沟壑切割浅埋区塌陷灾害形成机理分析.pdfVIP

V01．32 第32卷第3期 西安科技大学学报 No．3 M“．2012 2012年05月 OFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY JOURNAL 文章编号：1672—9315(2012)03—0269一06 沟壑切割浅埋区塌陷灾害形成机理分析 余学义k2，邱有鑫L2 (1．西安科技大学能源学院，陕西西安710054；2．教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室，陕西西安710054) 摘要：基于冯家塔矿区地表沟壑纵横切割、浅埋煤层开采条件分析的基础上，结合1201工作面 开采地表塌陷现场调查，给出了开采引起地表塌陷灾害的类型及特征，应用物理相似材料模拟和 数值计算模拟方法，模拟分析了该条件下开采引起沟壑边坡崩塌、滑坡灾害的形成机理，并提出 相应的灾害防治方法，为类似条件下开采地表塌陷灾害防治提供依据。 关键词：沟壑切割；浅埋煤层；塌陷灾害；机理 73 中图分类号：TD 文献标志码：A 1矿区塌陷灾害特征 冯家塔煤矿一采区1201工作面为首采面，工作面中部对 应地表为一南北走向横贯冯家塔井田中部的冲沟(西沟)，工作 面与冲沟(西沟)的相对位置如图1所示，西沟长达7．92km， 流域面积达30．37km2，暴雨期沟道山洪时常发生，易形成泥石 图2 1201面采动引起崩塌和落石 图3 1201面采动引起山坡开裂滑移 androckfallinduced Hillsidecrazeandslideinduced Fig．2Slough by Fig．3 1201 face 1201 face workingmining by workingmining 收稿日期：2011—12—30 基金项目：教育部博士点基金项目(20106121110003)；陕西省自然科学基金项日(2011JY005) 通讯作者：余学义(1955一)，男，陕西定边人，教授．博士生导师．主要从事采动损害及防护方面的研究 270 西爱科技天学学报 2012率 沟道内地形陡峻，阶坎遍布，岩石风化强烈，危岩林立，坡体稳定性差，在采动作用影响下，会形成崩 塌、落石和山{搴潺坡等不良魄硬现象p-4J。酋先开采弓l起地表出现较大塌陷境，塌罾区处于嚣稳定懿状 态，随着时闷的延续，地表移动还会加鄹；其次，沟壑蕊铡陡嵴山坡出现弱塌、坍塌灾害，狂受到地表继续 沉陷的扰动下，随时都会再次发生，其具有隐蔽性、随机性和突发性；再次，山坡大的裂缝破坏也会引发严 重的山体滑移、在有些条件下可能还会引起滑坡和泥石流灾害。此外。地表裂缝与采空隧直接沟通，将引 起采空区遗煤自然发火；沟道洪水直接涌入井下，导致严重豹透求淹并灾害发生。这些灾害不但严重威 胁矿井生产安全，丽豆严羹按毁耄}}绝、校被，挪剧了水±流失，对区域生态环境影响严重牡l。 2塌陷机理分析 2．1相似材料模拟 实验以冯家塔煤矿一采送1201工佟露的绝凌、采矿条件为背景，掇据开采工作面与地表沟遭形态分 布条件，取2个典型断面进行模拟。剖面I与工作面推进方向垂直，横跨西沟，剖面Ⅱ与工作面推进方向 斜交约138。。模拟工作面长度为270m，开采高度4．0m，综采全垮管理顶板的开采方法。煤层直接顶为 粉砂质泥岩、粉砂岩，厚度I．0—3。0m，局部有北西向裂隙发育；老顶为下石盒子组底部“骆驼勃子砂岩”， 岩性羧毯砂岩、孛砂岩秀主，羯帮为缨砂嚣，鼯度势3．0—30m．疆板整{搴稳定性较好，属基本稳定至中簿 稳定顶板，但在冲沟沟道岩层受强风化作用下，