煤田地质与勘探

作者：侯恩科, 慕佳欣, 谢晓深, 冯栋, 杨磊, 李研, 何涛, 包康光, 陈小绳,

关键词：浅埋煤层, 开采损害, 地表裂缝, 数值模拟, 红柳林煤矿,

目的地表裂缝是陕北煤矿区最常见的一种地质灾害，不仅损伤地表生态环境，与覆岩裂隙贯通的地表裂缝还是地表水溃入井下的主要通道，威胁井下安全生产。方法为进一步揭示浅埋煤层开采地表裂缝发育规律，并阐明其形成及演化机理，以陕北红柳林煤矿15218工作面和25213工作面为研究对象，采用地表裂缝填图、裂缝动态监测和数值模拟等方法，对地表裂缝进行深入研究。结果和结论研究表明：(1)浅埋煤层开采地表裂缝整体呈“C”形展布，其发育特征与发育位置和地貌类型密切相关。相同开采条件下黄土沟壑区>5 cm宽度的裂缝数量占比是风沙滩地区的2.15倍，发育程度明显大于风沙滩地区；工作面边界裂缝发育程度明显大于面内裂缝。(2)浅埋煤层开采地表裂缝具有超前和滞后2种动态发育特征，其中，25213工作面开采诱发的地表裂缝滞后回采位置发育，滞后距6.49 m；15218工作面开采诱发的地表裂缝超前回采位置发育，超前距20.07 m；面内裂缝具有4种活动特征，边界裂缝宽度仅呈现“开裂—增大—稳定”的活动特征，地表裂缝整体活动时间4~14 d。(3)采空区地表附近形成压缩区、拉压转换区和拉伸区，随着工作面推进，采空区顶板岩层和地表移动变形破坏区不断向前扩展。地表下沉盆地范围略大于采空区，最大下沉系数0.82。(4)非贯通裂缝主要由地表移动盆地边缘土体拉伸变形超过其极限值所引起，贯通裂缝是覆岩内部上行裂缝与地表裂缝相接或直接导通地表的结果。随着工作面推采，基本顶周期破断引起地表裂缝向前不断扩展。地表裂缝宽度变化特征与裂缝两侧块体的复杂运动密切相关。研究成果对浅埋煤层开采区地表裂缝防治具有重要参考价值。

来源：2025年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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