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        嵩山煤礦關(guān)于趙城區(qū)域地表巖移沉降監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

        2012-12-19 08:55:04鄒雨霖
        河南科技 2012年24期
        關(guān)鍵詞:觀測(cè)線觀測(cè)站觀測(cè)點(diǎn)

        鄒雨霖

        (河南煤化集團(tuán) 永華能源嵩山煤礦,河南 偃師 471924)

        隨著嵩山煤礦2204 綜采工作面的推進(jìn),即將推進(jìn)至趙城水庫(kù)附近下部,有可能對(duì)趙城水庫(kù)附近農(nóng)田及其他設(shè)施產(chǎn)生影響。因此,必須加強(qiáng)對(duì)趙城附近區(qū)域進(jìn)行地表巖移沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。依據(jù)在趙城區(qū)域設(shè)置不同的沉降觀測(cè)點(diǎn),結(jié)合下沉活躍情況按周期進(jìn)行沉降觀測(cè),采取計(jì)算比較相對(duì)高差位移的方法,為合理布設(shè)工作面、制訂建(構(gòu))筑物及河堤加固保護(hù)措施提供可靠的資料和沉降參數(shù),指導(dǎo)相關(guān)的生產(chǎn)施工,解決水體下采煤安保煤柱的留設(shè)問題。

        1 2204 工作面地質(zhì)采礦條件

        2204 工作面北臨2202 工作面采空區(qū),東部、西部及北部皆無采動(dòng)影響,無村莊保護(hù)煤柱。本煤田可采煤層為二 1煤層,2204 工作面上方表土層厚度平均為84m,工作面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,形狀規(guī)整,受外界影響因素相對(duì)較少,但由于上方為趙城水庫(kù),地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)相對(duì)較難。夏季雨水相對(duì)較多,表土遇水較粘,對(duì)外業(yè)觀測(cè)有一定影響,冬季凍土層較薄。

        2 巖移沉降觀測(cè)線位置的確定

        2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

        為準(zhǔn)確反映地表巖移情況,觀測(cè)線應(yīng)設(shè)置在能夠達(dá)到充分采動(dòng)的地表移動(dòng)盆地的主斷面上,故根據(jù)臨近礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律選用設(shè)計(jì)參數(shù)。各參數(shù)的選取:

        上山移動(dòng)角γ=75°

        上山移動(dòng)角的修正值△γ=20°

        下山移動(dòng)角β=78°-0.6α

        下山移動(dòng)角的修正值△β=15°

        走向移動(dòng)角δ=75°

        走向移動(dòng)角的修正值△δ=20°

        最大下沉角θ=90°-0.4α

        松散層移動(dòng)角ψ=45°

        2.2 傾斜觀測(cè)線位置的確定

        D1≥(H0-h)cot(δ-△δ)+hcotψ

        =(423-84)×cot(75°-20°)+84×cot45°=321.37m

        式中 δ—走向移動(dòng)角;

        △δ—走向移動(dòng)角的修正值;

        H0—回采工作面平均開采深度;

        h—松散層厚度;

        Ψ—松散層移動(dòng)角

        參數(shù)根據(jù)臨近礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律選用:

        D2≥0.7H0=0.7×339=237.3m

        為保證觀測(cè)線設(shè)在移動(dòng)盆地主斷面上(因受趙城水庫(kù)影響),D2取267m,即停采線向開切眼方向偏移267m 為傾向觀測(cè)線位置。

        2.3 走向觀測(cè)線位置的確定

        根據(jù)一般規(guī)律為使走向觀測(cè)線建立在主斷面上,用經(jīng)驗(yàn)公式

        θ=90°-kα

        式中

        α—為煤層平均傾角

        θ—為最大下沉角

        k—為系數(shù)

        k 取0.4,α取15°,代入公式求的θ=84°

        由公式 OM=H0×cotθ=423×cot84°=44.213m,取OM=44m

        OM 為沿傾斜方向從工作面中心平移的距離,即為走向觀測(cè)線位置。

        2.4 觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定

        傾斜觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定

        AB=2hcotΨ+(H1-h)cot(β-△β)+(H2-h)cot(γ-△γ)+Lcosα=802.194m

        取825m。

        2.5 走向觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定

        由于走向觀測(cè)線受地理?xiàng)l件限制故布設(shè)半條觀測(cè)線:

        GF=D2+hcotΨ+H0cot(δ-△δ)+100=688.37m

        取700m。

        2.6 地表巖移觀測(cè)站示意圖

        3 巖移觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)目及密度的確定

        在采動(dòng)過程中,需要定期觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的空間位置,以反映地表點(diǎn)的移動(dòng)情況。因此,測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)深度應(yīng)在本地區(qū)凍土深度以下0.5m,并保證它和土層密實(shí)固結(jié),以使測(cè)點(diǎn)和地表一起移動(dòng)。因本地區(qū)開采深度較深(平均深423m),則各觀測(cè)點(diǎn)的間距為30m。根據(jù)觀測(cè)線的長(zhǎng)度可以在工作區(qū)域內(nèi)傾向觀測(cè)線上設(shè)置測(cè)點(diǎn)27 個(gè),依次編號(hào)為Q1、Q2…Qn。在走向觀測(cè)線上設(shè)置測(cè)點(diǎn)23 個(gè),依次編號(hào)為Z1、Z2、…Zn。

        4 沉降觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)

        在觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)好10~15 天、點(diǎn)位固結(jié)之后,首先進(jìn)行觀測(cè)站控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間的聯(lián)測(cè),以確定控制點(diǎn)的平面位置和高程。然后再根據(jù)它來測(cè)定工作測(cè)點(diǎn)的平面位置。連接測(cè)量可按定向基點(diǎn)的測(cè)量精度(點(diǎn)位誤差小于7cm)要求進(jìn)行。觀測(cè)線工作測(cè)點(diǎn)的平面位置,從已知坐標(biāo)的控制點(diǎn),按5″導(dǎo)線測(cè)量的精度要求確定。

        在確認(rèn)觀測(cè)站控制點(diǎn)未遭碰動(dòng),其高程值沒有發(fā)生變化的前提下,可直接從觀測(cè)站控制點(diǎn)開始進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,因本觀測(cè)站只在觀測(cè)線的一端有控制點(diǎn),則需進(jìn)行往返水準(zhǔn)測(cè)量。施測(cè)按三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求進(jìn)行。

        觀測(cè)站的全面觀測(cè)內(nèi)容為平面坐標(biāo)、點(diǎn)間距及高程測(cè)量,平面坐標(biāo)和點(diǎn)間距用全站儀進(jìn)行觀測(cè),觀測(cè)工作按照《煤礦測(cè)量規(guī)程》中的精度要求進(jìn)行。坐標(biāo)和高程可由礦井控制網(wǎng)導(dǎo)入。高程取前兩次觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均值作為首次觀測(cè)數(shù)據(jù),坐標(biāo)和點(diǎn)間距主要采用第二次的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為首次觀測(cè)數(shù)據(jù)。

        另外實(shí)施高程測(cè)量時(shí),對(duì)能實(shí)施水準(zhǔn)觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)用水準(zhǔn)儀按要求觀測(cè),對(duì)因積水而不能實(shí)施水準(zhǔn)觀測(cè)的點(diǎn),可用全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量。

        5 觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

        根據(jù)布設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行周期觀測(cè),并將各次觀測(cè)的記錄結(jié)果檢查無誤后,進(jìn)行閉合差測(cè)量,得出各測(cè)點(diǎn)的高程,然后計(jì)算個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的沉降移動(dòng)量,確定2204 綜采工作面回采期間對(duì)趙城水庫(kù)區(qū)域產(chǎn)生的影響大小、范圍等,根據(jù)成果數(shù)據(jù)及時(shí)制定相應(yīng)的措施。

        6 結(jié)語(yǔ)

        由于地下開采引起的巖層與地表移動(dòng)規(guī)律和過程十分復(fù)雜,涉及到許多地質(zhì)采礦因素,本文根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出比較符合嵩山煤礦及其周邊的礦區(qū)的沉降觀測(cè)方案。期望通過實(shí)地觀測(cè)獲得大量第一手資料,并通過后續(xù)觀測(cè)資料的綜合分析,獲得嵩山煤礦關(guān)于趙城水庫(kù)周邊區(qū)域沉降廢的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、演變規(guī)律和綜合治理的科學(xué)依據(jù)。

        [1]高井祥,王家貴等1 工程測(cè)量[M]1 北京:煤炭工業(yè)出版社,20031

        [2]高井祥,張書畢等1 測(cè)量學(xué)[M]1 徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,20051

        [3]張國(guó)良1 礦山測(cè)量學(xué)[M]1 徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,20001

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