孫學陽，張慧萱，盧明皎，李 成,2 ，苗霖田,3

淺埋煤層過雙溝地形開采地表裂縫發(fā)育規(guī)律

孫學陽1,2,3，張慧萱1，盧明皎1，李 成1,2，苗霖田1,3

(1．西安科技大學 地質(zhì)與環(huán)境學院，陜西 西安 710054；2．礦山地質(zhì)災害成災機理與防控重點實驗室，陜西 西安 710054；3．煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室，陜西 西安 710054)

為保護黃河流域礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，以府谷縣廟哈孤礦區(qū)安山煤礦125203工作面為背景，采用數(shù)值模擬實驗、相似材料模擬實驗和理論分析相結合的手段，基于工作面過雙溝地形開采時地表裂縫發(fā)育位置、發(fā)育形態(tài)等參數(shù)，總結出開采誘發(fā)地表裂縫發(fā)育規(guī)律。通過理論分析，建立了淺埋煤層過雙溝地形開采地表裂縫發(fā)育相對位置函數(shù)及其判別條件，討論了雙溝地形溝谷參數(shù)與地表裂縫發(fā)育相對位置之間的關系。研究表明，工作面過支溝G1時，共發(fā)育地表裂縫4條，最大裂縫寬度23 cm，最大錯臺11 cm，裂縫發(fā)育超前于工作面推進；過主溝G2時共發(fā)育地表裂縫7條，最大裂縫寬度79 cm，最大錯臺45 cm，裂縫發(fā)育滯后于工作面推進。裂縫發(fā)育相對位置受地質(zhì)條件、溝深、坡度和溝谷跨度等因素共同影響。地表裂縫發(fā)育相對位置函數(shù)與裂縫超前(滯后)距離、裂縫寬度和錯臺以及單溝裂縫總條數(shù)密切相關。雙溝相互影響程度與工作面推進方向有關。研究結果可為淺埋煤層溝谷下開采地表裂縫發(fā)育研究提供一定的理論依據(jù)。

黃河流域；雙溝地形；相似材料模擬；地表裂縫；相對位置函數(shù)

黃河流域是中華文明的發(fā)源地，是我國生態(tài)保護的重要屏障，同時黃河流域又是我國煤炭開發(fā)規(guī)模最大的地區(qū)。我國14個大型煤炭生產(chǎn)基地有9個分布在黃河流域，煤炭年產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的70%，因此黃河流域又被稱為“能源流域”。煤炭資源開發(fā)對地表環(huán)境、生態(tài)、地表水和地下水資源產(chǎn)生嚴重影響，已成為黃河流域生態(tài)環(huán)境最嚴重的人為干擾因素[1-4]。黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復與治理是整個黃河流域生態(tài)修復的重要組成部分。近40年來，該區(qū)域降水量持續(xù)減少[5]，呈由東南向西北遞減格局，且?guī)硪幌盗猩鷳B(tài)環(huán)境問題[6-8]。地表裂縫是煤炭開采后地表破壞的形式之一，也是淺埋風沙灘(風積沙)區(qū)采煤沉陷對地表環(huán)境損傷最直觀的表現(xiàn)形式[9-10]。在起伏變化的溝谷地形下開采淺埋煤層，因河流沖蝕及其他風化作用，松散表土層和部分基巖強度顯著降低[11]，造成其特殊的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和地表裂縫發(fā)育特征[12]。

張志強等[13-14]通過理論分析和模擬實驗，研究了溝深和溝谷坡角對淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)的影響；王方田等[12]研究表明，溝谷下淺埋煤層開采礦壓顯現(xiàn)劇烈程度呈現(xiàn)“背溝段>向溝段>溝底段>正常開采段”的特征；張杰等[15]在溝谷內(nèi)坡面單一、坡角不變的條件下，建立了“非均布載荷梁”力學模型；侯恩科等[16-18]采用無人機遙感技術和現(xiàn)場實測相結合的方法，研究了淺埋煤層過溝壑區(qū)地表裂縫發(fā)育特征，揭示了采動地表裂縫的平面展布規(guī)律、動態(tài)發(fā)育規(guī)律及其與工作面回采距離之間的關系。

黃河流域礦區(qū)溝谷地貌下煤礦開采對地表生態(tài)環(huán)境影響較大，特別是表土存在黃土、風積沙的淺埋煤層。但國內(nèi)外的研究成果，大多是基于單一溝谷地貌[19]，目前對淺埋煤層過雙溝或多溝等復雜地形下開采的研究相對較少，雙溝地形對采煤引起地表裂縫的影響機理有待進一步研究。筆者運用FLAC3D數(shù)值模擬、相似材料模擬和理論分析相結合的方法，對淺埋煤層過雙溝地形下開采的地表裂縫發(fā)育規(guī)律進行研究，分析溝谷溝深、坡度和溝谷跨度等因素對地表裂縫發(fā)育相對位置的影響，以期為有效解決黃河流域礦區(qū)煤炭開采誘發(fā)地表環(huán)境問題奠定基礎。

1 礦井地質(zhì)概況

陜西省府谷縣廟哈孤礦區(qū)安山煤礦位于黃河流域中段陜、晉、蒙三省交界處，地表為典型黃土梁、峁地貌，地形復雜、溝壑縱橫。地勢北高南低。年平均降雨量不足500 mm，水資源較匱乏，生態(tài)環(huán)境脆弱。125203工作面位于井田西北部，工作面地表植被覆蓋率在35%左右。地表最大高程1 304 m，最小高程1 030 m。工作面走向長1 152 m，傾向長240 m，采高2.5 m，采用綜合機械化采煤方法開采。

井田內(nèi)發(fā)育一條季節(jié)性河流菜溝(G2)及其支溝(G1)斜穿工作面，與工作面走向呈45°夾角。兩溝相距61 m。主溝道長435 m，寬15～100 m，溝底距煤層20 m；支溝道長220 m，寬15～50 m，溝底距煤層30 m。菜溝溝道為季節(jié)性流水，雨季溝道中因降雨而形成流水或洪水，枯水期溝道干涸。基巖出露于溝谷底部，為新近系紅土和第四系黃土覆蓋。該工作面主采煤層為5–2煤層，煤層厚度2.2～3.0 m，平均厚度2.5 m，埋藏極淺，局部不足30 m，頂板基巖厚20～65 m，頂板基巖上覆為0～77 m的新近系和第四系松散層[17]。G1和G2基本參數(shù)見表1。

表1 雙溝地形基本參數(shù)

2 數(shù)值模擬研究

2.1 模型構建

根據(jù)125203工作面布置及井田中ZK18-10號鉆孔揭露的地層資料，結合地層巖石力學實驗參數(shù)，運用FLAC3D數(shù)值模擬軟件模擬該工作面依次過G1、G2溝開采，揭示覆巖位移場變化規(guī)律。模型長×寬×高=600 m×300 m×60 m，模擬采長為500 m，采寬200 m；模型前、后、左、右及底面為固定邊界，上頂面為自由邊界；左右各留50 m邊界煤柱，數(shù)值模型如圖1所示。計算采用Mohr-Coulomb強度準則，工作面推進順序從左向右，依次過支溝G1和主溝G2，開挖步距5 m，主要巖石力學參數(shù)見表2。

圖1 數(shù)值模擬模型

表2 主要巖石力學參數(shù)

2.2 模擬過程及結果分析

5–2煤層工作面過G1溝谷地形期間，當工作面分別位于溝谷下坡段、溝谷谷底段和溝谷上坡段時，地表位移場有明顯變化，主要表現(xiàn)在X方向位移(水平移動)發(fā)育區(qū)域和Z方向位移(垂直下沉)發(fā)育范圍不同，如圖2所示。規(guī)定工作面從左到右的方向為正方向，反之為負方向。隨著煤層開采地表受拉張容易率先出現(xiàn)拉張地裂縫，據(jù)此確定水平拉張應力區(qū)為地裂縫發(fā)育區(qū)。

當工作面推進至溝谷下坡段時，由于采空區(qū)覆巖垮落，巖體開始向采空區(qū)擠壓，在工作面前、后方分別產(chǎn)生方向相反的水平位移，其值分別為–0.5 cm和2.0 cm。覆巖沉陷范圍較小，變形未波及地表。隨工作面推進的地表裂縫發(fā)育區(qū)位于工作面前方的溝谷谷底，裂縫發(fā)育區(qū)中心超前工作面推進9 m。此時，僅水平移動范圍波及至G2下坡段，但量值很小，如圖2a所示。

當工作面推進至溝谷谷底段時，覆巖水平位移值與地表下沉范圍逐漸增大，地表下沉值增大至35 cm。地表裂縫發(fā)育區(qū)位于工作面前方的溝谷上坡段，裂縫發(fā)育區(qū)中心超前工作面推進7 m。此時，波及至G2下坡段的水平移動范圍增大，下沉初步顯現(xiàn)，如圖2b所示。

當工作面推進至溝谷上坡段時，在溝谷下坡段和上坡段分別產(chǎn)生正、負方向水平位移，其值為1.4 cm和–2.4 cm，地表裂縫發(fā)育范圍開始增加。地表下沉范圍較大，其最大值增加至85 cm。隨工作面推進的地表裂縫發(fā)育區(qū)位于工作面前方的溝谷上坡段尖角處，裂縫發(fā)育區(qū)中心超前工作面推進6 m。此時，波及至G2下坡段的水平移動范圍和下沉范圍均呈現(xiàn)明顯增加的現(xiàn)象，如圖2c所示。

當工作面推進至主溝G2時，受雙溝地形影響，覆巖水平移動和垂直下沉范圍較過G1時有明顯區(qū)別，如圖3所示。

圖2 工作面過G1溝位移分布

當工作面推進至G2溝谷下坡段時，工作面后方溝谷G1上坡段產(chǎn)生范圍較大的負方向水平位移，數(shù)值為–5.0 cm，在G1溝范圍內(nèi)產(chǎn)生大小為4.0 cm的正方向水平位移。覆巖下沉范圍位于采空區(qū)中部，且變形波及地表，地表最大下沉值為155 cm。地表裂縫發(fā)育區(qū)中心滯后工作面推進18 m，如圖3a所示。

當工作面推進至G2溝谷底段時，在溝谷谷底產(chǎn)生的負方向水平位移范圍逐漸減小，其值為–4.5 cm；G1溝范圍內(nèi)的正向水平位移開始減小，覆巖下沉范圍進一步增大。地表裂縫發(fā)育區(qū)中心滯后工作面推進7 m，如圖3b所示。

當工作面推進至G2溝谷上坡段時，G1與G2之間影響逐漸變小，G1范圍內(nèi)發(fā)育的正方向位移減小至3.5 cm，G2范圍內(nèi)地表下沉進一步增大。地表裂縫發(fā)育區(qū)中心滯后工作面推進13 m，如圖3c所示。

綜上所述，5–2煤層工作面過雙溝地形，當工作面通過G1時，隨工作面推進的地表裂縫發(fā)育區(qū)超前于工作面推進，G2對G1的影響較大，工作面推進至主溝G2的不同部位，對G1產(chǎn)生不同的影響。當工作面通過G2時，隨工作面推進的地表裂縫發(fā)育區(qū)域滯后于工作面推進；工作面過其下坡段時支溝G1受主溝G2的影響較大，因G1下坡段呈現(xiàn)向右移動趨勢，使得G1水平移動整體增大，部分拉張裂隙發(fā)育區(qū)顯著減少，擠壓區(qū)范圍增大。值得注意的是，受G2下坡段影響，G1上坡段水平移動正值持續(xù)增加，有效緩解了過G1時該坡段負值增加的現(xiàn)象，可以減少該坡段的地表損害。而工作面過其谷底段和上坡段時主溝G2對支溝G1的影響逐漸變小。

圖3 工作面過G2溝位移分布

3 相似材料模擬實驗研究

3.1 相似模擬實驗設計

FLAC3D數(shù)值模擬軟件適宜于模擬連續(xù)小變形，具有強大計算應力和應變的能力，但不能直觀地模擬地表裂縫發(fā)育等不連續(xù)的大變形。運用相似材料模擬實驗模擬工作面過雙溝地形條件下地表裂縫的發(fā)育位置、形態(tài)和裂縫參數(shù)，總結雙溝地形下地表裂縫的發(fā)育特征，克服數(shù)值模擬實驗不能充分體現(xiàn)地表裂縫發(fā)育特征及裂縫動態(tài)發(fā)育過程的不足。根據(jù)125203工作面地層巖性及結構特征，結合相似定律，建立幾何相似比為1︰100，容重相似比為1.6︰1，應力和強度相似比為160︰1的二維相似材料模擬模型。實驗模擬地層總厚度約為60 m，受地形影響，5–2煤層覆巖最大厚度為47 m，覆巖最小厚度為20 m。除黃土層和煤層外，其他地層均由河沙、大白粉和石膏按照不同配比進行模擬。相似材料配比見表3。按照相似材料配比進行分層建模，所建模型長×高×寬= 400 cm×60 cm×20 cm。分別設計溝谷、上坡和下坡等地形條件進行開采模擬，開挖步距為10 cm，溝谷參數(shù)詳見表1。實驗過程運用VIC-3D(全場非接觸應變測量系統(tǒng))數(shù)字散斑手段對工作面過G1、G2開采期間的覆巖位移進行監(jiān)測。

表3 模擬地層相似材料配比

注：以相似材料配比為例，沙︰石膏︰大白粉為8︰3︰7中，第一個數(shù)“8”代表河沙占該層相似材料總質(zhì)量的80%，石膏和大白粉合計占該層相似材料總質(zhì)量的20%，其中石膏和大白粉各占30%(即配比表中的第二個數(shù)“3”)和70%(即配比表中的第三個數(shù)“7”)。

數(shù)值模擬和相似材料模擬過G1時的水平移動范圍及量值如圖2c和圖4b所示，2種模擬結果基本相符，表明數(shù)值模擬與相似材料模擬具有較好的對應性。

3.2 地表裂縫發(fā)育規(guī)律

相似材料實驗表明地表裂縫從發(fā)育到穩(wěn)定是一個動態(tài)變化過程[20-21]。

在工作面過G1開采過程中，地表裂縫發(fā)育初期均為拉張型。待地表裂縫發(fā)育穩(wěn)定后，溝谷下坡段發(fā)育地表裂縫2條，裂縫類型分別為剪切型和拉張型，距切眼分別25 m和30 m，裂縫超前工作面5 m和10 m；溝谷底部發(fā)育1條擠壓型裂縫，距切眼60 m，裂縫超前工作面20 m；溝谷上坡段發(fā)育1條拉張型地表裂縫，距切眼93 m，裂縫超前工作面13 m。其中最大裂縫寬度(23 cm)和裂縫錯臺(11 cm)均位于溝谷下坡段。在此過程中，裂縫形態(tài)、發(fā)育位置、裂縫寬度和錯臺，如圖4a、圖4c所示。覆巖位移監(jiān)測結果如圖4b所示，最大負向水平位移位于G1上坡段，其值為–2.3 cm；最大正向水平位移位于G1下坡段，其值為2.5 cm；地表最大下沉位于溝谷谷底其值為93 cm。在此過程中，僅對G2下坡段有影響，表現(xiàn)在有明顯的負向水平移動和地表下沉，但沒有產(chǎn)生地表裂縫。

當工作面推進至G2溝時，共發(fā)育地表裂縫7條，其中裂縫形態(tài)、發(fā)育位置、裂縫寬度和錯臺，如圖5a、圖5c所示。溝谷下坡段發(fā)育1條剪切型地表裂縫，距切眼160 m，裂縫發(fā)育初期滯后工作面20 m。溝谷底部發(fā)育3條擠壓型裂縫，距切眼分別為190、200和215 m，裂縫分別滯后工作面10、20和5 m。溝谷上坡段發(fā)育張拉型地表裂縫1條，距切眼285 m，裂縫滯后工作面15 m；剪切型裂縫2條，距切眼分別為335 m和340 m，裂縫滯后工作面分別為15 m和20 m。由于雙溝地形的影響，使得G2溝下坡段出現(xiàn)最大裂縫寬度(79 cm)和錯臺(45 cm)。覆巖位移監(jiān)測結果如圖5b所示。最大負向水平位移位于G2溝上坡段，其值為–25 cm，最大正向水平位移位于G1下坡段和G2上坡段，其值分別為33 cm和35 cm；最大地表下沉出現(xiàn)于G1、G2溝底，其值為162 cm和170 cm。由上可知，G2對G1產(chǎn)生較大影響，過G2下坡段時，G1上坡段水平移動由原來的–2.3 cm增加至33 cm，影響效果顯著。

圖4 過G1地表裂縫形態(tài)及參數(shù)

綜上所述，相似材料模擬實驗表明，工作面過雙溝地形時，在G1溝谷處共發(fā)育地表裂縫4條，2條拉張型、1條擠壓型和1條剪切型，最大裂縫寬度23 cm，最大錯臺11 cm。地表裂縫發(fā)育超前于工作面推進，且超前距離越小，裂縫寬度和錯臺越大。G2處共發(fā)育地表裂縫7條，其中1條張拉型、3條擠壓型和3條剪切型，最大裂縫寬度79 cm，最大錯臺45 cm。G2溝下坡段出現(xiàn)最大裂縫寬度(79 cm)和裂縫錯臺(45 cm)。地表裂縫發(fā)育滯后于工作面推進，且滯后距離越大裂縫寬度和錯臺越大。G1上坡段受G2下坡段的影響大，致使該坡段發(fā)育的地裂縫寬度減少。

圖5 過G2地表裂縫形態(tài)及參數(shù)

4 地表裂縫發(fā)育規(guī)律機理分析

當采深與采厚比小于30時[22]，采動過程中其地表沉陷和變形在空間和時間上都有明顯的不連續(xù)特征，并且地表裂縫的發(fā)育規(guī)律與溝谷地形地貌密不可分[13-14,23]。地表裂縫發(fā)育初期，多為拉張型地表裂縫[24]，而后破斷塊體在重力和附加應力作用下[25]，使斷塊產(chǎn)生上下錯動、擠壓，甚至隆起，地表裂縫類型由拉張型轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟行突驍D壓型。

根據(jù)多邊塊體結構[26-28]與采動滑移理論[25]，淺埋煤層過雙溝地形開采，沖溝坡體破斷塊體結構和受力分析如圖6所示。

圖6 雙溝地形覆巖破壞及受力分析模型

以K1、K2塊體之間相互整體接觸為研究對象有：

式中：為塊體間擠壓應力，方向沿多邊塊體破裂面；為塊體自重應力；為多變塊體平均厚度；為容重；為多變塊體平均破斷角。

式中：為塊體間摩擦應力，方向沿接觸面法向；為黃土層摩擦因數(shù)，≈0.35。

地表裂縫發(fā)育條件：

將式(1)—式(4)代入式(5)可得：

引入中間參量：

將式(7)代入式(6)，化簡可得：

由式(1)—(8)及相似材料模擬實驗結果可得表4。

由表4與模擬實驗結果對比可知，淺埋煤層過雙溝谷地形開采時，G1和G2溝谷區(qū)域均發(fā)育地表裂縫，且隨著值的減小，地表裂縫條數(shù)和強度均增大。值隨著溝谷坡度α的增大而增大，值與坡度呈正相關。當計算結果大于時地表裂縫超前于工作面，小于時地表裂縫滯后于工作面。

表4 雙溝地形覆巖破斷參數(shù)

注：∈(0,2/π)，在溝底時=0，tan則無意義。

基于上述模擬實驗結果和理論分析可知，雙溝地形地表裂縫發(fā)育受地質(zhì)條件、溝深、坡度和溝谷跨度等因素影響，根據(jù)采動滑移理論，并充分考慮溝谷基本參數(shù)可得淺埋煤層過雙溝地形開采地表裂縫發(fā)育相對位置函數(shù)及判別條件：

式中：為地表裂縫發(fā)育相對位置。

由判別條件可知：當> 0時，地表裂縫發(fā)育相對位置超前于工作面推進；當< 0時，地表裂縫發(fā)育相對位置滯后于工作面推進。其中值受溝深、溝谷跨度和坡度多因素綜合影響，tanα為的二次冪，為的一次冪；雙溝谷地形溝谷上(下)坡段坡度∈(0,2/π)，tan為單調(diào)遞增函數(shù)且其值為正，因此，溝谷坡度為影響地表裂縫發(fā)育相對位置的主控因素。

將雙溝地形基本參數(shù)(表1)代入式(9)計算可得：工作面推進至支溝時，下坡段，=7.01>0；上坡段，=0.82>0。工作面推進至主溝時：下坡段，= –11.70<0；上坡段，= –19.28<0。根據(jù)式(10)判別條件可知：工作面過支溝時，地表裂縫發(fā)育超前于工作面，工作面過主溝時，地表裂縫發(fā)育滯后于工作面。

由模擬實驗和理論分析結果可知：當> 0時，隨著值的增大，裂縫寬度和錯臺隨之增大，而裂縫超前距離隨之減小；值與裂縫寬度和錯臺呈正相關，與裂縫超前距離呈負相關性。當< 0時，隨著值的增大裂縫寬度和錯臺隨之增大，裂縫滯后距離也隨之增大；值與裂縫超前距離、裂縫寬度和錯臺均正相關。而隨著||值逐漸增大，單溝裂縫發(fā)育總條數(shù)和破壞強度(縫寬和錯臺)隨之增大，二者之間存在正相關性。地表裂縫發(fā)育特征和相對位置函數(shù)計算結果，詳見表5。

上述為工作面先穿過G1再穿過G2呈現(xiàn)出的規(guī)律，如果工作面先穿過G2然后再穿過G1呈現(xiàn)的規(guī)律可能有所不同；即兩溝呈現(xiàn)出的地表裂縫發(fā)育規(guī)律及相互之間的影響，與工作面推進方向有著密切的關系。

表5 地表裂縫發(fā)育特征和相對位置函數(shù)計算結果

注：∈(0,2/π)，在溝底時=0，tan則無意義。

5 結論

a. 模擬實驗表明，主溝對支溝有較大影響。當工作面通過支溝G1時，共發(fā)育地表裂縫4條，最大裂縫寬度23 cm，最大錯臺11 cm，當工作面通過主溝G2時，G2處共發(fā)育地表裂縫7條，最大裂縫寬度79 cm，最大錯臺45 cm；G2下坡段出現(xiàn)了地表裂縫寬度和錯臺的最大值且地表裂縫發(fā)育區(qū)范圍較大；雙溝相鄰的坡段相互影響更為劇烈。

b. 工作面過雙溝地形開采時，在G1處地表裂縫發(fā)育超前工作面推進，并隨著超前距離的增大，裂縫寬度和錯臺呈減小趨勢；G2處地表裂縫發(fā)育滯后工作面推進，并隨著滯后距離的增大，裂縫寬度和錯臺呈現(xiàn)增大趨勢。

c.建立了淺埋煤層過雙溝地形開采地表裂縫發(fā)育相對位置函數(shù)及判別條件，并討論雙溝地形溝谷參數(shù)對地表裂縫發(fā)育相對位置的影響。當> 0時，值與裂縫寬度和錯臺呈負相關，與裂縫超前距離呈正相關。當< 0時，值與裂縫超前距離、裂縫寬度和錯臺均呈負相關。||值與單溝裂縫發(fā)育總條數(shù)和地表破壞強度(裂縫寬度和錯臺)正相關。

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The development law of surface cracks in shallow coal seam mining through double gullies terrain

SUN Xueyang1,2,3, ZHANG Huixuan1，LU Mingjiao1, LI Cheng1,2, MIAO Lintian1,3

(1. School of Geology and Environment, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China; 2. Key Laboratory of Mine Geological Hazards Mechanism and Control, Xi’an 710054, China; 3. Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization, Xi’an 710054, China)

In order to protect the ecological environment of the mining area in the Yellow River Basin, the mining-induced surface crack development law was summarized from the parameters of surface crack development location and development morphology during mining of the working face passing through the double gullies terrain by using a combination of numerical simulation experiments, similar material simulation experiments and theoretical analysis in the context of the working face 125203 of Anshan Coal Mine in Miaohagu Mining Area of Fugu County. Through theoretical analysis, the relative position functionof surface cracks in shallow coal seam mining through double gullies terrain and its discriminant conditions was established and the relationship between the relative location of the surface crack growth and double gullies terrain parameters was discussed. The study shows that when the working face passes through the G1 gully, there are 4 surface cracks, with the maximum crack width of 23 cm and the maximum faulting of slab ends of 11 cm. It means that the development of cracks is ahead of the working face; when passing through the G2 gully, there are 7 surface cracks, with the maximum crack width of 79 cm and the maximum faulting of slab ends of 45 cm. The development of cracks lags behind the advancement of the working face. The results indicate that the crack development shape is greatly affected by geological conditions, gully depth, slope and valley span and other factors. The relative position functionof surface cracks is closely correlated with the crack distance ahead or behind, crack width, fault table and the total number of cracks in a single gully. The degree of mutual influence of double trenches is related to the direction of working face advance. The results of the study can provide some theoretical basis for mining under valleys in shallow coal seams.

Yellow River Basin; double gullies terrain; similar material simulation; the surface crack; relative position function

語音講解

TD323

A

1001-1986(2021)06-0212-09

2021-04-20；

2021-09-02

國家自然科學基金項目(41272388、40572155)；自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室開放課題(KF2020-4)

孫學陽，1976年生，男，安徽渦陽人，博士，副教授，從事煤礦區(qū)環(huán)境保護的教學與研究工作. E-mail：sxy163@163.com

孫學陽，張慧萱，盧明皎，等. 淺埋煤層過雙溝地形開采地表裂縫發(fā)育規(guī)律[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2021，49(6)：212–220. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.06.025

SUN Xueyang, ZHANG Huixuan，LU Mingjiao，et al. The development law of surface cracks in shallow coal seam mining through double gullies terrain[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(6)：212–220. doi: 10.3969/j.issn.1001- 1986.2021.06.025

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(責任編輯 周建軍 郭東瓊)