[發(fā)明專利]基于谷坊群的淺埋厚煤層開采地表塌陷裂縫治理方法

有效

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• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111663513B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 吳群英;陳秋計;苗彥平;侯恩科;遲寶鎖;王宏科;陳小繩;王碧清
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西陜煤陜北礦業(yè)有限公司;西安科技大學;陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00;G06F30/20
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

1.基于谷坊群的淺埋厚煤層開采地表塌陷裂縫治理方法，其特征是基于斷面內(nèi)土方挖填平衡原則計算裂縫區(qū)治理參數(shù)；在裂縫區(qū)布設谷坊群，確定谷坊類型及結(jié)構(gòu)；對谷坊間距進行設計；初步選定谷坊位置并進行優(yōu)化；然后進行谷坊修建、谷坊施工、裂縫治理邊坡整治及植被恢復設計；具體包括以下步驟:

（1）基于斷面內(nèi)土方挖填平衡原則計算裂縫區(qū)治理參數(shù)

其中裂縫寬度為D， 裂縫坡度角為β，削坡后的邊坡坡度角為α，地表的削坡寬度為W，裂縫削坡高度為H；

（2）谷坊類型及結(jié)構(gòu)設計

在裂縫區(qū)布設谷坊群，谷坊類型為土谷坊，梯形斷面，谷坊壩體高度H1，壩體邊坡的坡度1：1；

根據(jù)谷坊壩體高度H1與裂縫削坡高度H的相對關(guān)系，根據(jù)下式確定谷坊壩體高度H1

（8）

（3）谷坊間距設計

按照下一座谷坊的蓄水頂部與上一座谷坊基部等高的原則，優(yōu)化谷坊間距，谷坊間距計算公式如下：

（9）

式中：L—谷坊間距，H₃—谷坊設計蓄水高度；i—裂縫延展方向治理后的溝底坡度，參照地面沿裂縫方向的地形坡度取值；

（4）谷坊選址要求

根據(jù)以上設計要求，初步選定谷坊的位置，然后結(jié)合周邊地形進一步優(yōu)化谷坊位置；

（5）谷坊修建方法

根據(jù)項目區(qū)的地形條件，將挖掘機的有效工作范圍劃定為取土區(qū)域和表土堆放區(qū)，其中高處為取土區(qū)域，挖土用于修建谷坊；低處為表土堆放區(qū)，用于臨時堆放剝離的表土，利用反鏟挖掘機，就近取土，堆土成壩的方法進行修建；

（6）谷坊施工的工藝要求

①谷坊區(qū)的表土處理：把待修建谷坊處的含腐植質(zhì)較多的表土進行剝離，剝離深度應達0.3m以上，清至堅實的底土，表土堆放到表土堆放區(qū)；

②取土區(qū)的表土處理：把取土區(qū)的含腐植質(zhì)較多的表土進行剝離，剝離深度應達0.3m以上，清至堅實的底土，表土堆放到表土堆放區(qū)；

③谷坊修建：利用挖掘機在取土區(qū)域挖土，填至谷坊區(qū)；谷坊分層填土夯實，每層填土厚0.3m，夯實一次，如此分層填筑，直到設計高度，然后對取土區(qū)域進行初步平整；

④表土回覆：將表土堆放區(qū)的表土均勻攤鋪到谷坊邊坡及取土區(qū)域表面；

（7）裂縫治理工藝要求

①區(qū)段劃分：裂縫治理分段進行，每段的長度參考反鏟挖掘機的工作半徑進行確定；

②表土剝離：根據(jù)公式（2）確定的裂縫區(qū)地表的削坡寬度W進行表土剝離，剝離深度0.3m，臨時堆放到治理區(qū)外側(cè)；

③裂縫充填：利用挖掘機對裂縫兩側(cè)進行削坡，土方填至裂縫區(qū)；至設計高度還剩0.3m，利用挖掘機的鏟斗對沖填區(qū)進行平整、壓實；④表土回覆：將兩側(cè)臨時堆放的表土均勻攤鋪到裂縫區(qū)兩側(cè)的邊坡及溝底；

（8）邊坡整治及植被恢復設計

為了促進生態(tài)恢復，減少水土流失，對修整后的谷坊邊坡、裂縫區(qū)邊坡和溝底進行生態(tài)修復，提升抗侵蝕能力。