數則與煤炭采出率有關，一般在0.3以下。顯然下沉系數愈小，地表破壞范圍和程度也就愈小。

6．開采次數影響

在其它條件一致時，重復開采的地表塌陷破壞程度比初次開采略大一些，原因是覆巖經初次開采后，其穩固性系數將有所降低，重復開采時其下沉系數有所增大。在充分開采條件下，一次重復開采的下沉系數可增加0.1左右，再次重復開采時，增加的幅度將顯著減小。

7．開采厚度與開采深度的影響

開采厚度對上覆巖層及地表的沉陷過程的性質有重要的影響。采厚越大，冒落帶、導水裂縫帶高度越大，地表移動變形值也越大，移動過程表現得越猛烈，因此移動和變形值與采厚成正比。

地表移動值既與采厚成正比，又與采深成反比，所以常用深厚比（H/m）作為衡量開采條件對地表沉陷影響的粗略估計的指標。深厚比越大，地表移動變形值越小，移動和變形就越平緩，深厚比越小，地表移動與變形就越猛烈。在深厚比很小的狀況下，地表將出現大裂縫、臺階狀斷裂，甚至出現塌陷坑。

4.2采空塌陷穩定分析

礦區內煤層為長壁全陷法開采時，覆巖相對堅硬，采深大于500m，當采用長壁全陷法開采時，回采率達80%以上，塌陷區最大下沉點的下沉在3年左右基本趨于穩定（依據6個月內累計下沉值不超過30mm，認為地表移動期終止），剩下的變形就是剩余變形，雖然變形量不大，但是不均勻變形和年沉降速率依舊很大，發育地裂縫也是常有的現象。

1．開采安全深度計算

由于風電機組沒有相關規定，所以根據《鐵路工程地質手冊》推薦的計算方法，安全開采深度為H=K·M

H——安全開采深度（m）；K——安全系數，參考表2取值；M——礦層采出厚度（m）。

表2計算安全系數K值表

風電場區域內煤層傾角為一般18°～30°，現階段長時間內可采一層煤，不考慮重復采動，建筑物級別為I級時，K=175。主要可采煤層平均煤厚為0.7~0.9m。

則安全深度為H=157.5m；在區域內煤層埋藏深度遠大于煤的安全開采深度。2.最大下沉量預計

地表的下沉量與大量采礦因素有關，主要影響因素包括上覆巖性、采深、煤層厚度、傾角、采礦方法有關。最大下沉量的計算公式如下：

Wmax=MqcosɑWmax—最大下沉值；M—煤層厚度q—下沉系數ɑ—煤層傾角

一、根據工作面上覆巖層結構確定預計參數

（1）上覆巖層巖性的確定方法

根據煤層附近區域的鉆孔資料，依照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》的規定，結合本區域上覆巖層巖性的綜合評價系數P、地質條件、開采技術條件等確定煤層上覆巖層巖性特征。

其中，系數P取決于覆巖巖性及其厚度，可用下式表示：

P??mQi1ni?m1ni

式中mi—覆巖i分層的法線厚度，m；

Qi—覆巖i分層巖性評價系數,可由表3查得；當無實測強度值時，Q0值可從表4查得。

表3分層巖性評價系數

巖性單向抗拉強度（MPa）≥9080706050403020＞10初次采動Q00.00.00.050.10.20.40.60.80.9重復采動Q10.00.10.20.30.450.70.80.91.0Q20.10.40.50.60.70.951.01.01.1巖石名稱很硬的砂巖、石灰巖和粘土頁巖、石英礦脈、很硬的鐵礦石、致密花崗巖、角閃巖、輝綠巖硬的石灰巖、硬砂巖、硬大理石、不硬得花崗巖堅硬中硬較硬的