[發明專利]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

• 申請號: 202010327316.7
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111663513B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（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）人: 陜西陜煤陜北礦業有限公司;西安科技大學;陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司
• 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

本發明公開了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土方挖填平衡原則計算裂縫區治理參數；在裂縫區布設谷坊群，確定谷坊類型及結構；對谷坊間距進行設計；初步選定谷坊位置并進行優化；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。本發明根據寬大裂縫的發育特點，通過對裂縫區進行局部地形改造，形成人工溝道，然后利用谷坊群技術進行水土流失控制，蓄土保水，結合生物措施，進行生態修復。該成果有助于促進西部礦區生態恢復及生態文明建設。

技術領域

本發明涉及西部地區淺埋厚煤層開采所造成的地表寬大裂縫治理的新方法。

背景技術

隨著我國能源戰略西移，西部地區正成為我國重要的煤炭生產基地。在中國西部地區賦存有大量埋深在150m以內，厚度大于3.5m的煤層(稱為：淺埋厚煤層)。淺埋厚煤層開采對地表環境破壞嚴重，常伴隨開口寬度大于1m的大型塌陷裂縫。該類塌陷裂縫影響程度大，治理難度大。目前還缺少專門研究，無針對性的治理技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于谷坊群的淺埋厚煤層開采地表塌陷裂縫治理方法，本發明根據寬大裂縫的發育特點，通過對裂縫區進行局部地形改造，形成人工溝道，然后利用谷坊群技術進行水土流失控制，蓄土保水，結合生物措施，進行生態修復。

本發明的技術方案是，一種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土方挖填平衡原則計算裂縫區治理參數；在裂縫區布設谷坊群，確定谷坊類型及結構；對谷坊間距進行設計；初步選定谷坊位置并進行優化；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)基于斷面內土方挖填平衡原則計算裂縫區治理參數

其中裂縫寬度為D(m)，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(m)，裂縫削坡高度為H(m)；

(2)谷坊類型及結構設計

在裂縫區布設谷坊群，谷坊類型為土谷坊，梯形斷面，壩體高度 H1(m)，且高出兩側地面0.5m，并向兩岸延伸 3.0米，頂寬1.0米，壩體邊坡1：1；

根據谷坊壩體高度H1與裂縫區削坡高度H的相對關系，根據下式確定壩體高度H1

H1＝H+0.5 (8)

(3)谷坊間距設計

按照“頂底相照”原則，優化谷坊間距，即，下一座谷坊的蓄水頂部大致與上一座谷坊基部等高，谷坊間距計算公式如下：

L＝H₃/i (9)

式中：L—谷坊間距(m)；H₃—谷坊設計蓄水高度(m)，此處參考H 進行設定；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

根據以上設計要求，初步選定谷坊的位置，然后結合周邊地形，進一步優化谷坊位置；

(5)谷坊修建方法

根據項目區的地形條件，將挖掘機的有效工作范圍劃定為取土區域和表土堆放區，其中高處為取土區，挖土用于修建谷坊；低處為表土堆放區，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谷坊區的表土處理：把待修建谷坊處的含腐植質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；