王立強(qiáng)

（寶清縣煤炭管理局行管科，黑龍江 寶清 155600）

引言

嵐峰礦區(qū)是一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造，地形條件十分復(fù)雜的地區(qū)，不能直接引用其它礦區(qū)已有的地表移動(dòng)成果，為了取得該地區(qū)的地表巖層移動(dòng)參數(shù)，保護(hù)該礦區(qū)井上、下建筑物等免受開(kāi)采的有害影響，通過(guò)實(shí)地觀測(cè)測(cè)得了本礦區(qū)的巖層移動(dòng)參數(shù)，掌握了其移動(dòng)規(guī)律?，F(xiàn)把確定礦區(qū)地表巖層移動(dòng)參數(shù)的方法介紹如下：

1 觀測(cè)線位置的確定

觀測(cè)線設(shè)置在移動(dòng)盆地的主斷面上，且不受鄰近采區(qū)開(kāi)采的影響。主斷面的位置，用本礦區(qū)現(xiàn)有的角度參數(shù)和已知的地質(zhì)采礦條件以做圖的方法來(lái)確定。主斷面與地表的交線就是觀測(cè)線的位置。觀測(cè)線位置的確定，是在觀測(cè)站設(shè)計(jì)圖上進(jìn)行的。

1.1 確定傾向觀測(cè)線的位置

傾向觀測(cè)線的位置的確定。傾向觀測(cè)線的位置，在觀測(cè)站的平面圖和走向主斷面圖上來(lái)確定。在觀測(cè)站的平面圖上，做采區(qū)走向的中分線，此中分線即是傾向觀測(cè)線的位置。在平面圖上，按比例尺量取由中分線到采區(qū)的停采線和開(kāi)切眼的水平距離D1和D2。當(dāng)最后確定的中分線的位置滿足條件時(shí)，此中分線即是傾向觀測(cè)線的位置。

1.2 確定走向觀測(cè)線的位置

走向觀測(cè)線的位置，可以根據(jù)平面圖和傾向主斷面圖來(lái)確定。在傾向主斷面圖上，由采區(qū)中點(diǎn)作一水平線，并按最大下沉角θ作一斜線，交地表于0點(diǎn)，此0點(diǎn)即是走向觀測(cè)線與傾向主斷面的交點(diǎn)。將此0點(diǎn)投影到平面圖的傾向觀測(cè)線上，并過(guò)此投影點(diǎn)作采區(qū)走向點(diǎn)平行線，此平行線即為走向觀測(cè)線的位置。

2 觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定

在觀測(cè)線的位置確定之后，即可確定它們的長(zhǎng)度。觀測(cè)線的長(zhǎng)度應(yīng)保證觀測(cè)線的兩端稍微超過(guò)地表移動(dòng)盆地邊緣一段距離，以便能較可靠地確定移動(dòng)盆地邊界及有關(guān)參數(shù)。觀測(cè)線的長(zhǎng)度可以在觀測(cè)站設(shè)計(jì)圖上圖解求得，也可用計(jì)算方法確定。

2.1 傾向觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定

在傾向主斷面圖上，由采區(qū)上、下邊界點(diǎn)，分別按γ和β角向上作斜線，與基巖和松散層的界面相交，再由交點(diǎn)在松散層中按松散層移動(dòng)角φ向上作斜線，分別交地表于b和a二點(diǎn)，線段ab即為傾向觀測(cè)線的長(zhǎng)度。其長(zhǎng)度也可按下式計(jì)算：

式中β，γ—分別為下山移動(dòng)角和上山移動(dòng)角;

H1,H2—分別為采區(qū)下邊界和上邊界的采深；

L—采區(qū)的傾斜長(zhǎng)度。

2.2 走向觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定

在走向主斷面圖上，由停采線、開(kāi)切眼，分別按δ角向上作斜線，與基巖和松散層的界面相交，再由交點(diǎn)在松散層中按松散層移動(dòng)角φ向上作斜線，分別交地表于c和d二點(diǎn)，線段cd即為傾向觀測(cè)線的長(zhǎng)度。其長(zhǎng)度也可按下式計(jì)算：

式中 β，γ—分別為下山移動(dòng)角和上山移動(dòng)角;

H1,H2—分別為采區(qū)下邊界和上邊界的采深；

L1—采區(qū)的走向長(zhǎng)度。

3 觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位的確定

觀測(cè)點(diǎn)均勻設(shè)置在觀測(cè)線的全長(zhǎng)上。觀測(cè)線兩端向外還要設(shè)置控制點(diǎn)。觀測(cè)線每一端一般應(yīng)設(shè)置兩個(gè)控制點(diǎn)。如果觀測(cè)線是半條的或由于地形限制不能在觀測(cè)線兩端同時(shí)設(shè)置控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在可設(shè)置控制點(diǎn)的一端向外設(shè)置三個(gè)控制點(diǎn)。

觀測(cè)點(diǎn)之間的距離可以根據(jù)采區(qū)的平均開(kāi)采深度來(lái)確定?？刂泣c(diǎn)與控制點(diǎn)之間，控制點(diǎn)與相鄰觀測(cè)點(diǎn)之間的距離可50～100m范圍內(nèi)選定。

4 地表移動(dòng)觀測(cè)站的標(biāo)設(shè)

在工作面開(kāi)始回采以前，或工作面雖然已經(jīng)開(kāi)始回采，但巖層的移動(dòng)尚未波及到擬設(shè)站的地表時(shí)，將觀測(cè)站按照設(shè)計(jì)標(biāo)設(shè)到實(shí)地上。在確定觀測(cè)站標(biāo)設(shè)到具體時(shí)間時(shí)，應(yīng)充分考慮到觀測(cè)站的標(biāo)設(shè)，控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的固結(jié)，以及確定觀測(cè)點(diǎn)移動(dòng)前的點(diǎn)位等工作所需要的時(shí)間。觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)定工作與其他工程的標(biāo)定工作方法相同。即先根據(jù)設(shè)計(jì)解算出標(biāo)定的數(shù)據(jù)，再到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地標(biāo)設(shè)。

5 地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)方法

5.1 全面觀測(cè)

在采動(dòng)前，觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)10－15天后，以一級(jí)導(dǎo)線測(cè)量精度對(duì)控制點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)獨(dú)立觀測(cè)兩次，時(shí)間間隔不超過(guò)5－7天。兩次觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，如果同一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程差不大于10mm，同一個(gè)點(diǎn)間距之差不大于4mm，同一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的支距差不大于30mm時(shí)，取兩次觀測(cè)結(jié)果的平均值作為觀測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)。

5.2 高程測(cè)量

觀測(cè)站各觀測(cè)點(diǎn)的高程采用水準(zhǔn)測(cè)量方法來(lái)確定。每條觀測(cè)線的水準(zhǔn)測(cè)量，應(yīng)先測(cè)定轉(zhuǎn)點(diǎn)（某一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)）的高差，再按順序依次測(cè)定中間點(diǎn)的高差，而后再一次測(cè)定轉(zhuǎn)點(diǎn)的高差，并將其兩次測(cè)定的高差進(jìn)行比較，其差，三等水準(zhǔn)不應(yīng)大于2mm，四等水準(zhǔn)不應(yīng)大于3mm。當(dāng)?shù)乇砥茐妮^大，或兩點(diǎn)間傾角超過(guò)200,不便于進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，可以采用三角高程方法測(cè)定各觀測(cè)點(diǎn)的高程。

5.3 點(diǎn)間距丈量

控制點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)及觀測(cè)點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)間距，采用經(jīng)過(guò)比長(zhǎng)的鋼尺往返丈量。丈量時(shí)，對(duì)鋼尺施以標(biāo)準(zhǔn)拉力，并測(cè)記溫度。每次丈量讀數(shù)三次，互差不超過(guò)2mm，符合要求后取平均值作為丈量結(jié)果。相鄰兩觀測(cè)點(diǎn)間的改正后的水平往返限差，點(diǎn)間距小于15m時(shí)為2mm，點(diǎn)間距大于15m時(shí)為3mm。

5.4 巡視測(cè)量

在工作面開(kāi)始回采以后，在采區(qū)開(kāi)切眼上方的走向觀測(cè)線上選擇幾個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每隔3-7天進(jìn)行一次水準(zhǔn)測(cè)量，當(dāng)其中某一觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉量達(dá)到10mm時(shí)，即認(rèn)為地表已開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)間作為地表移動(dòng)開(kāi)始的時(shí)間。

當(dāng)?shù)叵鹿ぷ髅婕踊夭山Y(jié)束后，在采區(qū)停采線上方走向觀測(cè)線上選擇幾個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每隔1～3個(gè)月進(jìn)行一次水準(zhǔn)測(cè)量，直到觀測(cè)點(diǎn)在6個(gè)月內(nèi)累計(jì)下沉值小于30mm時(shí)，即認(rèn)為地表移動(dòng)結(jié)束，以最后一次觀測(cè)的時(shí)間作為地表移動(dòng)穩(wěn)定的時(shí)間。

6 地表移動(dòng)觀測(cè)資料的分析

為了求得帶有普遍性的地表移動(dòng)規(guī)律，就必須對(duì)大量的實(shí)地觀測(cè)資料進(jìn)行綜合分析。綜合分析的步驟和方法如下。

6.1 收集和歸納資料

為了進(jìn)行地表移動(dòng)觀測(cè)資料的綜合分析，應(yīng)根據(jù)綜合分析的目的和要求，將大量的實(shí)地觀測(cè)資料收集和歸納起來(lái)。在收集過(guò)程中，要注意資料的可靠性和準(zhǔn)確性。地質(zhì)采礦條件的數(shù)值，如煤層厚度、煤層傾角和采區(qū)尺寸等，應(yīng)收集回采后的實(shí)測(cè)值。

6.2 綜合分析的一般方法

在地表與巖層移動(dòng)過(guò)程中，影響的因素很多，在綜合分析時(shí)，不可能同時(shí)考慮全部因素，只能考慮其中最重要的，或在某一特定條件下，與移動(dòng)過(guò)程有關(guān)的其他主要影響因素。

綜合分析中得出的移動(dòng)參數(shù)及數(shù)學(xué)表達(dá)式與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，一般都存在偏差。產(chǎn)生偏差的原因很多，例如，在綜合分析中，為研究方便，常采用簡(jiǎn)化條件或設(shè)定條件的辦法，如把大致相同的巖性當(dāng)作完全相同，煤層傾角和采厚一般都采用平均值，但實(shí)際上有差異，這樣就掩蓋了巖性、厚度和傾角實(shí)際存在的不同。其次，在綜合分析中，考慮的是主要因素，次要因素未加考慮，然而實(shí)際上次要因素的影響是存在的。另外，為了使求得的經(jīng)驗(yàn)公式便于應(yīng)用，常常都是表述為簡(jiǎn)化了的公式，因而經(jīng)驗(yàn)公式在不同程度上都有所失真。最后還有一個(gè)原因，就是觀測(cè)誤差帶來(lái)的影響，雖然這種影響有時(shí)是微不足道的，但只有觀測(cè)成果具有足夠的精度，才能保證綜合分析求得的移動(dòng)參數(shù)及其函數(shù)式具有相應(yīng)的可靠性。利用以上的方法，確定了嵐峰礦區(qū)地表巖移參數(shù)。對(duì)嵐峰礦區(qū)的綜合治理起到了很大作用；為礦區(qū)環(huán)境的保護(hù)和國(guó)土的整治提供了有效數(shù)據(jù)。

[1]煤炭科學(xué)研究總院唐山分院.地表(巖層)移動(dòng)與變形規(guī)律[S].2005-01-01.