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作者
侯恩科谢晓深冯栋陈秋计车晓阳侯鹏飞
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单位
西安科技大学地质与环境学院陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室西安科技大学测绘科学与技术学院西安科技大学安全科学与工程学院
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摘要
陕北浅埋煤层大规模、高强度开采诱发了严重的地面塌陷,造成大面积土地损毁、水土流失和植被死亡,导致表生环境出现退化。为掌握浅埋煤层开采地面塌陷裂缝发育规律,明晰其机理,提出适宜的治理恢复措施,实现“煤-水-生态”的协调发展,以陕北张家峁井田和柠条塔井田为研究区,采用实地调查、模拟实验和理论分析相结合的方法开展了浅埋煤层开采地面塌陷规律及防治方法研究。结果表明:浅埋煤层开采地表裂缝呈“O”型展布,静态发育特征与采高和地形地貌呈正相关关系、与采深呈负相关关系,且同一工作面切眼附近地表裂缝发育程度最高、巷道次之、面内最低;地表裂缝具有“先开后(半)合”和“只开不合”2种活动特征,整体活动时间为4~9 d,活动期间裂缝初始开裂宽度与最大发育宽度呈线性正相关关系,与稳定宽度呈线性和指数2种正相关关系;黄土沟壑区下坡段开采地表裂缝活动与表土块体的稳定性系数有关,而稳定系数与坡角呈负相关的一次幂函数,与主裂缝间距呈正相关的一次幂函数。上坡段开采坡体裂缝“先开后(半)合”活动受岩块倒转和坡体滑移双重控制,面内沟底裂缝“先开后合”的活动特征受关键岩层运移控制。研究提出了黄土沟壑区沟底贯通型裂缝“裂缝填充+沟道恢复”、坡体裂缝“裂缝充填+微地形改造”的治理方法和风沙滩地塌陷区的“三圈”修复模式。研究成果在陕北安山煤矿和柠条塔煤矿进行了应用,效果良好。
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关键词
浅埋煤层地面塌陷发育规律塌陷治理生态修复与示范
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(42177174);陕西省联合基金项目-企业-陕煤联合基金项目(2021JLM-09);陕西省软科学研究计划项目(2022KRM034);
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文章目录
1 研究区开采地质条件概况
2 采煤地表裂缝发育规律与机理
2.1 发育规律
2.1.1 发育类型及组合方式
2.1.2 静态发育规律
2.1.3 动态发育规律
2.2 采煤地表裂缝形成及活动机理
2.2.1 地表裂缝形成过程模拟
2.2.2 采煤地表裂缝活动机理
3 采煤地面塌陷防治方法
3.1 减缓方法
3.2 治理方法
3.2.1 黄土沟壑区
3.2.2 风沙滩地区
3.3 采煤塌陷区治理工程实践与示范
3.3.1 安山煤矿地表裂缝
3.3.2 柠条塔煤矿采煤塌陷坡地
3.3.3 柠条塔煤矿生态修复示范
4 结论
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引用格式
侯恩科,谢晓深,冯栋,陈秋计,车晓阳,侯鹏飞.浅埋煤层开采地面塌陷裂缝规律及防治方法[J].煤田地质与勘探,2022,50(12):30-40.
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