劉永強(qiáng) 郭飛

摘 要：煤礦開采時(shí)會(huì)引起地表和巖層的移動(dòng)，這一復(fù)雜的移動(dòng)過程需要進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)。本文從本煤礦的實(shí)際出發(fā)，對(duì)礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)的選擇、地表移動(dòng)觀測(cè)的原則進(jìn)行闡述，分析觀測(cè)站的設(shè)置以及觀測(cè)工作。同時(shí)，對(duì)巖層移動(dòng)觀測(cè)站的設(shè)置、覆巖移動(dòng)破壞的巷道觀測(cè)以及鉆孔深部測(cè)點(diǎn)觀測(cè)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；地表；巖層；移動(dòng)觀測(cè)

0 引言

煤礦開采時(shí)，在地質(zhì)采礦因素的綜合影響下會(huì)引起地表和巖層的移動(dòng)。為進(jìn)行安全化生產(chǎn)，減少因地表和巖層移動(dòng)對(duì)建筑物等帶來的危害，需要建立觀測(cè)站，對(duì)地表和巖層的移動(dòng)進(jìn)行有效的觀測(cè)。所謂觀測(cè)站，就是將煤礦開采受影響范圍之內(nèi)的地表、巖層等作為研究對(duì)象，按要求設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)地表和巖層位置的相對(duì)移動(dòng)，對(duì)地表變形進(jìn)行預(yù)計(jì)，依據(jù)具體的地質(zhì)采礦條件下的地表移動(dòng)與變形值，選擇科學(xué)合理的煤礦開采辦法以及安全保障措施。

以葫蘆素礦為例，該礦區(qū)位于東勝煤田呼吉爾特礦區(qū)，區(qū)內(nèi)地總體地形是東南部高，西北部低。礦井呈現(xiàn)高原堆積型丘陵地貌特征，地表全部被第四系風(fēng)積沙所覆蓋，植被稀疏，為沙漠-半沙漠地區(qū)。井田總體構(gòu)造形態(tài)為向北西傾斜的單斜構(gòu)造，并發(fā)育有次一級(jí)波狀起伏的單斜構(gòu)造，地層傾角小于2°。井田內(nèi)2煤組頂板的直接充水水源為侏羅系直羅組砂巖裂隙水，間接充水水源為侏羅系安定組砂巖裂隙水、白堊系孔隙-裂隙水、第四系孔隙水。直接充水含水層巖性以細(xì)砂巖、中粒砂巖為主，局部為粗砂巖，砂巖含水層富水性弱到中，礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜型。

1 地表移動(dòng)觀測(cè)

1.1 地表移動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)的選擇

觀測(cè)地點(diǎn)選擇時(shí)，為獲得本礦區(qū)各背景條件下地表移動(dòng)計(jì)算的方法以及參數(shù)，合理依據(jù)本礦區(qū)的地質(zhì)采礦條件進(jìn)行觀測(cè)站的布置，以便能更充分地研究本礦區(qū)的地表移動(dòng)規(guī)律。另外，可以以本礦區(qū)地質(zhì)采礦條件為依據(jù)，選擇地質(zhì)采礦條件相近的地點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并將觀測(cè)的結(jié)果應(yīng)用于本礦區(qū)的開采上，在掌握基本規(guī)律后再在復(fù)雜的地質(zhì)條件下進(jìn)行觀測(cè)。

1.2 地表移動(dòng)觀測(cè)應(yīng)遵循的原則

第一，觀測(cè)線要設(shè)置在移動(dòng)盆地的主斷面上。

第二，進(jìn)行初次觀測(cè)時(shí)，要保障觀測(cè)線不受煤礦開采工作面的影響。

第三，在觀測(cè)線的方向內(nèi)，不能有觀測(cè)障礙存在，牢固控制觀測(cè)線的兩端，兩端的控制點(diǎn)要設(shè)置在移動(dòng)范圍之外。

第四，觀測(cè)線的長度大于移動(dòng)盆地的范圍，若設(shè)置半條觀測(cè)線時(shí)，觀測(cè)線的長度要涵蓋移動(dòng)盆地的邊界點(diǎn)以及最大的下沉點(diǎn)。

第五，觀測(cè)站建站時(shí)選擇準(zhǔn)確的切眼位置。

1.3 觀測(cè)站的設(shè)置與觀測(cè)工作

依據(jù)觀測(cè)站的設(shè)計(jì)確定控制點(diǎn)的位置。若附近已經(jīng)存在礦區(qū)的測(cè)量控制點(diǎn)，可以利用最近的控制點(diǎn)來標(biāo)定本礦區(qū)觀測(cè)站的控制點(diǎn)；若已有的控制點(diǎn)位置較遠(yuǎn)，可以利用引測(cè)導(dǎo)線或者插點(diǎn)法在觀測(cè)站附近建立臨時(shí)性的控制點(diǎn)，以此進(jìn)行本礦區(qū)觀測(cè)站控制點(diǎn)的標(biāo)定。

礦區(qū)內(nèi)的觀測(cè)站控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)，一般是澆鑄混凝土樁進(jìn)行埋設(shè)，埋設(shè)深度要超過0.6m，用直徑為16～20mm的鐵桿在混凝土樁的中心位置做標(biāo)記，同時(shí)在標(biāo)記頂部鉆1～2mm的小孔作為測(cè)點(diǎn)的中心。埋設(shè)完成且觀測(cè)點(diǎn)穩(wěn)固后實(shí)施觀測(cè)，觀測(cè)內(nèi)容包括煤礦礦區(qū)測(cè)量控制點(diǎn)與水準(zhǔn)基點(diǎn)的連測(cè)、測(cè)點(diǎn)的間距、測(cè)點(diǎn)的高程以及測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)線的偏距。

由于受到地形地質(zhì)的限制，觀測(cè)線的方向與位置在設(shè)定時(shí)允許出現(xiàn)一定范圍的偏離，觀測(cè)線方向的允許偏差為20?～30?，觀測(cè)線位置的允許偏差為2～3m。

當(dāng)?shù)叵旅旱V開采對(duì)觀測(cè)線產(chǎn)生波及時(shí)，預(yù)測(cè)時(shí)選擇幾個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，采用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高程變化的觀測(cè)；當(dāng)?shù)乇沓霈F(xiàn)下沉后，再進(jìn)行二次觀測(cè)。觀測(cè)次數(shù)以觀測(cè)站目為依據(jù)。若想對(duì)地表移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)增加觀測(cè)的次數(shù)，尤其是移動(dòng)較為活躍的時(shí)期，更要增加觀測(cè)的次數(shù)。

1.4 地表移動(dòng)帶來的影響

地表出現(xiàn)大面積的下沉和水平移動(dòng)，會(huì)引起建筑物整體的移動(dòng)，但不會(huì)導(dǎo)致建筑物的破壞。當(dāng)移動(dòng)值很大、地下水位很淺時(shí)，地表移動(dòng)，盆地積水，不僅會(huì)使建筑物淹沒在水中，而且易使地基強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)可造成建筑物的倒塌。非均勻的下沉和水平移動(dòng)對(duì)建筑物和交通線路等都有嚴(yán)重的不利影響。

2 巖層移動(dòng)觀測(cè)

巖層移動(dòng)規(guī)律的觀測(cè)其目的是為設(shè)計(jì)合理的回采工藝和煤層群開采順序，確定合理的井巷保護(hù)煤柱邊界線，解決建筑物、井巷和水體下壓煤的安全開采問題。進(jìn)行巖層移動(dòng)的觀測(cè)研究是煤礦開采時(shí)的重要工作。

2.1 圍巖移動(dòng)觀測(cè)站

圍巖移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)置的目的是確定保護(hù)巷煤柱尺寸、頂板管理方法以及支護(hù)形式等。觀測(cè)線應(yīng)當(dāng)布設(shè)在采區(qū)巷道或者垂直于工作面的煤巷中，通過巖石壓力觀測(cè)的輔助，對(duì)工作面頂板、底板及煤層開采動(dòng)態(tài)進(jìn)行了解把握。其中觀測(cè)點(diǎn)要埋設(shè)在煤層頂板、底板以及巷道中。在井下15〃導(dǎo)線及水準(zhǔn)測(cè)量的要求下，實(shí)施圍巖觀測(cè)站和井下永久導(dǎo)線點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量，實(shí)施測(cè)點(diǎn)下沉及測(cè)點(diǎn)水平移動(dòng)的觀測(cè)。

2.2 鉆孔測(cè)點(diǎn)要求

首先需要獲取煤礦的水文與地質(zhì)資料，根據(jù)資料及煤礦開采情況制定鉆孔方案，在鉆進(jìn)時(shí)要保證孔徑完整規(guī)則，不能用鉆粒或者鋼粒鉆進(jìn)法，并按照設(shè)計(jì)方位、傾角施工，不要造成施工偏斜、偏離設(shè)計(jì)位置。其次要進(jìn)行全孔綜合性地球物理測(cè)井，解釋巖性、破壞帶，測(cè)出孔徑曲線、分段傾斜方位和傾角。同時(shí)，鉆孔要穿過設(shè)計(jì)觀測(cè)的開采煤層，徑孔于底板內(nèi)0.5～1.0m，然后將煤層及煤層頂面向上3～5m孔段用水泥砂漿封閉。最后，對(duì)于沖積層、風(fēng)化帶要用套管保護(hù)孔壁，對(duì)基巖內(nèi)的嚴(yán)重破碎帶要用水泥漿加固，防止安裝時(shí)測(cè)點(diǎn)通不過和安裝后坍孔。

3 結(jié)論

對(duì)于煤礦開采中的地表和巖層移動(dòng)問題，實(shí)現(xiàn)安全開采和生產(chǎn)，進(jìn)行礦區(qū)地表和巖層的移動(dòng)觀測(cè)成為必要的工作。按照相關(guān)原則與要求進(jìn)行觀測(cè)站點(diǎn)的選擇與設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮觀測(cè)站在地表和巖層移動(dòng)觀測(cè)的應(yīng)用，保障了觀測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

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