沟谷地形下浅埋煤层采动裂缝发育规律与非均布载荷模型

本文主要探讨了在沟谷地形下，薄基岩浅埋煤层开采过程中覆岩采动裂缝的发育特性。研究以神府矿区的安山煤矿5-2煤开采工作面为例，针对该特殊地质条件下的开采活动，进行了深入的现场分析和理论建模。 首先，作者构建了一个“非均布载荷梁”结构模型，用于模拟弱强度覆盖层对基本顶（即直接覆盖在煤层之上的岩层）的受力情况。这个模型考虑了覆盖层的不均匀分布和非线性影响，通过力学分析，作者推导出了判断基岩承载结构稳定性的重要准则，并且确定了基本顶两端的压力、剪力以及垮距等相关参数的计算公式。这些公式对于理解和预测采动裂缝的形成和发展具有实际应用价值。 研究发现，沟谷地形下的覆岩采动裂缝间距与周期性来压步距有明显的关联性，即裂缝的出现与矿压活动的周期相吻合。随着基岩的破裂和失稳，采动裂缝表现出周期性的动态发育演化过程。在工作面附近，地表的裂缝主要表现为塌陷型和台阶型，这些裂缝由于煤层开采导致的地表下沉或隆起而形成。而在采空区上方，地表裂缝经历了一定的发展阶段后，会逐渐转变为错动量和张开量较小的闭合型裂缝，这种变化反映了地表应力场的调整和岩层的重新稳定。 关键词“沟谷地形”、“浅埋煤层”、“上覆岩层”、“采动裂缝”和“岩层移动”是论文的核心内容，它们分别强调了研究背景、地质条件、主要问题和解决方法。通过这篇论文的研究，可以为类似地质环境下矿产开采的裂缝控制策略提供科学依据，有助于保障矿产开采过程中的安全性和效率。