本技术公开了一种基于隔离沟的主动型山区采煤地裂缝减损方法,首先建立初始数值模型,获得初始地表沉陷曲线并确定地裂缝强烈发育位置;然后建立地裂缝存在下的数值模型,获得地裂缝存在下的地表沉陷曲线,研究地裂缝对初始地表沉陷曲线的影响;然后建立若干个隔离沟存在下的数值模型,研究不同参数的隔离沟对地裂缝存在下的地表沉陷曲线的影响,得到隔离沟达到满意隔离效果的参数;最后根据隔离沟达到满意隔离效果的参数,进行现场施工。本发明通过数值计算提前预判地裂缝强烈发育位置,预先主动设置隔离沟,提前阻断因地下煤层开采引起的地表变形破坏传递路径。
背景技术
地裂缝灾害作为一种煤矿开采过程中典型的生态损害形式,带来土壤退化、植被破坏、溃水溃沙等诸多生态环境问题,同时毁坏房屋建筑、农田、道路、桥梁、水利设施等地表建筑物。地裂缝灾害防治已经成为矿山开采沉陷与生态修复领域亟需解决的重要课题。现有的煤层开采地裂缝治理方法主要以被动型和避让型防治方法为主。
被动型防治方法是地裂缝发育后的治理方法,基本原理是通过现场勘测,将地裂缝分为拉伸型、台阶型、张开型、地堑型、塌陷型等,根据不同类型地裂缝的发育特点,按照“填充裂缝→平整场地→植被恢复”流程治理。对于地表建筑物,一般通过开采沉陷预测,在村庄下、河流下、建筑物下留设较大宽度的煤柱;或此区域内直接放弃资源开采,将其留置地下;或此区域采用充填开采、条带开采等方法,但显著降低了资源回收率,经济效益不佳。对于地表建筑物,一般通过加固建筑结构和地基基础来抵抗地裂缝引起的结构破坏,但必然增加了设计与建设成本。申请号为202010327316.7的文献公布了一种基于谷坊群的浅埋厚煤层开采地表塌陷裂缝治理方法,根据宽大裂缝的发育特征,对裂缝发育区进行局部地形改造,形成人工沟道,结合生物措施进行生态修复。申请号为201911162933.X的文献公布了一种西部风积沙区采煤沉陷地治理方法,以风积沙区开采沉陷分布规律为依据,将裂缝充填与荒漠化防治、水土保持及植被恢复相结合。
避让型防治方法是指通过规定一定的安全距离,使建筑物远离地表沉陷严重区,以达到免遭地裂缝破坏的目的。例如,根据矿区地质环境复杂程度和开采沉陷程度,将其分为简单、中等、复杂类别。根据影响范围、地质灾害、含水层、地形地貌、土地资源等评估矿山开采沉陷程度,明确建筑物及构筑物的最小避让距离。申请号为201811204373.5的文献公布了一种松散层覆盖下的地形平坦区的采煤地面塌陷破坏程度预测方法,依据地裂缝最大发育宽度和最大错台高度作为地表塌陷程度的预测指标,评价地表塌陷破坏程度。申请号为201810869987.9的文献公布了一种煤矿区地面塌陷破坏程度评价方法,基于评价指标获得了地表塌陷程度分级标准。然而这种方法要求建筑物需要避开地裂缝一定距离,势必降低了土地资源利用率。
实现思路