倾斜煤层采空区上覆山体变形破坏机制及稳定性
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[摘 要]本文通过对变形山体的结构特征、山体稳定性的计算模式及改进措施，希望为以后改进山体的稳定工作提供参考。
中图分类号：TU443. 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）18-0387-02
桐梓煤矿位于贵州省桐梓县楚米镇，其矿区山体发现剧烈的拉裂变形，因此，本文对变形的原因及可能失稳的模式进行了分析，并提供了合理的治理依据。
1.变形体特征的介绍
1.1 结构特征
在变形体所处斜坡为下部含煤层的反向层状结构斜坡。斜坡总体坡向大约为N21°E，在729-1150m的高程内，属于缓坡。坡度通常不会超过25°，变形多发于缓坡上的陡坡地带，坡度通常在50°左右[1]。变形体前缘的高程约为1115m，后缘高程约为1314m，最高点同最低点的差为199m，横向的宽度的为185m，纵向的长度130m，坡的平均深度约为32m左右，总体制大约是75*104m3。变形体的露地层上部大约为三叠系，岩性主要成紫红色，部分为黄绿色，在灰岩和泥灰岩夹杂少量的钙质页岩。中部为二叠系上统长兴组灰褐色、中间存有少量的白色灰岩。变形体下端属于二叠系上龙潭组煤系地层。岩层的产状大致为118°，超坡内倾斜。在岩体内断层在不断的发育。主要分为如下发育类型，一种为朝向陡倾坡外的节理，其坡度为298°，其他近垂体的直坡度体为陡倾角的裂缝，其形状为180°。
1.2 该山体变形破裂的特征
变形体的变形破裂主要表发生于两条裂缝地带，裂缝繁育的基本特征如表1。裂缝的整体走向为120°，与岩层的走向基本相同，其延伸长度为65-95m左右，其中最长的为120m，裂缝的发育地区，坡度陡势较为明显。
2.山体出现变形体原因的分析
近期的采煤工作量的加大，加剧了山体的快速变形[2]。含煤量较大的斜坡出现了反向层状结构的倾斜，这个结构十分容易出现倾倒弯曲及拉裂变形。在这样的地势条件下，沿着河谷的下切方向，延伸至斜坡的临空处条件出现了改善，令反倾岩层发生向河谷临空方向的倾倒-弯曲变形，造成反倾岩层向河谷的临空方向发生变形，并对言层面及陡坡外裂隙拉裂缝形成拉裂缝。
3.对变形体的稳定性进行分析
通过对山体变形的特征进行描述，得知山体已经处在不稳定状态。为了进一步掌握山体的稳定性，分别设计模块对其进行计算。
3.1 对山体的滑动稳定性进行分析
3.1.1计算模型的建立
根据变形体模块的特征，结合北侧破坏结构的剖面形态，设计一个稳定性的计算模型，对如下几种天气情况进行计算：暴雨、地震、天然[3]。通常采用发算法和经验类比法，对破裂体潜在滑面抗剪强度参数。滑体天然重度参数设为24KN.m-3，若是在暴雨情况下，则需要考虑1/2滑体饱水，排水效果的系数为0.6，选取水平地震系数为EQH=0.135。
3.1.2 变形体抗剪强度的计算结果分析
根据计算结果分析，该山的变形体在自然的气候中处于稳定状态，在暴雨和地震时候处于潜在的不稳定状态。因此，在各种不利于公况组合的气候中，不宜开工，不然容易发生失稳情况，造成人员伤亡。具体的剖面计算结果如表2。
3.2 倾倒稳定性的分析
3.2.1计算模型的建立
将变形用凡倾向的结构面切割为16个宽度为L的矩形条块，根据已知的条块右侧作用力之和，对倾倒块体，将各作用力对条块右下端点取值，计算公式如下：
Pln={Prn（Hr-ΔLtanα）+Δw/2（Hsinα-ΔLcosα）}/ Hr
滑动的体块：
Pln=Prn-Δw （tanαcosα-sinα）/1-tan2α
其中：Pln、Pln分别条块右侧、左侧的作用力，Δw表示岩块的重量，H为岩块的高度，α为岩块的倾角[4-5]。
3.2.2对稳定性计算结果的分析
由于矿山的底部较为软弱，根据计算结果可以得知，变形坡趾受到的外力令斜坡处在不稳定状态，容易出现倾倒弯曲-拉裂变形。尤其是在其剪出口位变形体陡坎一带，局部岩体松动情况较为严重，容易出现崩塌式掉落（表3）。
4.改进措施
若山体一旦发生失稳情况，将会严重危害到人民的生命财产安全。因此，对山体变形进行预防形式的灾害治理是很有必要的。具体可以从一下几个方面入手：①针对层状倾倒的变形岩体，需要采取预应力锚索支档措施。②做好山坡的排水工作。③对变形体的底部可以采用适当的支撑措施。④根据浅表部倾倒拉裂危岩体，可加以SAR2型的防护网，防止危岩体的滑落。
结束语
综上所述，要改进山体的失稳情况必须要考虑多方面的因素，因此，有关工作者不能懈怠，有加强有关的研究，尽早治理煤山的失稳工作，为广大人民群众谋取福利。
参考文献
[1] 王永刚，丁文其，唐学军等.阳坡里隧道纵穿滑坡体段变形破坏机制与加固效应研究[J].岩土力学，2012，33（7）：2142-2148.
[2] 齐干，杨国兴，李兵等.古格王国遗址洞窟变形破坏模式、机制及加固对策[J].吉林大学学报（地球科学版），2011，41（5）：1494-1503.
[3] 余胜祥，和耀林，杨世贤等.维德二级公路典型土质边坡破坏机制及防治措施研究[J].中外公路，2011，31（6）：81-85.
[4] 肖华波，王刚，郑汉淮等.唐古栋滑坡变形破坏机制及岸坡稳定性研究[J].长江科学院院报，2014，31（11）：76-80.
[5] 张国锋，曾开华，张春等.旗山矿倾斜煤夹层巷道破坏机理及支护设计研究[J].采矿与安全工程学报，2011，28（1）：22-27.