[01717960]资源开发引起的突水-塌陷型地质灾害动力学评价方法与综合防治技术

（一）任务来源 1.山东省科技厅科学技术发展项目：山东省岩溶地区水资源可持续发展战略及主要环境地质问题的研究，项目编号：003150106；2.山东省自然科学基金项目“滑塌型地质灾害的非线性动力学监控预测理论的研究”，项目编号：Y2003E01。3.国家自然科学基金重点项目子课题：与地质环境相协调的地下资源开采关键科学问题研究，项目编号：50434020；4.国家自然科学基金面上项目：开采沉陷主要环境资源损伤量化损益评价体系研究，项目编号：50474070；5.国家自然科学基金面上项目：采动岩体破坏的分维裂隙协同演化模型与计算机实现，项目编号：50274044；（二）应用领域和技术原理随着地球科学技术的发展和国民经济水平的提高，人类工程活动对地质环境的影响日趋增大，地下矿物资源开发利用、地下工程的掘进建设、深大基坑开挖、地下水开采、地下储水、地下能源和废料贮存等活动大规模开展，从而对岩石圈层造成巨大人工扰动，这种自然作用和人工扰动打破了地层中应力的原始平衡状态，进而导致地应力剧烈释放、水文环境变化、岩土体变形、地下水突水等方面的灾害发生，造成了巨大的经济损失和人身伤亡。因此，从地球四大圈层结构及其相互关联运动上着手，研究由水、土、岩、气四种地质介质组成的地层结构在自然作用和人工扰动下的协同演化机理，揭示因水、土、岩、气协同作用而致灾的岩溶塌陷—地层塌陷—地下突水—地基沉陷的这一地质灾害发生原理及成灾机理，建立其评价理论和综合防治技术，探索地质结构中的资源安全利用及其途径，从而达到地质灾害的有效防治和地质资源安全利用目的，对国民经济的发展和地球科学的进步意义重大。该项目首先从地球四大圈层结构及其相互关联运动上着手，研究自然作用和人工扰动下水、土、岩、气四种地质介质的协同作用机理，从资源利用和防灾减灾双重意义着手，探索其利用价值，使其资源化，揭示其滋生地质灾害的演化规律和发生原理，建立其评价理论。该成果在综合分析地球内外因素影响基础上，将地质宏观介质特征与微观演化作用过程相结合，将地质灾害的理论研究与试验研究和工程实践相结合，进一步开展资源开发引起的突水—塌陷型地质灾害效应及其形成机理与评价理论的研究。系统研究地层塌陷、地基沉陷、突水等形成机理及非线性动力学评价理论，提出了因水、土、岩、气协同作用而致灾链的地层塌陷—岩溶塌陷—地下突水—地基沉陷的这一地质灾害发生原理及其动力学评价方法和防治技术。结合水、土、岩、气四种地质介质的协同作用与演化规律，探索其有关地质环境的两重性。在资源性条件方面，研究了地下水资源、能源、矿产和生物四大资源开发；在灾害性条件方面，研究了塌流型地质灾害的主要地质灾害性条件，进行相应成因类型划分与评价，并以此为基础，运用非线性动力学理论与方法对地质灾害发育规律及演化趋势进行了系统预测并提出了相应的防治对策与措施，对地下资源开发和地质灾害的防治意义重大，同时促进了水文地质和环境地质学科的发展，理论价值极其明显。通过上述理论问题的探索与研究，完善和丰富了地质灾害发生原理及其评价方法体系，提出了更加系统和有效的地质灾害动力学评价方法与防治技术，为我国资源开发引起的地质灾害的有效防治及经济可持续提供了技术支持。（三）成果的创造性、先进性“主要论点与论据、创建与创新”见“成果公示内容”和《资源开发引起的突水—塌陷型地质灾害动力学评价方法与综合防治技术科学技术成果鉴定证书》（鲁科成鉴字[2008]第513号）（四）存在的问题和改进意见在上述评价方法与防治技术研究中所进行的原位和室内试验研究还不够深入和全面。在今后的研究中加强评价方法与防治技术的原位测试和室内实验工作，以提高该方法体系的精确度和实用性。本项成果结合水、土、岩、气四种地质介质的协同作用与演化规律，探索其有关地质环境的两重性。在资源性条件方面，研究了地下水资源、能源、矿产和生物四大资源可持续开发条件；在灾害性条件方面，研究了主要地质灾害性条件，进行相应成因类型划分与评价，并以此为基础，运用非线性动力学理论与方法对地质灾害发育规律及演化趋势进行了系统评价并提出了相应的防治对策与措施，对地下资源开发和地质灾害的防治具有重要意义，同时促进了水文地质和环境地质学科的发展，理论价值极其明显。研究成果以服务于山东省重要矿区乃至中国北方重点矿区地质灾害的防治工作为最终研究目标，具有较为广泛的应用前景和社会意义。系统地揭示了资源开发引起的突水—塌陷型地质灾害的水、土、岩、气协同作用机理及地质灾害发生原理；在系列论著中，多方面揭示了该类型地质灾害发育特征及其动力学演化规律，为资源开发与矿区建设提供了解决该类型地质灾害及其相关地质灾害防治的理论基础。本项研究的总体思想就是要与工程建设实践相结合，因此，其主要成果已应用到中国北方大型煤矿、铁矿区地层塌陷和突水的地质灾害预测与防治和大型水资源开发引发岩溶地面塌陷灾害预测与防治等领域。同时，也密切结合铁道、大都市建设和地下空间开拓，为解决有关突水—塌陷型地质灾害的防治技术问题，提供了科学认识的基础。