確定礦區(qū)地表巖層移動參數(shù)的方法

王立強

（寶清縣煤炭管理局行管科，黑龍江 寶清 155600）

引言

嵐峰礦區(qū)是一個地質(zhì)構(gòu)造，地形條件十分復(fù)雜的地區(qū)，不能直接引用其它礦區(qū)已有的地表移動成果，為了取得該地區(qū)的地表巖層移動參數(shù)，保護該礦區(qū)井上、下建筑物等免受開采的有害影響，通過實地觀測測得了本礦區(qū)的巖層移動參數(shù)，掌握了其移動規(guī)律?，F(xiàn)把確定礦區(qū)地表巖層移動參數(shù)的方法介紹如下：

1 觀測線位置的確定

觀測線設(shè)置在移動盆地的主斷面上，且不受鄰近采區(qū)開采的影響。主斷面的位置，用本礦區(qū)現(xiàn)有的角度參數(shù)和已知的地質(zhì)采礦條件以做圖的方法來確定。主斷面與地表的交線就是觀測線的位置。觀測線位置的確定，是在觀測站設(shè)計圖上進行的。

1.1 確定傾向觀測線的位置

傾向觀測線的位置的確定。傾向觀測線的位置，在觀測站的平面圖和走向主斷面圖上來確定。在觀測站的平面圖上，做采區(qū)走向的中分線，此中分線即是傾向觀測線的位置。在平面圖上，按比例尺量取由中分線到采區(qū)的停采線和開切眼的水平距離D1和D2。當最后確定的中分線的位置滿足條件時，此中分線即是傾向觀測線的位置。

1.2 確定走向觀測線的位置

走向觀測線的位置，可以根據(jù)平面圖和傾向主斷面圖來確定。在傾向主斷面圖上，由采區(qū)中點作一水平線，并按最大下沉角θ作一斜線，交地表于0點，此0點即是走向觀測線與傾向主斷面的交點。將此0點投影到平面圖的傾向觀測線上，并過此投影點作采區(qū)走向點平行線，此平行線即為走向觀測線的位置。

2 觀測線長度的確定

在觀測線的位置確定之后，即可確定它們的長度。觀測線的長度應(yīng)保證觀測線的兩端稍微超過地表移動盆地邊緣一段距離，以便能較可靠地確定移動盆地邊界及有關(guān)參數(shù)。觀測線的長度可以在觀測站設(shè)計圖上圖解求得，也可用計算方法確定。

2.1 傾向觀測線長度的確定

在傾向主斷面圖上，由采區(qū)上、下邊界點，分別按γ和β角向上作斜線，與基巖和松散層的界面相交，再由交點在松散層中按松散層移動角φ向上作斜線，分別交地表于b和a二點，線段ab即為傾向觀測線的長度。其長度也可按下式計算：

式中β，γ—分別為下山移動角和上山移動角;

H1,H2—分別為采區(qū)下邊界和上邊界的采深；

L—采區(qū)的傾斜長度。

2.2 走向觀測線長度的確定

在走向主斷面圖上，由停采線、開切眼，分別按δ角向上作斜線，與基巖和松散層的界面相交，再由交點在松散層中按松散層移動角φ向上作斜線，分別交地表于c和d二點，線段cd即為傾向觀測線的長度。其長度也可按下式計算：

式中 β，γ—分別為下山移動角和上山移動角;

H1,H2—分別為采區(qū)下邊界和上邊界的采深；

L1—采區(qū)的走向長度。

3 觀測點點位的確定

觀測點均勻設(shè)置在觀測線的全長上。觀測線兩端向外還要設(shè)置控制點。觀測線每一端一般應(yīng)設(shè)置兩個控制點。如果觀測線是半條的或由于地形限制不能在觀測線兩端同時設(shè)置控制點時，應(yīng)在可設(shè)置控制點的一端向外設(shè)置三個控制點。

觀測點之間的距離可以根據(jù)采區(qū)的平均開采深度來確定?？刂泣c與控制點之間，控制點與相鄰觀測點之間的距離可50～100m范圍內(nèi)選定。

4 地表移動觀測站的標設(shè)

在工作面開始回采以前，或工作面雖然已經(jīng)開始回采，但巖層的移動尚未波及到擬設(shè)站的地表時，將觀測站按照設(shè)計標設(shè)到實地上。在確定觀測站標設(shè)到具體時間時，應(yīng)充分考慮到觀測站的標設(shè)，控制點和觀測點的固結(jié)，以及確定觀測點移動前的點位等工作所需要的時間。觀測點的標定工作與其他工程的標定工作方法相同。即先根據(jù)設(shè)計解算出標定的數(shù)據(jù)，再到現(xiàn)場實地標設(shè)。

5 地表移動觀測站的觀測方法

5.1 全面觀測

在采動前，觀測點埋設(shè)10－15天后，以一級導(dǎo)線測量精度對控制點，觀測點獨立觀測兩次，時間間隔不超過5－7天。兩次觀測的結(jié)果進行比較，如果同一個觀測點的高程差不大于10mm，同一個點間距之差不大于4mm，同一個觀測點的支距差不大于30mm時，取兩次觀測結(jié)果的平均值作為觀測點的原始數(shù)據(jù)。

5.2 高程測量

觀測站各觀測點的高程采用水準測量方法來確定。每條觀測線的水準測量，應(yīng)先測定轉(zhuǎn)點（某一個觀測點）的高差，再按順序依次測定中間點的高差，而后再一次測定轉(zhuǎn)點的高差，并將其兩次測定的高差進行比較，其差，三等水準不應(yīng)大于2mm，四等水準不應(yīng)大于3mm。當?shù)乇砥茐妮^大，或兩點間傾角超過200,不便于進行水準測量時，可以采用三角高程方法測定各觀測點的高程。

5.3 點間距丈量

控制點到觀測點及觀測點到觀測點的點間距，采用經(jīng)過比長的鋼尺往返丈量。丈量時，對鋼尺施以標準拉力，并測記溫度。每次丈量讀數(shù)三次，互差不超過2mm，符合要求后取平均值作為丈量結(jié)果。相鄰兩觀測點間的改正后的水平往返限差，點間距小于15m時為2mm，點間距大于15m時為3mm。

5.4 巡視測量

在工作面開始回采以后，在采區(qū)開切眼上方的走向觀測線上選擇幾個觀測點，每隔3-7天進行一次水準測量，當其中某一觀測點累計下沉量達到10mm時，即認為地表已開始移動，此時間作為地表移動開始的時間。

當?shù)叵鹿ぷ髅婕踊夭山Y(jié)束后，在采區(qū)停采線上方走向觀測線上選擇幾個觀測點，每隔1～3個月進行一次水準測量，直到觀測點在6個月內(nèi)累計下沉值小于30mm時，即認為地表移動結(jié)束，以最后一次觀測的時間作為地表移動穩(wěn)定的時間。

6 地表移動觀測資料的分析

為了求得帶有普遍性的地表移動規(guī)律，就必須對大量的實地觀測資料進行綜合分析。綜合分析的步驟和方法如下。

6.1 收集和歸納資料

為了進行地表移動觀測資料的綜合分析，應(yīng)根據(jù)綜合分析的目的和要求，將大量的實地觀測資料收集和歸納起來。在收集過程中，要注意資料的可靠性和準確性。地質(zhì)采礦條件的數(shù)值，如煤層厚度、煤層傾角和采區(qū)尺寸等，應(yīng)收集回采后的實測值。

6.2 綜合分析的一般方法

在地表與巖層移動過程中，影響的因素很多，在綜合分析時，不可能同時考慮全部因素，只能考慮其中最重要的，或在某一特定條件下，與移動過程有關(guān)的其他主要影響因素。

綜合分析中得出的移動參數(shù)及數(shù)學(xué)表達式與實測結(jié)果進行比較，一般都存在偏差。產(chǎn)生偏差的原因很多，例如，在綜合分析中，為研究方便，常采用簡化條件或設(shè)定條件的辦法，如把大致相同的巖性當作完全相同，煤層傾角和采厚一般都采用平均值，但實際上有差異，這樣就掩蓋了巖性、厚度和傾角實際存在的不同。其次，在綜合分析中，考慮的是主要因素，次要因素未加考慮，然而實際上次要因素的影響是存在的。另外，為了使求得的經(jīng)驗公式便于應(yīng)用，常常都是表述為簡化了的公式，因而經(jīng)驗公式在不同程度上都有所失真。最后還有一個原因，就是觀測誤差帶來的影響，雖然這種影響有時是微不足道的，但只有觀測成果具有足夠的精度，才能保證綜合分析求得的移動參數(shù)及其函數(shù)式具有相應(yīng)的可靠性。利用以上的方法，確定了嵐峰礦區(qū)地表巖移參數(shù)。對嵐峰礦區(qū)的綜合治理起到了很大作用；為礦區(qū)環(huán)境的保護和國土的整治提供了有效數(shù)據(jù)。

[1]煤炭科學(xué)研究總院唐山分院.地表(巖層)移動與變形規(guī)律[S].2005-01-01.