一种厚松散层下采动松散层结构的分类方法与流程

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种厚松散层下采动松散层结构的分类方法。


背景技术：

2.矿山压力与岩层控制研究过程中形成了众多假说与结构模型，如“砌体梁”、“传递岩梁”和“悬臂梁”等，上述理论将松散层简化为均布荷载作用于基岩老顶(关键层)而忽略了松散层中的承载结构。实测发现，浅埋煤层开采过程中，地表厚松散层(主要为砂土层)垮落重量并非瞬间全部作用于老顶关键块，存在“松散层拱”承载结构。
3.目前，针对松散层承载结构研究较少，中国矿业大学(北京)提出了一种厚松散层条件下采动岩土体平衡结构分类方法，构建了不同基岩层厚度下采动平衡拱形结构模型，其中虽涉及松散层土拱结构，但并未研究不同松散层厚度下拱结构的形成条件及破断演化过程。
4.为此，需要对浅埋近水平煤层不同松散层厚度下承载结构判定和分类加以研究。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种厚松散层下采动松散层结构的分类方法，可以提供不同松散层厚度下松散层拱承载结构的形成条件和破断演化过程，提供了一个综合的、系统的不同松散层厚度下采动松散层结构分类方法，对厚松散层条件下采动覆岩运移规律和地裂缝发育机理的深入研究具有一定的指导意义。
6.本发明的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的应用。
7.为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：
8.一种厚松散层下采动松散层结构的分类方法，包括下述步骤：
9.s1.根据开采地区的原岩初始结构和开采因素确定所述开采地区的松散层的厚度、能够形成在所述松散层中的松散层拱承载结构的最小拱高、所述松散层拱承载结构的极限拱高以及基岩关键层初次断裂时所述松散层拱承载结构的厚度；
10.s2.根据所述松散层的厚度、所述松散层拱承载结构的最小拱高、所述松散层拱承载结构的极限拱高以及基岩关键层初次断裂时所述松散层拱承载结构的厚度判断所述开采地区的采动松散层结构的类别。
11.在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中，当所述松散层的厚度满足式(1)时，则认为所述采动松散层结构为荷载随动型结构，
[0012][0013]
式(1)中，∑h表示松散层的厚度，h
min
表示松散层拱承载结构的最小拱高，δ0表示基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的厚度。
[0014]
根据本发明，所述荷载随动型结构是指松散层拱承载结构不能形成，松散层作为
荷载随动层作用于基岩关键层。
[0015]
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中，当所述松散层的厚度满足式(2)时，则认为所述采动松散层结构为拱梁式破坏型结构，
[0016][0017]
式(2)中，∑h表示松散层的厚度，h
min
表示松散层拱承载结构的最小拱高，h
极限
表示松散层拱承载结构的极限拱高，δ0表示基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的厚度。
[0018]
根据本发明，所述拱梁式破坏型结构松散层拱承载结构形成，并随着工作面推进不断向上发育，当承载结构不再形成。且当松散层发育到一定高度时，上覆松散层便呈现上部为|“梁”，下部为“拱”的“拱梁”式破坏。
[0019]
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中，当所述松散层的厚度满足式(3)时，则认为所述采动松散层结构为极限拱高型结构，
[0020]
∑h≥h
极限
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)
[0021]
式(3)中，∑h表示松散层的厚度，h
极限
表示松散层拱承载结构的极限拱高。
[0022]
根据本发明，所述极限拱高型结构是指松散层拱承载结构形成并达最大高度后不再向上发育，松散层结构呈“隧洞”式向前延伸。
[0023]
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s1中，根据所述开采地区的岩层产状尺度信息和岩土介质特性确定所述原岩初始结构。
[0024]
在本发明的一些优选的实施方式中，所述岩层产状尺度信息包括松散层的厚度、基岩层的厚度。
[0025]
在本发明的一些优选的实施方式中，所述岩土介质特性包括松散层容重、松散层内摩擦角和松散层内聚力。
[0026]
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s1中，所述开采因素包括工作面倾向宽度、推进距离、基岩破断角和工作面基岩关键层初次断裂步距。
[0027]
在本发明的一些优选的实施方式中，所述松散层拱承载结构的拱高的计算公式如式(4)所示：
[0028][0029]
式(4)中，h表示松散层拱承载结构的拱高，h为松散层拱承载结构的上覆层厚度，l为松散层拱承载结构的跨度，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重。
[0030]
在本发明的一些优选的实施方式中，松散层拱承载结构的跨度l的计算公式如式(5)所示：
[0031]
l＝l-2∑m
·
cotα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(5)
[0032]
式(5)中，l为工作面推进距离；∑m为基岩层的厚度，α为基岩破断角。
[0033]
在本发明的一些优选的实施方式中，h和h满足式(6)：
[0034]
h h＝∑h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(6)
[0035]
式(6)中，∑h表示松散层的厚度。
[0036]
在本发明的一些优选的实施方式中，所述松散层拱承载结构的厚度的计算公式如式(7)所示：
[0037][0038]
式(7)中，δ表示松散层拱承载结构的厚度，h为松散层拱承载结构的拱高，h为松散层拱承载结构的上覆层厚度，l为松散层拱承载结构的跨度，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重。
[0039]
在本发明的一些优选的实施方式中，基岩关键层初次断裂时所述松散层拱承载结构的厚度的计算公式如式(8)所示：
[0040][0041]
式(8)中，δ0表示基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的厚度，h
min
表示松散层拱承载结构的最小拱高，h0为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的上覆层厚度，l
初
为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重。
[0042]
在本发明的一些优选的实施方式中，基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度l
初
的计算公式如式(9)所示：
[0043]
l
初
＝l
初-2∑m
·
cotα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(9)
[0044]
式(9)中，l
初
为基岩关键层初次断裂步距，∑m为基岩层的厚度，α为基岩破断角。
[0045]
在本发明的一些优选的实施方式中，所述松散层拱承载结构的最小拱高的计算公式如式(10)所示：
[0046][0047]
式(10)中，h
min
表示松散层拱承载结构的最小拱高，h0为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的上覆层厚度，l
初
为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度，优选地，其计算公式如式(9)所示，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重，
[0048]
l
初
＝l
初-2∑m
·
cotα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(9)
[0049]
式(9)中，l
初
为工作面基岩关键层初次断裂时步距，∑m为基岩层的厚度，α为基岩破断角。
[0050]
在本发明的一些优选的实施方式中，所述松散层拱承载结构的极限拱高的计算公式如式(11)所示：
[0051][0052]
式(11)中，h
极限
表示所述松散层拱承载结构的极限拱高，h1为松散层拱承载结构的达极限高度时上覆层厚度，l
倾
为松散层拱承载结构的倾向跨度，优选地，l
倾
的计算公式如式(12)所示，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重，
[0053]
l
倾
＝d-2∑m
·
cotα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(12)
[0054]
式(12)中，d为工作面倾向宽度，∑m为基岩层的厚度，α为基岩破断角。
[0055]
为实现上述目的之二，本发明采取的技术方案如下：
[0056]
一种上述的分类方法在煤矿开采领域尤其是采动松散层结构分析或地表裂缝预测领域中的应用。
[0057]
本发明中，术语“厚松散层”是指松散土层厚度大于等于30米或者松散土层与岩层厚度大于或等于1:1的松散土层。
[0058]
本发明中，术语“厚松散层”是指粘质土层。
[0059]
本发明的有益效果至少在于以下几个方面：
[0060]
(1)提供了松散层拱承载结构的拱厚、拱高的计算方法，给出了松散层拱的形成条件，即松散层厚度∑h大于基岩关键层初次断裂时对应的松散层最小拱高h
min
与半拱厚δ0/2之和。
[0061]
(2)分析了不同松散层厚度下松散层承载结构的形成与破断演化过程，提供了松散层最小拱高与最大拱高的计算方法，即当工作面基岩关键层初次断裂时，松散层高度最小；当推进距离远大于工作面长度时，松散层结构呈“隧洞”式向前延伸，拱高达到最大。
[0062]
(3)提供了一个综合的、系统的不同松散层厚度下松散层拱结构分类方法，根据不同的松散层厚度与松散层结构破坏状态，将松散层承载结构分为荷载随动型、拱梁式破坏型和极限拱高型三种类型。
附图说明
[0063]
图1是采动覆岩承载结构示意图。
[0064]
图2是松散层拱承载结构力学模型。
[0065]
图3是松散层拱力学分析示意图。
[0066]
图4是相对误差ε*随拱高h变化规律示意图。
[0067]
图5是相对误差ε*随上覆层厚度h变化规律。
[0068]
图6是不同松散层厚度下拱高h随跨度l变化规律。
[0069]
图7是松散层拱极限跨度l
倾
计算示意图。
[0070]
图8是松散层拱发育示意图。
[0071]
图9是松散层拱结构演化规律数值模型。
[0072]
图10a是基岩关键层初次断裂时松散层拱数值模拟效果图。
[0073]
图10b是基岩关键层初次断裂时松散层拱覆岩结构垮落示意图。
[0074]
图11a是第一次基岩关键层周期性断裂时松散层拱数值模拟效果图。
[0075]
图11b是第一次基岩关键层周期性断裂时松散层拱覆岩结构垮落示意图。
[0076]
图12a是松散层“拱梁”结构数值模拟效果图。
[0077]
图12b是松散层“拱梁”结构示意图。
[0078]
图12c是松散层沉陷漏斗结构示意图。
[0079]
图12d是“拱梁”破坏与地表裂缝结构示意图。
[0080]
图13是松散层拱梁结构受力分析示意图。
[0081]
图14是工作面岩层钻孔柱状图。
[0082]
图15是松散层拱阶段性发展特征。
[0083]
图16是哈拉沟煤矿地表裂缝。
[0084]
图17是本发明实施例1的技术路线图。
[0085]
图18是本发明实施例1中松散层拱高度随松散层厚度变化规律示意图。
具体实施方式
[0086]
以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。
[0087]
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购途径获得的常规产品。
[0088]
实施例1
[0089]
浅埋煤层工作面回采后，采动覆岩结构破断失稳并逐渐向上发展至松散层，松散层内部介质发生变形，颗粒间产生不均匀位移，下位松散层与上覆松散层间力的传递作用消失并脱离，上覆松散层颗粒中形成了主要承受轴向压应力，有时也能够承受弯矩而同时向两侧支座传递推力的曲线或者折线的杆形结构。而这种既能在松散层不同区域颗粒间传递荷载又能对采动覆岩发挥承载作用，同时又能够对采场起到保护作用的承载结构就是松散层拱结构。松散层拱结构主要由松散层拱结构的拱体和拱基处的支座组成。松散层拱结构的拱体主要承受轴向压应力，而拱基处的支座可以同时承载垂直压应力、水平推力和弯矩作用。采动覆岩承载结构如图1所示，基岩中的承载结构为关键层结构，松散层中的承载结构为松散层拱结构(即松散层拱承载结构)。
[0090]
对松散层拱承载结构进行适当简化并构建力学模型：
[0091]
(1)松散层拱的厚度自拱顶到拱基保持一致，通过分析中面曲线来研究松散层拱的合理拱轴线；
[0092]
(2)松散层拱结构简化为三铰拱，即以三铰拱的合理拱轴线作为松散层拱结构的合理拱轴线；
[0093]
(3)松散层拱上填土，受填土重量荷载作用；
[0094]
(4)鉴于浅埋煤层，假设水平应力为零。
[0095]
以拱顶为原点建立直角坐标系如图2所示，拱顶到地表的距离为上覆层厚度h，拱高用h表示，拱跨度用l表示，松散层拱受填土荷载q(x)＝γ(h y)，γ为松散层容重，n/m3。
[0096]
三铰拱合理拱轴线方程一般表达式为：
[0097]
[0098]
式中，m0(x)为填土荷载下简支梁的弯矩，kn
·
m；fh为水平支座反力，kn。
[0099]
将方程(a)两边求二阶导得：
[0100][0101]
近似应用直杆微段的平衡微分方程则式(b)为：
[0102][0103]
式(c)中规定y轴向上为正，则：
[0104][0105]
将q(x)＝γ(h y)代入式(d)，得：
[0106][0107]
该微分方程的一般解可用双曲线函数表示：
[0108][0109]
由边界条件：
[0110]
当x＝0，y＝0时，得a＝h
[0111]
当x＝0，y
′
＝0时，得b＝0
[0112]
于是可得合理拱轴线方程为
[0113][0114]
即在填土重量作用下，三铰拱的合理轴线是一悬链线。
[0115]
松散层拱结构右侧拱受力分析如图3所示，松散层拱上覆填土荷载令则水平支座反力
[0116][0117]
根据竖直方向平衡方程∑fy＝0，即得
[0118][0119]
由铰点c力矩平衡方程∑mc＝0，得
[0120][0121]
将式(h)(i)代入式(j)简化得
[0122][0123]
根据双曲函数的泰勒展开式
[0124][0125]
式(k)简化为
[0126]
m4l4 2hm2l
2-16h＝0
[0127]
解得
[0128][0129]
选取适当的拱高h、拱跨l和上覆层厚度h代回(l)式计算出m值，代回(k)式计算相对误差限ε*，表达式为
[0130][0131]
相对误差ε*随参数h、h变化见图4、图5。
[0132]
根据图4、图5可知：
[0133]
(1)相对误差ε*随拱高h增大而增大，随上覆层厚度h增大而减小；
[0134]
(2)当h、h在一定范围内变化时，相对误差ε*《《1，式(l)成立。
[0135]
将式(l)代入式(h)和式(i)，化简可得
[0136][0137][0138]
根据k
·
terzaghi对松散层拱的研究成果，松散层拱结构稳定不失稳的条件为：
[0139][0140]
式中，为松散层内摩擦角，
°
；c为松散层内聚力，pa。
[0141]
将式(m)、式(n)代入式(o)，可得极限状态下松散层拱拱高h为：
[0142][0143]
令松散层厚度∑h＝h h，则极限状态下松散层拱承载结构跨距l为：
[0144][0145]
由图6可知，随着跨度l增大，极限状态下松散层拱拱高h呈非线性增大，增幅渐小；松散层厚度∑h越大，则松散层拱极限拱高h和极限跨度l也就越大。
[0146]
(1)松散层拱结构形成条件
[0147]
根据摩尔库伦强度准则，要形成稳定承载作用的松散层拱，则拱基处的最大和最小主应力应满足：
[0148][0149]
式中，σ1、σ3分别为最大主应力和最小主应力。
[0150]
通过理论分析，松散层拱拱基处的最大和最小极限主应力：
[0151][0152]
式中，σ
1f
，σ
3f
分别为松散层拱拱基处的最大极限主应力和最小极限主应力；δ为松散层拱厚度。
[0153]
将(s)式代入式(r)求得松散层拱厚度
[0154][0155]
如图1所示，当松散层厚度∑h大于松散层拱高h与半拱厚δ/2之和时，松散层拱形成，否则松散层中不形成“拱”结构，即：
[0156][0157]
(2)松散层拱结构极限高度
[0158]
①
松散层拱最小拱高
[0159]
工作面基岩关键层初次断裂时，基岩关键层的破断失稳，跨距为l
初
，松散层不均匀沉降，松散层拱承载结构初次形成，松散层拱最小拱高h
min
为
[0160][0161]
其中，l
初
＝l
初-2∑m
·
cotα
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(v)式中：l
初
为工作面基岩关键层初次断裂时松散层拱跨度，m；∑m为基岩层厚度，m；α为覆岩破断角，
°
；l
初
为工作面基岩关键层初次断裂步距，m；h0为基岩关键层初次断裂时松散层拱上覆层厚度，m。
[0162]
②
松散层拱极限拱高
[0163]
随着工作面的推进和基岩关键层的周期性破断，松散层拱承载结构不断垮落失稳
并向上发育，当推进距离远大于工作面长度时，根据弹性力学平面应变理论，松散层拱结构将不再向上发育，如图8所示，此时拱的倾向跨度为
[0164]
l
倾
＝d-2∑m
·
cotα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(w)
[0165]
式中，d为工作面倾向宽度，m
[0166]
松散层拱结构极限高度h
极限
为：
[0167][0168]
式中，l
倾
为松散层拱倾向跨度，m；h1为松散层拱达极限高度时上覆层厚度，m。
[0169]
以神东哈拉沟煤矿为背景，采用udec数值软件对松散层拱动态演化规律进行分析，建立相应数值模型长
×
高＝100m
×
60m，如图9所示，岩层物理力学参数参数如表1所示。
[0170]
表1
[0171][0172]
(1)煤层开采后，回采工作面从开切眼开始向前推进，首先引起直接顶的垮落，然后基本顶(关键层)离层、初次破断、岩块咬合、回转直至触矸，岩层移动过程中松散层颗粒间产生不均匀位移形成“拱壳”结构，承载上部荷载，而下部沙土层离层垮落。如图10a和图10b所示。
[0173]
(2)随着工作面推进，基本顶(关键层)初次周期断裂，基岩岩块回转形成“台阶岩梁”或“砌体梁”结构，松散层拱拱脚失稳破断形成“拱状”离层带充填采空区，松散层基于关键层断裂位置重新向上起拱，形成新的“拱壳”结构。“关键层—松散层拱”结构就以这种“破断—平衡”往复循环过程，直至覆岩破坏高度达到最大。如图11a和图11b所示。
[0174]
随着工作面推进，松散层拱不断向上发育，当松散层厚度小于松散层理论拱高与半拱厚之和时，即∑h《(h δ/2)，松散层拱不能形成。但地表砂土层强度较低，松散层发育到一定高度时，上覆松散层便呈现上部为“梁”，下部为“拱”的“拱梁”结构，如图12a、图12b所示。拱梁失稳破断后，松散层发生“漏斗形”沉降，如图12c所示。地表各点非均匀沉陷和移动变形，引起开挖边界上方向外出现地表裂缝，如图12d所示。
[0175]
实施例2
[0176]
本实施例用于说明本发明所提供的分类方法的准确性。
[0177]
选取神东哈拉沟煤矿对本发明所提供的分类方法进行验证。神东哈拉沟煤矿的岩层产状尺度信息、岩土介质特性以及开采因素包括：
[0178]
岩层产状尺度信息：松散层的厚度为40m、基岩层的厚度为20m；
[0179]
岩土介质特性：松散层容重γ为18.5kn/m3、内聚力c为27mpa、内摩擦角为25
°
；
[0180]
开采因素：工作面倾斜宽度为305m、基岩破断角α为82
°
、工作面基岩关键层初次断裂步距l
初
为30m、工作面基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度l
初
为24.4m。
[0181]
依据上述信息以及下式(10)得出松散层拱承载结构的最小拱高为11.2m。
[0182][0183]
式(10)中，h
min
表示松散层拱承载结构的最小拱高，h0为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的上覆层厚度，l
初
为工作面基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重。其中：
[0184]hmin
h0＝∑h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(6a)
[0185]
依据上述信息以及下式(8)得出基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的厚度为3.7m。
[0186][0187]
式(8)中，δ
初
表示基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的厚度，h
min
为松散层拱承载结构的最小拱高，h0为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的上覆层厚度，l
初
为工作面基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重。
[0188]
依据上述信息以及下式(11)得出松散层拱承载结构的极限拱高为153m。
[0189][0190]
式(11)中，h
min
表示松散层拱承载结构的最小拱高，h0为基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的上覆层厚度，l
初
为工作面基岩关键层初次断裂时松散层拱承载结构的跨度，为松散层内摩擦角，c为松散层内聚力，γ为松散层容重。
[0191]
其中，h
极限
h1＝∑h
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6b)
[0192]
联立式(11)、(6b)可得
[0193][0194]
依据上述信息以及式(13)得出：
[0195]
当∑h趋向无穷大(∑h
∝
∞)时，松散层拱高h＝153m(如图18所示的松散层拱高度随松散层厚度变化规律)
[0196]
经计算，松散层的厚度、松散层拱承载结构的最小拱高、厚度以及极限拱高满足式(2)因此将该神东哈拉沟煤矿的采动松散层结构判定为拱梁式破坏型结构。该结果与上述模拟结果一致。
[0197]
实施例3
[0198]
本实施例用于说明本发明所提供的分类方法在地表裂缝预测分析中的应用。
[0199]
在地表裂缝生成前，“拱梁”处于自稳状态，松散层拱结构右侧拱受力分析如图13所示，拱顶位置为b点，拱脚为c点，ρ为砂土密度，g为重力加速度。下方的悬链线“拱”的方程为拱顶距地表的距离为h。
[0200]
梁内应力分布
[11]
为：
[0201][0202]
梁内最大正应力σ
max
为：
[0203][0204]
其中，
[0205][0206][0207]
σ
max
在上边界y＝0且时有最大值，即当时，
[0208][0209]
设松散层的极限抗拉强度为[σ]，则
[0210]
(1)当σ
max
《[σ]时，“拱梁”上边界将无裂缝产生；
[0211]
(2)当σ
max
≥[σ]时，“拱梁”上边界将产生拉裂缝；此时，拱梁跨度为：
[0212][0213]
对应的工作面推进距离l为：
[0214]
[0215]
由于超前裂缝角呈近似垂直角的形态分布
[18]
，故可认为地表裂缝出现在工作面煤壁上方。
[0216]
选取神东哈拉沟煤矿22207工作面厚松散层下煤炭开采引起的地裂缝分布规律实测结果来验证松散层拱对地表损伤的影响。哈拉沟煤矿22207工作面开采2-2煤层，走向长4597.5m，倾向长305m，煤层厚度平均5.5m，煤层倾角1～3
°
，平均埋深60m，其中基岩厚20m，松散层厚40m。工作面回采速度约为12.1m/d。
[0217]
工作面钻孔柱状如图14所示，直接顶为3.2m粉砂岩和2.8m中砂岩，基本顶为10.3m细砂岩，工作面基岩关键层初次断裂时步距约30m，正常周期性断裂步距约14m。
[0218]
哈拉沟煤矿各项参数如下：松散层容重γ为18.5kn/m3，内聚力c为27kpa，内摩擦角为25
°
，密度ρ为1.850g/cm3，抗拉强度[σ]为0.2mpa。如表2所示，将上述参数代入式(p)和式(z)，从力学视角对松散层拱结构动态演化过程及对地表裂缝的影响进行理论分析，如图15所示。
[0219]
表2
[0220][0221][0222]
由表2、图15可知，哈拉沟煤矿22207工作面第二次周期性断裂时，松散层呈现“拱梁”式破坏，地裂缝出现，此时，工作面推进距离为58m。如图16所示，通过对22207工作面地表进行勘察，工作面推进60m时，发现地表形成了一系列塌陷裂隙，与理论分析相吻合。
[0223]
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。