31 / 2025-03-31 16:33:23

天山北麓多煤层重复采动地质灾害链生机制研究

多煤层重复采动；地质灾害链；形成机制；演化阶段；天山北麓

矿山地下开采活动往往引发一系列次生灾害和衍生灾害，形成地下采动灾害链，而采动诱发的链式地质灾害较单一地质灾害隐蔽性更强、波及范围更大、破坏程度更高、损失更严重。因此，开展采动链式地质灾害的致灾机制研究工作一直是影响矿山安全开采的热点和难点问题。本文以新疆呼图壁县白杨河矿区106团煤矿为工程背景，面对该矿井在多煤层重复采动、覆岩胶结程度低以及地表“V”型沟谷发育等条件下，致使该矿井形成“多煤层重复采动－覆岩破坏－地面塌陷和地表裂缝－山体滑坡”等链式灾害效应，综合运用资料收集、现场调查、遥感解译、InSAR技术、物理模拟、数值模拟以及理论分析等研究手段，针对多煤层重复开采空间扩展与多频次应力扰动的开采特点，围绕多煤层重复采动地质灾害链的变形破坏特征、形成致灾机制以及演化阶段模式展开系统研究。

研究结果表明：

（2）建立了多煤层重复采动地质灾害链的演化模式，具体可以划分为开采扰动阶段、坡顶拉裂阶段、蠕滑变形阶段、变形加剧阶段以及周期演化阶段等五个阶段，如图2所示。在自然历史演化阶段地形地貌和地层岩性为采动灾害链的孕育提供了有利的形成条件；首先在初次开采扰动条件下，使上覆岩土体应力进行重新分布，当重分布应力影响到地表斜坡时会出现地表拉张裂隙和滑动面的产生；接着在多次高强度开采扰动条件下，地表形成的拉张裂隙和滑动面会进一步扩展增大，同时大气降雨和冰雪融水会通过拉张裂隙进入滑坡体内部，诱发采动滑坡的发生；其后，当煤层停采后，大气降雨和冰雪融水过程会对地表斜坡产生长期侵蚀，致使滑坡不断蠕滑变形，当超过滑坡体抗剪强度时会再次发生滑坡。最终，当采空区逐渐稳定和斜坡坡度逐渐减小后，采动滑坡也会逐渐衰退直至停歇。