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        淺埋煤層地表巖移觀測分析

        2018-05-11 12:44:33趙曉慧
        山西化工 2018年1期
        關(guān)鍵詞:變形

        趙曉慧

        (同煤集團(tuán)忻州窯礦,山西 大同 037021)

        地下采煤活動(dòng)誘發(fā)的開采沉陷可導(dǎo)致一系列的環(huán)境問題,甚至引發(fā)更大的地質(zhì)災(zāi)害事故,如,建筑物的裂縫與崩塌,鐵路鋼軌的懸浮,高速公路基的沉陷,水體的流失與礦井的淹沒等,都將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,引起極其嚴(yán)重的社會(huì)問題[1-2]。同時(shí),隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,建筑物下壓煤有增大的趨勢,嚴(yán)重制約著礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

        1 地質(zhì)概況

        81201較薄煤層綜采工作面位于礦井二盤區(qū),工作面標(biāo)高為+111 2m~+1 197m,工作面上方及其附近沒有建筑物。81201綜采工作面煤層平均埋深150m,礦區(qū)范圍內(nèi)表土層較厚,平均厚度65m,基巖層平均厚度85m。工作面走向長度1 356m,傾向長度245m,開采面積332 220m2。工作面煤層平均厚度5m,局部地段煤層大于7m,傾角2°~7°,結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,總體由東北向西南變薄,走向?yàn)楸北蔽?傾向?yàn)槟衔魑?屬較穩(wěn)定煤層。

        2 巖移觀測站設(shè)計(jì)與布設(shè)

        為了充分地反映地表移動(dòng)與變形規(guī)律,分別沿礦體走向和傾向主斷面布設(shè)足夠長度的觀測線。本次設(shè)計(jì)采用全站儀、RTK技術(shù)等方法開展巖移觀測工作[3]。

        觀測站平面位置設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括走向觀測線1條和傾向觀測線l條,含布設(shè)位置、觀測線長度和工作點(diǎn)間距[4-5]。沿著81201綜采工作面分別設(shè)計(jì)1條走向觀測線和1條傾向觀測線,觀測線的長度應(yīng)保證兩端超出采動(dòng)影響范圍。如圖1(a)。走向觀測線長度HF的計(jì)算公式,見式(1)。

        圖1 地表觀測線布設(shè)原理

        式中:H為采深,m;h為表土層厚度,m;L為工作面走向長度,m。

        經(jīng)計(jì)算,81201綜采工作面地表觀測站走向觀測線長約750m。

        傾斜觀測線的工作長度AB的計(jì)算公式見式(2)。

        式中:L為工作面的傾斜長度,m;β,Δβ為下山移動(dòng)角及其修正值,(°);γ,Δγ為上山移動(dòng)角及其修正值,(°);H1,H2為分別為采區(qū)下邊界和上邊界的開采深度,m。

        經(jīng)計(jì)算,81201綜采工作面地表觀測站沿傾向觀測線長約640m。

        3 地表移動(dòng)變形分布規(guī)律

        3.1 傾向線方向

        81201綜采工作面地表所布置的傾向觀測線巖移數(shù)據(jù),經(jīng)過分析整理后得到工作面地表移動(dòng)變形的特征,由于工作面在生產(chǎn)過程中,局部地段采用預(yù)留頂煤煤垛來控制頂板,在工作面推進(jìn)方向上存在采出高度不等的現(xiàn)象,因此,工作面下沉盆地不規(guī)則,呈現(xiàn)起伏狀變化,傾向線即受到該地點(diǎn)或附近區(qū)域頂煤放出不充分的影響,下沉量未能達(dá)到該地質(zhì)綜放生產(chǎn)條件下的最大下沉量。但是,因?yàn)楣ぷ髅鎸?shí)際生產(chǎn)存在不同的采放工藝,傾向觀測線變形特征仍是該生產(chǎn)條件下普遍存在的一種地表移動(dòng)變形特征,具有很重要的借鑒意義。工作面傾向觀測線地表移動(dòng)變形特征參數(shù)如圖2~圖4所示。

        圖2 81201綜采工作面傾向下沉曲線

        圖3 81201綜采工作面傾向水平移動(dòng)曲線

        圖4 81201綜采工作面傾向水平變形曲線

        3.2 走向線方向

        81201綜采工作面地表所布置的走向觀測線巖移數(shù)據(jù),經(jīng)過分析整理后得到工作面地表移動(dòng)變形的特征,由于工作面在生產(chǎn)過程中,局部地段采用預(yù)留頂煤煤垛來控制頂板,并且,工作面回撤端靠近主回撤15m段不放頂煤,在工作面推進(jìn)方向上存在采出高度不等的現(xiàn)象,因此工作面下沉盆地不規(guī)則,走向主斷面呈現(xiàn)起伏狀變化。這是工作面不同的采放工藝生產(chǎn)條件下地表移動(dòng)變形特征的綜合體現(xiàn),對(duì)從整體上研究該生產(chǎn)條件下地表移動(dòng)變形特征具有很重要的意義。工作面走向線觀測線地表移動(dòng)變形特征參數(shù)如圖5~圖7所示。

        圖5 81201綜采工作面走向下沉曲線

        圖6 81201綜采工作面走向水平移動(dòng)曲線

        圖7 81201綜采工作面走向水平變形曲線

        4 結(jié)論

        1)從81201綜采工作面傾向線的各曲線來看,傾向測線范圍內(nèi)地表的下沉基本穩(wěn)定,由于開采傾向范圍內(nèi),工作面的采深和采厚在不同位置有所變化,因此,并未達(dá)到充分采動(dòng)狀態(tài)。由于工作面不同區(qū)域采放工藝不同,采出高度也不同,傾向線即特定采放工藝條件下地表移動(dòng)變形的典型。

        2)從81201綜采工作面走向線的各曲線來看,走向測線范圍內(nèi)地表的下沉基本穩(wěn)定,由于開采范圍內(nèi),工作面的采深和采厚在不同位置有所變化,因此,實(shí)測的下沉曲線起伏不定,但走向線達(dá)到充分采動(dòng)狀態(tài)。

        通過以上數(shù)據(jù)分析可知,所得的地表巖移數(shù)據(jù)指標(biāo)已經(jīng)大大地超過了建筑物破壞(保護(hù))等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),表明該采礦地質(zhì)條件下的地表移動(dòng)變形是相當(dāng)嚴(yán)重的。

        3)工作面下沉系數(shù)為0.382,工作面水平移動(dòng)系數(shù)0.185。沿走向主要影響半徑為34.44m,與其相對(duì)應(yīng)的主要影響正切為2.48;沿傾向上山和傾向下山主要影響半徑分布為25.62m和38.03m,與其對(duì)應(yīng)的主要影響角正切為4.17和2.81。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 高登云,高登彥.大柳塔煤礦淺埋近距離煤層工作面礦壓規(guī)律研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2011(12):2-5.

        [2] 侯忠杰.厚沙下煤層覆巖破壞機(jī)理探討[J].陜西煤炭技術(shù),2001(11):72-74.

        [3] 石平五,侯忠杰.神府淺埋煤層頂板破斷運(yùn)動(dòng)規(guī)律[J].西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1996(3):204-207.

        [4] 李風(fēng)儀,梁水董,尹庚.淺埋煤層工作面頂板活動(dòng)及其控制明[J].礦山壓力與頂板管理,2005(4):78-83.

        [5] 黃正全.淺埋煤層開采巖移特征與滲水機(jī)理分析[J].西部探礦工程,2006(2):95.

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