浅埋薄表土层特厚煤层强制放顶条件下主要地裂缝演化规律实测

作者：王朋飞; 牛一帆; 陈可夯; 张建利; 高梦男; 余洋^*

来源：煤炭学报, 2023, 48(10): 3674-3687.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2022.1651

• 浅埋
• 特厚煤层
• 薄表土层
• 坚硬顶板
• 地裂缝

黄河流域是我国重要的生态屏障，也是我国重要煤炭基地集中区，生态保护与煤炭开采矛盾在此处异常突出。晋北煤炭基地具有典型浅埋薄表土层特厚煤层坚硬顶板的埋藏条件普遍采用强制放顶技术进行煤炭资源生产，但鲜见相关地理及技术条件下的地表主要裂缝演化规律研究，地表主要裂缝的产生制约着此类矿井生态保护与煤炭开采协同发展。为此，针对该条件下地裂缝的演化规律进行了实测研究，得到：(1)主要裂缝产生于开采边界，表现为先张拉、后上下错动且裂缝上部与下部脱离、上台阶下方会出现空洞。(2)工作面“见方”时，开采各边界主要裂缝发育情况类似，“见方”后，关键层按循环爆破步距(20 m)的3倍周期垮落，两侧巷道上方地表主要裂缝也按60 m“跳跃式”发育。(3)工作面正上方主要裂缝宽度及高差始终小于其他3处开采边界的主要裂缝，且闭合速度每隔一个放顶步距发生一次改变。(4)深(采深)厚(采厚)比较小、表土层薄时易造成对地表破坏最严重的边界不可自修复大裂缝，且裂隙带直达地表，绝大多数主要裂缝处于采场边界内，裂缝闭合周期更短，约9 d。(5) 110和N00工法及错层位等无煤柱开采技术可扩大均匀沉陷区范围，缓解边界台阶裂缝损害，有利于源头治理和节省成本。

• 单位
  中国地质环境监测院; 太原理工大学