浅埋煤层过沟谷开采裂缝发育规律研究

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我国陕北地区有着丰富的煤炭资源,且该区域煤层埋藏浅、基岩薄、地表沟壑纵横。随着开采强度、开采范围的不断加大,尤其是过沟谷开采时,产生的采动裂缝将会引起漏风、漏水等一系列影响矿井安全生产的问题。因此,针对陕北地区薄基岩厚松散层采动裂缝发育问题,研究其在沟谷地形下采动裂缝的发育规律,将有助于特殊地形下浅埋煤层的安全高效开采。本文以具有“沟谷”特殊地形特征的典型浅埋煤层矿井——南梁煤矿1-2煤层开采为工程背景,对浅埋煤层过沟谷下裂缝发育规律进行了研究,总结了薄基岩厚松散层浅埋煤层过沟谷下的采动裂缝发育规律。通过三种方法对薄基岩厚松散层类浅埋煤层过“沟谷”的采动过程中裂缝发育规律进行研究得到以下规律:(1)“覆岩垮落”裂缝产生点与周期来压点位置同步,裂缝宽度会先变大并在贯通后逐渐减小,且裂缝产生点的间距与煤层埋深存在反比的关系;(2)“地表”裂缝在顺逆坡阶段会存在不同特征,顺坡阶段会滞后工作面推进点,逆坡阶段会超前工作面推进点,滞后超前的距离均为1个周期来压的距离,“地表”裂缝的宽度会先变大并在贯通后逐渐减小;(3)贯通后的裂缝类型为垂直型裂缝,且会随着工作面的推进压实,宽度稳定至一定数值后不再发生变化。(4)在开采过程中,沟谷区域的坡角及坡面中部处裂缝宽度会相对其他部位较大,产生的灾害程度也会更深;沟底处会出现裂缝挤压闭合并凸起现象。在分析浅埋煤层过沟谷采动的裂缝发育规律的基础上,针对可能产生的安全问题,提出以下预防措施:在过沟谷开采过程中,顺坡阶段对井上进行提前准备,滞后预防;逆坡阶段采取超前准备预防工作。针对井下漏风等影响安全生产的现象,在工作面推进两个周期来压后进行封堵并对井下风量等的数据进行密集监控预防。通过这些措施可以预防沟谷地形开采所带来的安全隐患及问题,做到提前预防裂缝对矿井所产生的灾害,促进沟谷地形下浅埋煤层开采的可持续发展。
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