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国内刊号：11-2402/TD
国际刊号：0253-2336
发布日期:
作者：杜锋, 刘林, 王文强, 黄玉峰, 汪隆靖, 石建行, 孙荘, 李澳,
关键词：沟谷地形, 地表裂缝, 地形附加应力, 三维地质模型, 地质灾害防控,
针对晋城矿区地表沟谷发育方向与工作面开采方向斜交的特殊工况，揭示采动应力与地形耦合作用下的地表裂缝偏转特征，阐明沟谷坡度及斜交角度对裂缝形态和扩展路径的控制机制。以寺河煤矿6306工作面开采条件为工程背景，基于理论分析、野外地质调查及FLAC 3D数值模拟方法，构建三维地质模型，设置不同斜交角（30°～90°）与沟谷坡度（25°和45°）的对比工况，系统分析了开采过程中地表应力场分布、地表变形演化及裂缝发育特征，探讨了沟谷斜交角度对裂缝偏转的影响。研究结果表明：① 沟谷区域地表应力场和裂缝场表现出非对称性的偏转特征，超前裂缝主要为拉张型裂缝，沿沟谷坡顶线分布，以“张开–闭合（半闭合）”形式向前发育，闭合速率与推进速度呈正相关。② 沟谷坡度越大，坡体越容易发生相对位移和变形，剪应变增量及剪切破坏的范围亦随之扩大。③ 随着沟谷斜交角度的减小（从90°降至30°），在采动应力与地形附加应力的耦合作用下，地表裂缝首先于沟谷端部萌生，并受非对称应力场偏转效应影响，其扩展路径逐渐沿沟谷轴线方向发生规律性偏转。④ 沟谷斜交角度越小，地表破坏越剧烈。沟谷坡脚挤压现象越明显，正交工况下沟谷挤压形成“双峰”形态隆起，30°斜交时挤压区迁移至沟底中心，呈“单峰”形态隆起。研究成果有助于预测和评估开采过程中可能出现的地表裂缝，为煤矿开采方案的优化及地质灾害防治提供科学依据。
来源：2026年第5期
《煤炭科学技术》期刊编辑部
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