徐強(qiáng)國 朱 榮 張 輝

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

趙樓煤礦表土層平均厚度達(dá)650 m，礦井開采深度900～1100 m，目前國內(nèi)外對(duì)這種巨厚表土層、大采深條件下的開采沉陷規(guī)律研究較少[1]。在礦井各類保護(hù)煤柱留設(shè)及建筑物、河堤下采煤時(shí)，開采沉陷預(yù)測及參數(shù)的選取存在盲目性[2]。通過對(duì)趙樓煤礦四個(gè)工作面地表移動(dòng)觀測站資料的整理分析，得出了趙樓煤礦巨厚表土層的一般規(guī)律。

1 工作面概況

1304 工作面成刀把形狀，走向長882～1159 m，傾向長152～206 m，開采厚度為4.81 m，煤層傾角4°，采用綜放開采，開采時(shí)間為2010 年9 月—2012 年8 月25 日。從2010 年6 月25 日—2012 年9 月15 日高程觀測共計(jì)24 次，水平觀測共計(jì)4 次。

1306 工作面走向長1091～1139 m，傾向長195 m，開采厚度為5.7 m，煤層傾角4°，采用綜放開采，開采時(shí)間為2012 年1 月—2013 年1 月24 日。從2012 年1 月4 日—2013 年3 月14 日高程觀測共計(jì)12 次，水平觀測共計(jì)3 次。

3303 工 作 面 走 向 長796～896 m， 傾 向 長106～200 m，開采厚度為5.6 m，煤層傾角4°，采用綜放開采，開采時(shí)間為2015 年01 月—2015 年12 月10 日。從2015 年1 月25 日—2017 年2 月18日高程觀測共計(jì)15 次，水平觀測共計(jì)4 次。

5302 工作面走向長1388 m，傾向長250 m，開采厚度為6.55 m，煤層傾角4°，采用綜放開采，開采時(shí)間為2015 年10 月—2017 年6 月15 日。從2015 年1 月25 日—2017 年6 月15 日高程觀測共計(jì)21 次，水平觀測共計(jì)4 次。

2 地表動(dòng)態(tài)參數(shù)分析

通過對(duì)趙樓煤礦1304、1306、3303、5302 四個(gè)工作面的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，獲得了趙樓煤礦的一般地表規(guī)律，具體如下：

（1）表1 為1304、1306、3303、5302 工作面的地表動(dòng)態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表。

① 由表1 各個(gè)工作面的地表移動(dòng)延續(xù)時(shí)間可以看出[3]：開始階段的時(shí)間變化較大，變化范圍為0～131 d，平均為49 d；活躍階段為230～357 d，在剔除5302 觀測站數(shù)據(jù)的情況下，變化范圍為230～246 d，平均為239 d。

② 由表1 各個(gè)工作面的起動(dòng)距可以看出：起動(dòng)距變化范圍為0.011H0～0.103H0，平均為0.06H0。

③ 由表1 各個(gè)工作面的超前影響角可以看出[4]：超前影響角變化范圍為59.02°～63.51°，平均60.87°。

④ 由表1 各個(gè)工作面的最大下沉角可以看出：趙樓煤礦最大下沉角變化范圍為87.5°～88.4°，平均87.62°，為90°-0.6α。

表1 地表動(dòng)態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

（2）表2 為各個(gè)工作面的采寬、采深、采厚、最大下沉速度表。由表2 可建立最大下沉速度與采厚、采寬、采深關(guān)系式[5]，如下：

表2 各個(gè)工作面的采寬、采深、采厚、最大下沉速度表

式中：M為采厚，m；D為采寬，m；H0為平均開采深度，m。

從上式可以看出：最大下沉速度與采厚、采寬采深比成線性正比關(guān)系，即隨著采厚增加、采寬采深比增加，最大下沉速度增大。

（3）表3 為各個(gè)工作面的最大下沉速度滯后角統(tǒng)計(jì)表。由表3 可以看出：最大下沉速度滯后角變化范圍為80.39°～83.07°，平均81.87°。

由表3 可建立最大下沉速度滯后角與工作面推進(jìn)速度、采深關(guān)系式，如下：

表3 最大下沉速度滯后角表

式中：Vg為工作面推進(jìn)速度，m/d；H0為平均開采深度，m。

從上式可以看出：最大下沉速度滯后角與工作面推進(jìn)速度、采深成線性正比關(guān)系，即隨著工作面推進(jìn)速度增加、采深增加，最大下沉速度滯后角增大。

（4）從表4 中可以看出趙樓煤礦拐點(diǎn)偏移距變化為0.006 25H0～0.029 75H0，除去5302 觀測站資料外，其變化范圍0.017 5H0～0.029 75H0，平均為0.025H0。根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到趙樓煤礦拐點(diǎn)距與表土基巖厚度比關(guān)系為：

表4 拐點(diǎn)偏移距統(tǒng)計(jì)表

式中：S為拐點(diǎn)偏移距；h為表土層厚度，m；H0為平均開采深度，m。

從上式可以看出，趙樓煤礦拐點(diǎn)偏移距隨著表土層厚度的增大而減小。

3 結(jié)論

通過對(duì)趙樓煤礦1304、1306、3303、5302 工作面地表移動(dòng)參數(shù)的分析得出了趙樓煤礦地表動(dòng)態(tài)參數(shù)變形規(guī)律。

（1）趙樓煤礦工作面開始階段大約為49 d，活躍階段大約為239 d，起動(dòng)距大約為0.06H0，超前影響角大約為60.75°，最大下沉角大約為90°-0.6α。

（2）趙樓煤礦最大下沉速度隨著采厚和采寬采深比的增加而增大，最大下沉速度滯后角隨著工作面推進(jìn)速度和采深的增加而增大，拐點(diǎn)偏移距隨著表土層厚度的增大而減小。