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专利号: 2021113460268
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1、划分地裂缝发育类型及其强烈发育区:

勘测地裂缝的发育宽度、落差、延伸长度、裂缝角度和走向,再根据这些参数将地裂缝发育类型划分为拉张型地裂缝(2)、张开型地裂缝(9)和台阶型地裂缝(13);

对于拉张型地裂缝:形态为拉张状态,地裂缝两侧的岩土体明显分离,地裂缝一侧的岩土体朝下坡方向倾斜,形成深沟;发育宽度和落差均大于0.5m;延伸长度不小于20m,延伸方向与工作面倾向平行或斜交;裂缝角度与拉张型地裂缝发育位置的地表坡度正相关,裂缝角度大于25°;拉张型地裂缝优先发育在陡坡或地表坡度突然变化的地形过渡地带;

对于张开型地裂缝:形态为张开状态,地裂缝两侧的岩土体错动量小;发育宽度大于落差,发育宽度为0.05~0.3m,落差小于0.1m;延伸方向与工作面运输巷或回风巷的走向平行或小角度斜交;裂缝角度小于5°;张开型地裂缝优先发育在工作面开采沉陷盆地的边缘地带,其发育区域属于连续变形区;

对于台阶型地裂缝:形态为台阶切落形,地裂缝一侧的岩土体与另一侧岩土体形成错台形式;发育宽度小于落差,发育宽度小于0.1m,落差大于0.3m;延伸方向与工作面倾向平行或斜交;台阶型地裂缝优先发育在坡度小于15°的坡或冲沟地带;

根据各类地裂缝集中发育的区域,将地裂缝强烈发育区划分为拉张型地裂缝强烈发育区、张开型地裂缝强烈发育区和台阶型地裂缝强烈发育区;

步骤2、针对不同的地裂缝类型采用不同治理方法:

拉张型地裂缝为永久性地裂缝,其治理包括以下步骤:

1)深部固体材料充填:将煤矸石粉体、水泥和粉煤灰湿法混合形成的固体材料(3)从裂缝深部开始填充,直至与地表的距离为裂缝发育宽度的2~3倍处终止;

3

2)浅部覆土:待固体材料(3)凝固且密度不低于1.5t/m后,从拉张型地裂缝(2)的两侧附近就地取土,在拉张型地裂缝(2)中将土体覆盖于固体材料(3)上进行浅部覆土,形成凸型结构(4);凸型结构(4)超出裂缝发育的地表水平面;

3)植被恢复:在地裂缝两侧沿坡面平整地表;然后在地裂缝两侧沿地裂缝延伸方向分别豁一排沟(51);再在沟(51)中撒播草籽,然后覆盖表土;

在地裂缝两侧的沟(51)的外侧,沿地裂缝延伸方向分别挖一排坑(61);再在坑(61)内种植作物(62),然后覆盖表土;

4)坡体加固:在地裂缝两侧的作物(62)的外侧的坡体地表上,沿地裂缝延伸方向分别布置一排锚固点;以朝向地裂缝的方向从锚固点处向地下钻孔;再在钻孔中安装锚索(71),注浆后与周围岩土体锚固在一起;地裂缝两侧处于同一对称位置的锚索(71)上铰接对拉钢丝绳(72),形成对拉结构以缝合地裂缝;

对于具有自我愈合性的动态张开型地裂缝,在工作面停采后,采取自然恢复模式;对于不具有自我愈合性的张开型地裂缝的治理包括以下步骤:

1)浅部覆土:在张开型地裂缝两侧取土区(10)就地取土,将地裂缝两侧表土填充至裂缝内,使张开型地裂缝(9)形成凹型结构(11);

2)植被恢复:在凹型结构(11)中撒播草籽,然后覆盖表土;

台阶型地裂缝为永久性地裂缝,其治理具体包括以下步骤:

1)深部固体材料充填:将煤矸石粉体、水泥和粉煤灰湿法混合形成的固体材料(3)从裂缝深部开始填充,直至与台阶型地裂缝较低的一侧平齐后终止;

3

2)削坡覆土:待固体材料(3)凝固且密度不低于1.5t/m后,从台阶型地裂缝较高的一侧取土,填充至台阶型地裂缝较低的一侧,形成台阶型地裂缝表土平整区(14),进而将台阶型结构改造为斜坡型结构;

3)植被恢复:根据斜坡宽度,沿坡面进行浅沟整地;再向沟中均匀撒播草籽,然后覆盖表土。

2.根据权利要求1所述的峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,所述固体材料(3)是先将煤矸石粉碎为粒径小于20mm的煤矸石粉体,再将煤矸石粉体、水泥和粉煤灰按照配比,加入水在搅拌机中进行湿法搅拌混合,形成固体材料(3);煤矸石、水泥与粉煤灰的质量比为1:0.3~0.5:0.5~0.7;煤矸石是直接在巷道掘进中产生的,粉煤灰是煤矸石送入发电厂发电时直接产生的。

3.根据权利要求1所述的峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,凸型结构(4)的上凸高度为裂缝宽度的0.2~0.4倍,上凸宽度为裂缝宽度的1~1.5倍,上凸角度不超过30°。

4.根据权利要求1所述的峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,所述坑(61)为四方形,坑边长为0.4~0.6m;锚索(71)采用为多束分叉式锚索。

5.根据权利要求1所述的峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,拉张型地裂缝的治理中,沟深为0.10~0.15m,每排中相邻两个沟(51)的间距为0.2~0.4m;

坑深0.4~0.6m,每排中相邻两个坑(61)的间距为3~5m;每排中相邻两个锚固点的间距为5~8m;钻孔的角度与地表平面呈60~75°且朝向地裂缝,钻孔深度为6~9m。

6.根据权利要求1所述的峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,张开型地裂缝的治理中,凹型结构(11)的两边与中间的高差≤0.1m;裂缝两侧表土的坡度为15~20°。

7.根据权利要求1所述的峰丛地貌山区浅埋煤层开采地裂缝的治理方法,其特征在于,台阶型地裂缝的治理中,斜坡型结构的斜坡角度不大于30°;整地深度为0.08~0.12m,沿坡面相邻两个沟(51)的间距为20~30cm。