許陽

摘要：在地下的煤炭層在被采掘出去以后，其煤層采空區(qū)域的頂板構(gòu)架在地心引力的作用環(huán)境中必然和頂板上部的覆蓋巖層及土體部分朝層理面的法線方向逐步產(chǎn)生移動(dòng)狀態(tài)，在地下作業(yè)面?zhèn)溥B續(xù)性的予以推進(jìn)過程以后，其煤層采空區(qū)域的頂板式巖層尾部可逐步產(chǎn)生斷裂的狀態(tài)，在這種巖層段中部區(qū)域開裂范圍較窄的情況之下，會(huì)發(fā)生頂板部位巖層結(jié)構(gòu)整個(gè)垮塌的狀況，本文立足于實(shí)際狀況，針對(duì)煤礦井下采掘?qū)е碌牡乇斫Y(jié)構(gòu)變形動(dòng)態(tài)式檢測(cè)的手段進(jìn)行深入研究.以實(shí)現(xiàn)和廣大同仁進(jìn)行密切交流.進(jìn)而共同提升的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：煤炭采掘；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、地表形態(tài)改變；坐標(biāo)確定

由地層結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生的水平面上的變形而引發(fā)的損壞于地表現(xiàn)狀的收縮趨勢(shì)及拉伸趨勢(shì)即是我們通常所言的地表水平面變形過程。因?yàn)榇偈沟貙咏Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉伸趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)力過強(qiáng)，而且超出了建筑體本身抵抗拉伸力的容許區(qū)間，那么此時(shí)拉伸過程對(duì)地層結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的損害性最為嚴(yán)重，即便在較窄范圍的地表區(qū)域產(chǎn)生的輕微一動(dòng)的拉伸過程均可能引發(fā)地表構(gòu)筑體結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂的情況。通常最易導(dǎo)致在門窗部位或是洞口區(qū)域出現(xiàn)痕及縫隙情況，因?yàn)槟切﹨^(qū)域是建筑體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最脆弱的區(qū)域。用磚石料砌筑的地面構(gòu)筑體其本身最易發(fā)生水平方向的裂縫情況，其豎向狀態(tài)的圍墻及橫向狀態(tài)的圍墻可把門洞結(jié)構(gòu)擠壓成菱形狀態(tài)，或是引發(fā)屋頂凸出。地面構(gòu)筑體受到破壞的后果一般是和其自身的建造構(gòu)架、施工材料、結(jié)構(gòu)形態(tài)及堅(jiān)固品質(zhì)存在著極為密切的關(guān)聯(lián)性。在這里最為關(guān)鍵性的原因是緣自于構(gòu)筑體結(jié)構(gòu)本身的平面性尺寸及剛度性能大小。其地表結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的變形必將對(duì)地表構(gòu)主體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成水平方向的附加作用力。

一、煤礦井下采掘?qū)е碌乇斫Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形結(jié)果的根本性致因和運(yùn)作機(jī)理

（1）當(dāng)煤礦地表結(jié)構(gòu)開始產(chǎn)生縱向變形的情況下，其便對(duì)地面構(gòu)筑體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成不均衡的反向支撐力，且由此導(dǎo)致附加型剪應(yīng)力及附加型彎矩，其所導(dǎo)致的附加型作用力可對(duì)地表構(gòu)筑體造成很大程度的影響。一般條件下，在地表結(jié)構(gòu)受到移動(dòng)過程之后并且由此導(dǎo)致處在穩(wěn)步下陷狀態(tài)中的構(gòu)筑體，在實(shí)施采掘的操作環(huán)節(jié)中，其必然持續(xù)受到地表層本身持續(xù)動(dòng)態(tài)化變形的負(fù)面干擾作用，由于其本身會(huì)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的原因，在作業(yè)面脫離地面構(gòu)筑體的時(shí)間間隔超出允許數(shù)值的時(shí)候，其建筑結(jié)構(gòu)體又能復(fù)原到始態(tài)。

（2）遷移的方向和區(qū)間。在針對(duì)地表結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形的理論學(xué)說中，其移動(dòng)型角度是最為關(guān)鍵的角度數(shù)值。其移動(dòng)轉(zhuǎn)角在巖土結(jié)構(gòu)層的工程建造環(huán)節(jié)中是說針對(duì)處在移動(dòng)著的重點(diǎn)性盆地?cái)嗔褜用嫔系呐R界變化數(shù)值的煤層采空區(qū)及各點(diǎn)之間的連接線及水平方向線之間的相夾角度。依托數(shù)據(jù)仿真的運(yùn)算結(jié)果而得出，因?yàn)椴删蛎簩拥膶哟螖?shù)目及采掘過程中的中段區(qū)域存在著很大的不同性，其巖層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性質(zhì)亦完全不會(huì)一樣，自然其移動(dòng)轉(zhuǎn)角也是會(huì)不同了。倘若在礦區(qū)地面上部存在著松散型的巖層結(jié)構(gòu)時(shí)，亦會(huì)出現(xiàn)松散型層移的動(dòng)態(tài)夾角。在對(duì)相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行模擬過程以前，須優(yōu)先選取精準(zhǔn)的計(jì)算公式去進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)算及比照，達(dá)到巖層滑移夾角的具體數(shù)值。

二、煤礦井下采掘造成的地表結(jié)構(gòu)變形的數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)在國際上最為高科技的數(shù)值型仿真運(yùn)算法是當(dāng)屬于目前比較流行且實(shí)用的FLAC運(yùn)算原理，其基本運(yùn)算原理是和離散元運(yùn)算結(jié)構(gòu)相類似，然而FLAC運(yùn)算原理所運(yùn)用的節(jié)點(diǎn)區(qū)域發(fā)生滑移達(dá)到連續(xù)化的條件是：其可以對(duì)連續(xù)型的工藝介質(zhì)變化實(shí)施大區(qū)域變形化分析，是極為匹配仿真型地應(yīng)力的構(gòu)建與分布、巖層邊坡和錨索結(jié)構(gòu)設(shè)置等等。如果選取動(dòng)態(tài)型的測(cè)試手段：在礦山井下采煤工程建設(shè)環(huán)節(jié)中，煤炭采掘的生產(chǎn)過程本身即為一項(xiàng)極為繁雜的力學(xué)動(dòng)態(tài)變化過程。其涵蓋著諸多的機(jī)動(dòng)性變化因素，此類因素均可對(duì)其造成嚴(yán)重影響。因?yàn)閿?shù)值仿真運(yùn)算的結(jié)果一般均只是作為效果評(píng)判的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行運(yùn)用。因此在模擬運(yùn)算的環(huán)節(jié)中，誤認(rèn)為的去構(gòu)建力學(xué)結(jié)構(gòu)模型和原始結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系及精密性水平，其所構(gòu)建的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化模型不可過于繁雜，只要可以具體的展示巖石結(jié)構(gòu)體的最原始力學(xué)特點(diǎn)及采掘的作業(yè)歷程即足夠了。

（1）對(duì)礦巖層結(jié)構(gòu)性質(zhì)的預(yù)設(shè)：設(shè)定礦巖結(jié)構(gòu)為多項(xiàng)均質(zhì)及同性的庫倫型彈塑仿真模型。

（2）對(duì)于運(yùn)算模型實(shí)施預(yù)設(shè)：對(duì)井下礦產(chǎn)采掘是屬于一項(xiàng)空間結(jié)構(gòu)型的問題，應(yīng)該運(yùn)用三維空間的計(jì)算模式。但通常情況，在同樣的情況下，二維數(shù)值的模擬結(jié)果與三維模擬的結(jié)果很相近，因此，計(jì)算簡(jiǎn)化模型時(shí)常采用二維平面模型。

（3）簡(jiǎn)化煤層的結(jié)構(gòu)：為了模擬起來更方便，對(duì)巷道工程的每一煤層的開挖步數(shù)等部會(huì)考慮。

三、煤礦開采后所引發(fā)的地表變形動(dòng)態(tài)測(cè)量方法

為了滿足《煤礦測(cè)量規(guī)程》里的相關(guān)規(guī)定，在每次對(duì)煤礦的觀察測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)對(duì)其觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的檢查，然后進(jìn)行計(jì)算，以保證觀測(cè)結(jié)果的正確性。做完上述工作就可以開始計(jì)算各線與點(diǎn)之間移

動(dòng)的變形量，主要包括：各測(cè)量點(diǎn)的水平移動(dòng)與下沉位置，相鄰兩側(cè)點(diǎn)之間的傾斜的水平變形和相鄰兩線的曲率變形，以及觀測(cè)點(diǎn)的下沉速度等等。要觀測(cè)點(diǎn)某一時(shí)刻的下沉，應(yīng)該該時(shí)刻所觀測(cè)到的測(cè)高點(diǎn)與首次所觀測(cè)到的測(cè)高點(diǎn)相算得出高程之差。

四、結(jié)語

地表變形的原因主要來自于井下的開采情況，覆蓋巖的特征對(duì)其也有一定的影響，在選擇流變參數(shù)的時(shí)候應(yīng)該具體的體現(xiàn)地下的開采狀況以及巖層的構(gòu)成特點(diǎn)等，促使進(jìn)一步增強(qiáng)流變參數(shù)的可靠性。因此，動(dòng)態(tài)測(cè)量方法在研究開采力學(xué)結(jié)構(gòu)上具備極大的優(yōu)勢(shì)。endprint