厚松散层厚坚硬岩层下地表裂缝形成机理分析.pdfVIP

总第144期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2011．08．025 厚松散层厚坚硬岩层下地表裂缝形成机理分析 刘 智，肖 民 (中煤科工集团武汉设计研究院，湖北 武汉 430000) 摘 要：对厚松散层、厚坚硬岩层给出了明确的定义；ft析了在采动影响下地表裂缝的形成机理，总结了影 响厚松散层地表裂缝破坏程度的主要影响因素，结合现场实测资料进行分析评价，论证了厚坚硬岩层对地 表裂缝发展的控制作用。为地表建筑物保护，矿区环境保护提供了理论依据。 关键词：厚松散层；厚坚硬岩层；地表裂缝；形成机理 中图分类号：TD325；TD322．4 文献标识码：B 文章编号：1005．2798(2011)08—0058-03 在我国西部地区厚黄土层厚坚硬岩层覆盖矿区 和属于早更新世的午城黄土。这类形成年代久远的 占西部地区矿井开采面积的60％以上，涵盖了陕 老黄土土质密实，颗粒均匀，无大孑L或略具大孔结 西、山西、甘肃、宁夏等地区。其主要矿区有陕西澄 构，一般不具有湿陷性或仅具轻微湿陷性。 合、蒲白、铜川、黄陵、旬耀、彬长、子长矿区，山西霍 对于松散层多厚可以冠以“厚”，目前并没有一 州、汾西、离柳、大同、晋城、潞安矿区，甘肃的华亭矿 个确切的定义。根据我国大部分矿区的实际情况及 区等。随着这些地区的大规模开发，对环境和资源 一 些专家学者的研究，认为：厚度超过50m的表土 的损害愈来愈严重，使西部地区本来就十分脆弱的 层可以称作厚松散层；厚度超过 100m的表土层，就 生态环境雪上加霜。在巨厚黄土覆盖层条件下，采 可以称作巨厚松散层 J。 动引起地表塌陷及裂缝破坏，不但损坏地面建筑物， 在我国工程岩体分级标准 (GB50218—94)中， 而且造成大面积农 田损毁、森林植被破坏，水土流失 岩石的坚硬程度采用岩石单轴饱和抗压强度 ( ) 加剧、荒漠化程度提高。据有关部门统计，全国平均 来衡量。当无条件取得 (R)时，亦可实测岩石的点 每采出1万 t煤造成地表塌陷面积0．2hm ，而陕西 载荷强度指数 (，s(。))进 行换算 (，s(。))指直径 蒲白、澄合、铜川矿区每采出1万t煤造成地表塌陷 50mm圆柱形试件径 向加压时的点载荷强度)，R 面积0．42hm 。每年因采动地表裂缝毁坏大量的 与(Is、)的换算关系见下式： 农 田、林木等，经济损失巨大。因此，厚松散层厚坚 Rc=22…8o1．os．(755o) (1) 硬岩层条件下地表裂缝形成机理的研究对矿区环境 R 与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系，见 保护有重要的现实意义。 表 1。 1 厚松散层、厚坚硬岩层的定义 表 1 R 与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系 j 三 ： ：! ： 三 厚松散层是指第三系和第四系的含水土层，它 坚硬程度 坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩 是第三纪、第四纪以来所沉积成层、尚未固结的硬化 成岩的疏散层沉积物，是坚硬岩石经过侵蚀、搬运和 依据沉积岩的特性及前人的研究成果 认 沉积等一系列地质作用和变化后形成的，其性质 由 为：对于同一岩性在某一层位上，厚度超过15m，单 于形成的时间、地点和环境的不同而有所差异。在 轴