[发明专利]一种应力阻隔式采矿沉陷区地表构筑物防护方法

说明书

本发明公开了一种应力阻隔式采矿沉陷区地表构筑物防护方法，涉及地质灾害预防与保护技术，包括将沉陷盆地划分为延伸方向与工作面推进方向平行的三块沉陷整体，具体为地下采空区投影所在的中部沉陷整体和处于中部沉陷整体两侧的两个拉张沉陷整体；令每个拉张沉陷整体的底部所在界面为变形边界，将每个变形边界沿工作面推进方向延伸，延伸的部分为欲变形边界，其上的岩土体为欲拉张沉陷整体；在欲拉张沉陷整体发生变形前，于其内每个目标区域外缘施工开口端背离中部沉陷整体方向的U型隔断结构，U型隔断结构的底端插入欲拉张沉陷整体下方的岩土体内；本发明能够有效对欲拉张沉陷整体内的构筑物进行防护，并降低了施工成本。

技术领域

本发明涉及地下采矿区地表地质灾害预防与保护技术，尤其涉及一种对采矿沉陷区地表构筑物保护的方法。

背景技术

我国的矿山地质灾情十分严重，地下开采引起的地面沉陷又是矿区最严重的矿山地质灾害类型之一。众所周知，地面沉陷可直接破坏地表构筑物，如铁路、堤坝、村庄和其它工业与民用建筑。此外，开采沉陷亦常伴生大量的地表拉张裂隙，加剧水土流失进而降低土壤质量，甚至引发矿区生态环境破坏等诸多环境地质问题。

平原矿区单个工作面采煤引起的地面沉陷范围往往大于地下实际开采范围。如图1，采空区上方地表平坦、达到超充分采动、采动影响范围内没有大地质构造的条件下，最终形成的沉陷盆地一般可划分为三个区域，即欲沉陷整体A和其两侧的拉张沉陷整体B。其中中部沉陷整体一般下沉剧烈，保护难道大，因此，一般不做保护措施，但是拉张沉陷整体因处于采空区地表投影外围，其变形程度小于中部沉陷整体，因此存在施工保护的可能性。

如专利号为2021104837640的在先申请中其公开了一个缩小平原矿区地下开采引发地表沉陷范围的方法，其通过施工支挡构筑物来阻断沉陷变形的传递，其施工方法简单，施工效果明显，但是也存在施工量大的缺陷，不利于降低施工成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明结合平原矿区地表沉陷演化机制，提出一种应力阻隔式采矿沉陷区地表构筑物防护方法，以解决现有技术中施工陈本大的问题。

实现本发明目的所采用的技术方案为：

一种应力阻隔式采矿沉陷区地表构筑物防护方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将沉陷盆地划分为延伸方向与工作面推进方向平行的三块沉陷整体，具体为地下采空区投影所在的中部沉陷整体和处于中部沉陷整体两侧的两个拉张沉陷整体；

步骤2、令每个拉张沉陷整体的底部所在界面为变形边界，将每个变形边界沿工作面推进方向延伸，延伸的部分为欲变形边界，其上的岩土体为欲拉张沉陷整体；

步骤3、统计欲拉张沉陷整体上需要保护构筑物的分布位置和需保护范围，获得需要保护的目标区域；

步骤4、在欲拉张沉陷整体发生变形前，于其内每个目标区域外缘施工开口端背离中部沉陷整体方向的U型隔断结构，U型隔断结构的底端插入欲拉张沉陷整体下方的岩土体内，并满足欲拉张沉陷整体发生沉陷至稳定后U型隔断结构不变形不位移。

进一步，所述U型隔断结构中两侧壁的端部分别与对应欲拉张沉陷整体中背离中部沉陷整体的外缘连接。

进一步，所述U型隔断结构中与工作面推进方向平行的侧壁为倾斜壁，且所述倾斜壁的底端朝向中部沉陷整体方向。

进一步，在每个所述倾斜壁所在地表上堆覆沙垄。

进一步，该方法还包括在所述倾斜壁朝向中部沉陷整体一侧施工由地表向下的隔断槽，且隔断槽下挖至其正下方预变形边界处。

进一步，在施工U型隔断结构之前先开挖隔断槽，施工完U型隔断结构后施工沙垄，隔断槽内填充有填充物，并在隔断槽的顶部堆积沙垄。

进一步，该方法还包括在拉张沉陷整体发生沉陷并稳定后，回收U型隔断结构。