陕北煤炭基地是我国14个大型煤炭基地之一，也是保障我国西部煤炭资源稳定供给的关键基地。其北部浅埋煤层开采区具有煤层埋藏浅、开采条件简单的特点，适合高强度、大规模综合机械化开采^[1-3]。目前，浅埋煤层大规模、高强度的开采导致生态环境承载力下降，诱发了大面积地表裂缝等地质灾害，已成为煤炭绿色安全开采的制约因素之一^[4-5]。因此，深入研究浅埋煤层开采地表裂缝的形成规律和机理，对于制定有效的防治措施，保护矿区环境，实现煤炭资源的可持续开发具有重要的理论和实践意义。

采煤地表裂缝发育规律受采高、采深、煤岩层结构、岩层厚度、地貌以及地形等因素的控制^[6-8]。为全面揭示地表裂缝发育规律，近年来，国内外学者采用实地调查、无人机航拍、卫星遥感以及分形统计等方法对地表裂缝静态、动态规律进行研究^[9-11]，发现了地表裂缝的“O”形展布规律^[12]，划分了地表裂缝发育类型^[13]；揭示了缓倾斜煤层开采地表裂缝非对称展布以及地表裂缝3种地下延展形态和深度特征^[14-15]；揭示了地表裂缝“先开后合再开”“先开后合”“只开不合”和“M”型活动规律^[16-18]。从上述成果可以看出，对于地表裂缝发育规律的研究已经积累了一定认识，但现有成果未系统开展地表裂缝发育特征与其发育位置和地形地貌的耦合关系研究。

采煤地表裂缝的形成及其活动与上覆岩层与土层耦合运移密切相关，是一个复杂的岩土层协同变形过程^[19]。针对地表裂缝的形成机理，有学者通过分析地表土体性质与水平变形的关系，给出了地表开裂的极限水平值^[20]，划分了地表裂缝形成过程中地表变形的6个时间阶段^[21]。还有学者通过分析采动地表裂缝两侧块体的力学特征，认为岩−土界面摩擦力为地表开裂提供了动力^[22]，给出了裂缝形成的力学判据^[23]。另外，有学者认为，覆岩破断结构控制了地表裂缝的表现特征，揭示了关键层的滑动失稳是导致地表裂缝发育台阶的关键^[24]，建立了关键层断裂的固支梁和“砌体梁”力学模型，结合尖点突变理论研究了采空塌陷地表裂缝的形成机理^[25]；明确了覆岩切落式破坏与贯通型塌陷裂缝的关系，构建了裂缝贯通型破坏模式^[26]。

为揭示地表裂缝演化机理，国内外学者从不同的视角研究了地表裂缝活动机制。基于应力角度，探讨了地表裂缝发育位置的应力转变特征对地表裂缝闭合特征的控制作用^[27]；从关键层运动角度，揭示了双关键层破断与地表裂缝超前发育和“M”型活动的耦合关系^[28]，构建了地表裂缝活动与地质采矿条件的关系模型，阐明了地表裂缝“双周期+稳定期”的活动机制^[29]；从土体塑性流动角度，还原了土体塑性流动变形使土体溶蚀填满裂缝，致其闭合的过程^[30]；从覆岩“三场”角度，揭示了多煤层错距开采地表裂缝的动态发育机理，提出了地表裂缝减缓方法^[31]。

上述研究在地表裂缝的发育规律和形成机理方面取得了较大进展，但对不同地貌类型下浅埋煤层开采地表裂缝发育规律的差异性及形成与演化机理研究还不深入。因此，笔者以陕北红柳林煤矿为研究区，以风沙滩地区15218工作面和黄土沟壑区25213工作面开采诱发的地表裂缝为研究对象，开展地表裂缝发育规律及其形成演化机理研究，以期为采空区地表裂缝治理奠定基础。

1   研究区概况

红柳林井田位于榆神府矿区中部。井田内地貌类型以黄土沟壑和风沙滩地为主，地表高程1090.0~1333.5 m，相对高差为243.5 m(图1)。

图  1  研究区位置及工作面地貌

Figure  1.  Location of the study area and landforms of mining face 25213 and 15218

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为揭示同一区域不同地貌单元下采煤地表裂缝发育规律，根据红柳林煤矿工作面实际开采情况，选取北一盘区25213工作面、南一盘区15218工作面进行地表裂缝调查。2个工作面之上地层岩性自下而上依次为中侏罗统延安组砂泥岩、新近系上新统保德组红土、第四系离石组黄土和全新统风积沙土，所开采5⁻²煤层平均厚度分别为5.6和5.5 m，平均埋深分别为183和138 m。2个工作面均采用走向长壁综合机械化采煤方法，一次采全高，自然垮落法管理顶板。15218工作面和25213工作面具体开采条件见表1。

表  1  25213和15218工作面开采条件

Table  1.  Mining conditions of mining face 25213 and 15218

工作面 名称	斜长/ m	走向长/ m	采高/ m	采深/ m	推进速度/ (m·d−1)	岩土比	开采 方式	地形 地貌
25213	348	3068	5.6	183	8.5	1.14	综采	黄土沟壑
15218	358	2725	5.5	138	8.4	1.85	综采	风沙滩地

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2   地表裂缝发育规律

2.1   平面展布规律

根据野外调查结果，工作面回采产生的地表裂缝参照采空区位置主要分为面内裂缝和边界裂缝。形态上面内裂缝表现为拉裂缝、挤压隆起裂缝、台阶状裂缝；边界裂缝只表现为拉裂缝，但发育宽度一般较大、延伸较长(图2)。

图  2  地表裂缝类型

Figure  2.  Types of surface cracks

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工作面回采过程中，地表裂缝空间展布形态整体呈“C”形。面内裂缝延展方向基本与切眼平行，在靠近巷道区域时，裂缝延伸方向开始向采空区内侧发生偏转，这种转向在15218工作面中表现较为明显。位于巷道附近的边界裂缝，其延伸方向与巷道的走向基本保持平行，且这些裂缝主要在巷道的内部区域形成和发展。根据实测，25213工作面倾向裂缝角80.0°，15218工作面倾向裂缝角83.1°(图3)。

图  3  工作面地表裂缝展布情况

Figure  3.  Distributions of surface cracks in mining face 25213 and 15218

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2.2   静态发育特征

通过测量地表裂缝宽度和落差，25213工作面面内裂缝宽度0~30.0 cm，平均宽度为2.78 cm，落差0~26.0 cm，平均落差为1.95 cm；边界裂缝宽度0~62.5 cm，平均宽度为4.75 cm，落差0~28.3 cm，平均落差为2.64 cm。相比之下，边界裂缝最大宽度和落差分别是面内裂缝的2.08和1.08倍；平均裂缝宽度和落差分别是面内裂缝的1.71和1.35倍。

15218工作面面内裂缝宽度0~10.5 cm，平均宽度为1.31 cm，落差0~14.3 cm，平均落差为0.97 cm；边界裂缝宽度0~21.2 cm，平均宽度为1.87 cm，落差0~20.5 cm，平均落差为1.25 cm。15218工作面边界裂缝最大宽度和落差分别是面内裂缝的2.01和1.43倍；平均裂缝宽度和落差分别是面内裂缝的1.42和1.28倍。

25213工作面和15218工作面内宽度大于5 cm的地表裂缝数量占比分别为16.27%和7.57%，前者是后者的2.15倍；宽度>1~5 cm的地表裂缝数量占比分别为53.40%和32.50%，宽度小于等于1 cm的地表裂缝数量占比分别为30.30%和59.20%。就地表裂缝落差而言，25213工作面地表裂缝落差大于5 cm的数量占比为14.48%，是15218工作面(6.47%)的2.23倍(图4)。

图  4  不同地表裂缝宽度及落差占比

Figure  4.  Proportions of surface cracks with varying widths and drops

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地表裂缝发育特征数据表明：工作面开采诱发的边界裂缝宽度和落差均大于面内裂缝，对土地破坏更严重。黄土沟壑区工作面地表裂缝宽度和落差均比风沙滩地区大，对土地的破坏程度明显强于风沙滩地区。

2.3   动态发育规律

2.3.1   超前/滞后裂缝角

根据17 d内(2023年8月19日至9月5日)工作面回采方向地表最前端新生裂缝观测数据统计，25213工作面地表前端裂缝与工作面回采位置投影距离为−18.3~+3.1 m，平均−6.49 m(正号代表超前回采位置，负号代表滞后回采位置)，说明随着25213工作面回采，地表裂缝整体呈现出滞后回采位置发育的特征，滞后角约为87.5°。15218工作面地表前端裂缝与回采位置投影距离为−13.3~+43.4 m，平均+20.07 m，地表裂缝表现出超前回采位置发育的特征，超前角为80.5°(图5)。

图  5  地表裂缝超前/滞后距

Figure  5.  Lead/lag distances of surface cracks

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此外，进一步分析发现，随着工作面回采地表裂缝具有间歇性发育特征，即在经历1~4 d连续的发育后，地表裂缝出现为期1~2 d的停滞期，期间无新裂缝出现。

2.3.2   裂缝宽度变化

为掌握裂缝宽度变化规律，每天对面内裂缝和边界裂缝进行动态监测并记录裂缝监测点的宽度、落差等数据，动态监测裂缝如图3所示。

1)面内裂缝

根据裂缝宽度变化监测数据，面内裂缝宽度动态变化规律可归纳为4类。Ⅰ类“开裂—增大—稳定”型，裂缝宽度随工作面回采呈现单向增长趋势，直至达到稳定(图6a和图6b)；Ⅱ类“开裂—增大—闭合—再开裂—稳定”型，裂缝宽度经历了先增大、后闭合、再开裂并扩大直至稳定(图6c和图6d)；Ⅲ类“开裂—增大—减小—稳定”型，裂缝宽度扩大至一定程度后会出现宽度的减小，并最终稳定(图6e)；Ⅳ类为“开裂—闭合—增大—稳定”型，裂缝出现后宽度骤减闭合，但随即又重新开裂并逐渐扩大直至稳定(图6f)。

图  6  工作面地表裂缝宽度动态变化

Figure  6.  Dynamic variations in the widths of surface cracks in mining face

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监测数据显示，地表裂缝宽度动态变化幅度较大，介于0.1~10.3 cm，同时伴随有0~18.6 cm的落差变化。裂缝自生成至达到稳定状态的活动时间为4~14 d。

2)边界裂缝

边界裂缝不同于面内裂缝，裂缝宽度只存在“开裂—增大”的变化特征(图6g—图6i)。这些裂缝产生后宽度呈现不断增大的态势，直至达到一个相对恒定的宽度值，其活动时间约为10 d，最大宽度可达12.7 cm，最大落差可达20.2 cm，落差高度的变化趋势与裂缝宽度的变化趋势具有一致性。

3   采动覆岩移动破坏数值模拟

3.1   模型建立

根据15218工作面地质条件，使用3DEC模拟软件模拟工作面回采全过程，分析采动覆岩应力、位移及破坏特征之间的对应关系。为达到充分采动(回采长度应大于1.4倍的采深)，建立450 m×160 m的模型，块体服从弹/塑性本构模型，节理服从库伦滑移本构模型。依据工作面钻孔数据及岩石力学参数划分岩层，关键层为5⁻²煤基本顶厚20 m的中粒砂岩，数值模型如图7所示，各岩层力学参数见表2。

图  7  覆岩破坏数值模拟模型

Figure  7.  Numerical simulation model for the failure of the overburden

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表  2  模型岩层厚度及岩石力学参数

Table  2.  Rock layer thickness and rock mechanical parameters of the model

层数	岩性	厚度/m	密度/(kg·m−3)	弹性模量/GPa	泊松比	内摩擦角/(°)	抗拉强度/MPa
1	沙土	30	1850	0.007	0.16	15.43	0.01
2	黏土	40	1900	0.08	0.17	18.73	0.05
3	风化基岩	10	2000	10	0.28	36.15	0.60
4	泥岩2	8	2210	14	0.30	35.15	1.20
5	砂质泥岩	3	2210	11	0.30	35.46	1.20
6	中粒砂岩4	3	2350	19	0.28	36.61	1.60
7	细粒砂岩3	3	2200	14	0.27	37.15	1.30
8	粉砂岩3	8	2450	31	0.28	37.15	1.30
9	泥岩1	3	2250	21	0.29	35.84	0.90
10	中粒砂岩3	3	2400	13	0.28	36.31	1.60
11	粉砂岩2	4	1420	12	0.28	37.75	1.40
12	细粒砂岩2	3	2350	18	0.27	37.21	1.30
13	中粒砂岩2	20	2470	36	0.28	36.21	2.00
14	细粒砂岩1	6	2420	14	0.27	37.61	1.30
15	5−2煤层	5.5	1350	6.8	0.26	35.12	0.60
16	粉砂岩1	5	2650	25	0.28	37.95	2.80
17	中粒砂岩1	5.5	2650	26	0.27	36.14	2.80

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模型两侧各自留设90 m的边界煤柱，以消除边界影响，从模型走向90 m处开始沿走向开采，每次开挖15 m，累计开挖18次，共计开挖270 m。由地表到煤层顶板布设5条监测线，埋深分别为0、70、105、120、144 m，对应地表、基岩顶面、基岩中部、关键层底部及煤层顶板，每条监测线自模型走向50 m处等距布设20个监测点，共计100个监测点，对煤层回采过程中岩层的应力应变进行记录。

3.2   应力变化特征

图8为工作面推进15、75、150、270 m时覆岩竖向应力分布云图(负值表示压力)。工作面推进15 m，采空区顶板开始悬空，形成应力释放区，工作面前后边界煤体位置应力开始集中，采空区顶板压应力为0.2~0.6 MPa(图8a)。工作面推进75 m，采空区两侧边界煤体出现明显的应力集中区，尤其是回采前方煤体应力集中程度更大，边界煤体承受的压应力达3.6~5.5 MPa(图8b)，采空区上方覆岩应力得到释放，岩体发生弯曲下沉和破断。工作面推进150 m，上覆岩层转变为拉压应力共存状态，说明遭受拉应力的破断岩体垮落压实后重新具有了一定的支撑力，采空区边界地表附近呈现明显的拉伸应力作用，最大拉应力达0.4 MPa(图8c)。当工作面推进至270 m时，工作面前方煤体平均压应力达到3.9 MPa，采空区顶板应力释放区范围进一步扩大，地表附近拉应力区范围略大于采空区(图8d)。

图  8  不同推进距离覆岩竖向应力云图

Figure  8.  Nephograms showing the vertical stress distribution of the overburden

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为直观阐释顶板应力演变规律，引入应力集中系数(当前应力与原岩应力的比值)反映顶板应力变化规律，应力集中系数大则表示当前应力大于原岩应力，岩石受更大的应力；反之，岩石所受应力变小。采动过程中覆岩经过初期的应力调整后，内部应力呈现出明显的分区特征，可划分为原岩应力区、应力集中区以及应力释放区3个区域。采空区中部应力集中系数较两侧高，可将应力释放区进一步细分为垮落压实区与裂隙发育区，如图9a所示。随着工作面推进，采空区前方边界煤体处应力集中系数波峰不断向前推进，且有缓慢增大的趋势(图9b)。

图  9  工作面顶板应力

Figure  9.  Curves of stress in the mining face roofs

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3.3   采动覆岩破坏规律

图10为工作面推进过程中覆岩垮落特征图。工作面推进45 m，采空区上方直接顶岩层发生弯曲，但尚未发生破断垮落。工作面推进90 m，采空区上方覆岩发生破断，同时，直接顶上方关键层发生破断，控制上覆多个岩层发生破断，垮落岩石堆积充填采空空间，导水裂隙带发育高度为32.5 m(图10a)。当工作面推进至180 m，岩体进一步发生破断垮落，导水裂隙带高度增加至58.0 m，并且在地表80 m位置观察到拉伸裂缝L1，其宽度达10.0 cm(图10b)。当工作面推进至225 m时，导水裂隙带发育至土层，地表120、260 m处分别出现了台阶裂缝L2、塌陷槽裂缝L3，表明地表形变加剧(图10c)。当工作面推进至270 m时，工作面达到充分采动，覆岩发生整体性下沉和破断，导水裂隙带导通至地表，且部分与地表裂缝贯通，造成落差显著的裂缝形态，如裂缝L1，其落差达17.4 cm(图10d)。

图  10  不同推进距离覆岩破坏特征

Figure  10.  Failure characteristics of the overburden

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3.4   移动下沉特征

图11为工作面推进过程中采动覆岩竖向位移图。工作面开采初期采空区规模小，顶板覆岩并未因开采而发生破断现象，其顶板岩层主要表现为下沉。工作面由15 m推进到30、45、60 m的过程中，顶板覆岩最大下沉量分别为0.99、1.67、2.28、3.79 m。

图  11  不同推进距离覆岩竖向位移

Figure  11.  Nephograms showing the vertical displacement of the overburden

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工作面推进至75 m，推进距达到约0.5倍的采深，地表开始形成一个长约100 m的移动盆地，最大下沉量达0.54 m，同时，顶板下沉量5.32 m，接近工作面实际采高，表明采空区基本顶初次破断垮落，该结果与实测初次垮落步距65 m较为吻合(图11a)。工作面推进180 m，下沉盆地进一步扩大至237 m，地表最大下沉量2.40 m(图11c)。工作面推进270 m，推进距达到1.8倍采深，工作面达到充分采动，最大下沉量增至4.4 m，下沉系数达到0.82(图11d)，这与该地区基于经验总结的下沉系数基本相符^[29]。

此外，工作面推进过程中，采空区上覆岩层出现明显的离层现象，相邻岩层之间的下沉量有显著差异，下层下沉量最大4.53 m，而相邻上层下沉量仅1.72 m；随着工作面的不断推进，早期的离层空间一定程度上趋于闭合，同时，其上部又发育新的离层空间，但最终这些离层空间均逐渐闭合。

4   地表采动裂缝形成与演化机理

4.1   形成机理

根据数值模拟结果，结合地表裂缝调查数据，将地表裂缝分为贯通型裂缝和非贯通型裂缝2种，分别介绍其形成机理。

4.1.1   非贯通裂缝

1)拉裂缝

拉裂缝指在地表受拉应力超出土体承载极限时所形成的裂缝类型。根据《开采损害学》^[32]，对于塑性较大的黏土，其拉伸变形达到6~10 mm/m时开始产生裂缝；而对于塑性较小的砂质黏土，拉伸变形仅需达到2~3 mm/m便可产生裂缝。采煤工作面地表裂缝主要是拉伸变形产生的裂缝。15218工作面地表还出现了宽度小于1 cm的裂缝群，这类裂缝通常发生在地表变形程度较为剧烈的区域，表现为裂缝密度大、宽度小的特征，一般不具备台阶状特征。这种裂缝群是由于沙土与黄土之间力学性质的差异所致。15218工作面地表浅层为塑性较小的沙土，相较于塑性较大的黄土，沙土更易于裂缝的形成。一旦裂缝群形成，其所受的拉应力得以释放，其中少数裂缝充当了应力释放的主要通道，保持活跃状态，而绝大多数裂缝则在初次开裂后进入相对稳定阶段，不再发生宽度变化。这一现象说明土层力学性质对应力应变响应的控制作用。

假定3 mm/m为工作面地表土体的拉伸变形极限值，工作面推进150 m时，切眼外侧35 m范围内的地表水平变形达到极限值，导致土体开裂，形成采动裂缝。工作面推进210 m时，达到变形极限值的区域扩大，但工作面回采位置后方一定距离地表水平变形才达到极限值，体现了前端裂缝的滞后性。工作面推进240 m时，可以明显看出回采位置附近水平变形未超过极限值，说明前端裂缝发展出现暂时停滞状态。工作面推进270 m时，工作面回采位置前后附近超过极限值，造成前端裂缝超前发育(图12)。

图  12  地表水平变形

Figure  12.  Curves of horizontal surface deformations

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2)挤压隆起裂缝

挤压隆起裂缝是地表水平移动较大、移动前方受阻的情况下产生的，在隆起表面还会产生许多派生拉张小裂缝。一般在斜坡地带，地表附近土体发生下滑，而坡脚地带受挤压应力作用易于发生地表隆起并产生裂缝。

4.1.2   贯通裂缝

煤层开采过程中，采空区上覆岩层断裂垮落，在未垮落的岩层内部，以产生上行裂缝(导水裂隙带)的方式进行应力释放。因研究区为高强度开采(大采高、大尺度工作面、煤层浅埋及全部垮落式顶板管理方法)^[8]，随着工作面的推进，覆岩关键层断裂后，上行裂缝的发育一般会直达地表，或与地表的下行拉裂缝相贯通，使裂缝两侧的岩土体成为各自独立的块体。在采动作用下，这些块体进一步发生断裂、移动、回转，致使地表形成台阶状、塌陷槽状等贯通裂缝(图13)。

图  13  裂缝形成模式

Figure  13.  Formation patterns of cracks

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4.2   动态扩展机理

根据地表裂缝和矿压观测数据，25213工作面裂缝间距平均13.4 m，基本顶周期来压步距平均15.2 m；15218工作面裂缝间距平均19.8 m，基本顶周期来压步距平均15.0 m。通过对前端裂缝位置和基本顶周期来压位置观测数据的相关性进行拟合，发现开采过程中新生前端裂缝与基本顶周期来压位置存在正相关关系(图14)。这种正相关关系及裂缝平均间距与基本顶周期来压平均步距接近的现象，说明随着工作面向前推进，基本顶周期破断引起了地表裂缝向前不断扩展。

图  14  新生裂缝与周期来压位置关系

Figure  14.  Location of a newly formed crack vs. location of periodic weighting

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4.3   活动机理

地表裂缝是覆岩与表土复杂联动的结果。根据数值模拟，煤层开采过程中采空区边缘近地表部位主要受拉应力作用，向采空区内部依次出现挤压应力作用区和拉伸与挤压应力作用转换区(图15a)。

图  15  裂缝活动机理模型

Figure  15.  Model for the mechanism underlying crack activity

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结合数值模拟块体运动、受力情况及裂缝宽度变化观测数据，构建地表采动裂缝活动机理模型(图15b)。随着工作面回采，裂缝L1经历了“开裂—增大—闭合—开裂—稳定”的过程。在此期间，裂缝位置从移动盆地的边缘变化到盆地中间区域，从而称其为面内裂缝；相比之下，裂缝L3始终处在移动盆地边缘的位置，因此被归类为边界裂缝。

(1) 面内裂缝：如图15b所示，在初始阶段1时，由于地表所受的拉伸变形超过土体变形极限，L1地表裂缝出现；至阶段2时，随着工作面回采岩土块1和岩土块2弯曲下沉，L1裂缝宽度增大；至阶段3时，L1地表裂缝与覆岩内上行裂缝相互连通，促使L1裂缝两侧块体彻底分离，引发岩土块1的回转，致使L1裂缝宽度减小甚至闭合，同时产生落差；进入阶段4，岩土块2也发生回转，岩土块1继续下沉，L1裂缝宽度增大或重新开裂，落差也随之发生变化。随着煤层继续开采，先前采空区不断压实，岩土块1、2稳定，L1裂缝宽度不再变化。此类裂缝活动可以对应调查结果中Ⅱ类裂缝的宽度变化过程。

值得说明的是，L1类裂缝在阶段3时未必每条都会被贯通。当裂缝未贯通时，随着工作面的推进，L1裂缝位于移动盆地的压缩区域，此时裂缝受压应力作用，裂缝宽度减小直至稳定。此类裂缝活动可以对应调查结果中Ⅲ类裂缝的宽度变化过程，若裂缝前后应力已经得到释放，则裂缝宽度不会受压减小，对应调查结果中的Ⅰ类裂缝。Ⅳ类裂缝开裂后宽度直接减小，则是裂缝在开裂后，紧接着发生了阶段3的岩土块回转造成的。

(2) 边界裂缝：裂缝L3在阶段3时开裂，随后增大，此时工作面回采结束，裂缝L3所处位置为一直受拉伸作用的采空区边界区域。因此，边界裂缝的宽度变化特征只有“开裂—增大—稳定”一种类型。

5   结 论

(1)浅埋煤层开采地表裂缝整体呈“C”形展布，其发育特征与发育位置和地貌类型密切相关。相同开采条件下，黄土沟壑区地表裂缝发育程度明显大于风沙滩地区；工作面边界裂缝发育程度明显大于面内裂缝。

(2)浅埋煤层开采地表裂缝具有超前和滞后回采位置发育2种动态发育特征，且发育过程中存在间歇性发育特点。随工作面开采，面内裂缝具有“开裂—增大—稳定”“开裂—增大—减小—稳定”“开裂—增大—减小—增大—稳定”“开裂—减小—增大—稳定”4类活动特征，边界裂缝只有“开裂—增大—稳定”的活动特征，裂缝活动时间为4~14 d。

(3)煤层开采后，采空区顶板形成应力释放区，采空区两侧边界附近形成应力集中区，近地表对应形成压缩区、拉压转换区和拉伸区。随着工作面推采，这种应力、变形区不断向前扩展，导致采空区顶板岩层和地表移动变形破坏区不断向前扩展。地表下沉盆地范围略大于采空区，最大下沉系数0.82。

(4)非贯通裂缝主要由地表移动盆地边缘土体拉伸变形超过其极限值所引起，贯通裂缝是覆岩内部上行裂缝与地表裂缝相接或直接导通地表的结果。随着工作面推采，基本顶周期破断引起地表裂缝向前不断扩展。地表裂缝宽度变化活动特征与覆岩裂缝两侧块体的复杂运动密切相关。