嵩山煤礦關(guān)于趙城區(qū)域地表巖移沉降監(jiān)測設(shè)計(jì)方案

鄒雨霖

（河南煤化集團(tuán) 永華能源嵩山煤礦，河南 偃師 471924）

隨著嵩山煤礦2204 綜采工作面的推進(jìn),即將推進(jìn)至趙城水庫附近下部，有可能對(duì)趙城水庫附近農(nóng)田及其他設(shè)施產(chǎn)生影響。因此,必須加強(qiáng)對(duì)趙城附近區(qū)域進(jìn)行地表巖移沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測。依據(jù)在趙城區(qū)域設(shè)置不同的沉降觀測點(diǎn),結(jié)合下沉活躍情況按周期進(jìn)行沉降觀測,采取計(jì)算比較相對(duì)高差位移的方法,為合理布設(shè)工作面、制訂建（構(gòu)）筑物及河堤加固保護(hù)措施提供可靠的資料和沉降參數(shù),指導(dǎo)相關(guān)的生產(chǎn)施工,解決水體下采煤安保煤柱的留設(shè)問題。

1 2204 工作面地質(zhì)采礦條件

2204 工作面北臨2202 工作面采空區(qū)，東部、西部及北部皆無采動(dòng)影響，無村莊保護(hù)煤柱。本煤田可采煤層為二 1煤層，2204 工作面上方表土層厚度平均為84m，工作面設(shè)計(jì)簡單，形狀規(guī)整，受外界影響因素相對(duì)較少，但由于上方為趙城水庫，地表移動(dòng)觀測站設(shè)計(jì)相對(duì)較難。夏季雨水相對(duì)較多，表土遇水較粘，對(duì)外業(yè)觀測有一定影響，冬季凍土層較薄。

2 巖移沉降觀測線位置的確定

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

為準(zhǔn)確反映地表巖移情況，觀測線應(yīng)設(shè)置在能夠達(dá)到充分采動(dòng)的地表移動(dòng)盆地的主斷面上，故根據(jù)臨近礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律選用設(shè)計(jì)參數(shù)。各參數(shù)的選?。?/p>

上山移動(dòng)角γ=75°

上山移動(dòng)角的修正值△γ=20°

下山移動(dòng)角β=78°-0.6α

下山移動(dòng)角的修正值△β=15°

走向移動(dòng)角δ=75°

走向移動(dòng)角的修正值△δ=20°

最大下沉角θ=90°-0.4α

松散層移動(dòng)角ψ=45°

2.2 傾斜觀測線位置的確定

D1≥（H0-h）cot（δ-△δ）+hcotψ

=（423-84）×cot（75°-20°）+84×cot45°=321.37m

式中 δ—走向移動(dòng)角；

△δ—走向移動(dòng)角的修正值；

H0—回采工作面平均開采深度；

h—松散層厚度；

Ψ—松散層移動(dòng)角

參數(shù)根據(jù)臨近礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律選用：

D2≥0.7H0=0.7×339=237.3m

為保證觀測線設(shè)在移動(dòng)盆地主斷面上（因受趙城水庫影響），D2取267m，即停采線向開切眼方向偏移267m 為傾向觀測線位置。

2.3 走向觀測線位置的確定

根據(jù)一般規(guī)律為使走向觀測線建立在主斷面上，用經(jīng)驗(yàn)公式

θ=90°-kα

式中

α—為煤層平均傾角

θ—為最大下沉角

k—為系數(shù)

k 取0.4，α取15°，代入公式求的θ=84°

由公式 OM=H0×cotθ=423×cot84°=44.213m，取OM=44m

OM 為沿傾斜方向從工作面中心平移的距離，即為走向觀測線位置。

2.4 觀測線長度的確定

傾斜觀測線長度的確定

AB=2hcotΨ+（H1-h）cot（β-△β）+（H2-h）cot（γ-△γ）+Lcosα=802.194m

取825m。

2.5 走向觀測線長度的確定

由于走向觀測線受地理?xiàng)l件限制故布設(shè)半條觀測線：

GF=D2+hcotΨ+H0cot（δ-△δ）+100=688.37m

取700m。

2.6 地表巖移觀測站示意圖

3 巖移觀測點(diǎn)的數(shù)目及密度的確定

在采動(dòng)過程中，需要定期觀測測點(diǎn)的空間位置，以反映地表點(diǎn)的移動(dòng)情況。因此，測點(diǎn)的埋設(shè)深度應(yīng)在本地區(qū)凍土深度以下0.5m，并保證它和土層密實(shí)固結(jié)，以使測點(diǎn)和地表一起移動(dòng)。因本地區(qū)開采深度較深(平均深423m)，則各觀測點(diǎn)的間距為30m。根據(jù)觀測線的長度可以在工作區(qū)域內(nèi)傾向觀測線上設(shè)置測點(diǎn)27 個(gè)，依次編號(hào)為Q1、Q2…Qn。在走向觀測線上設(shè)置測點(diǎn)23 個(gè)，依次編號(hào)為Z1、Z2、…Zn。

4 沉降觀測點(diǎn)的觀測

在觀測點(diǎn)埋設(shè)好10～15 天、點(diǎn)位固結(jié)之后，首先進(jìn)行觀測站控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間的聯(lián)測，以確定控制點(diǎn)的平面位置和高程。然后再根據(jù)它來測定工作測點(diǎn)的平面位置。連接測量可按定向基點(diǎn)的測量精度（點(diǎn)位誤差小于7cm）要求進(jìn)行。觀測線工作測點(diǎn)的平面位置，從已知坐標(biāo)的控制點(diǎn)，按5″導(dǎo)線測量的精度要求確定。

在確認(rèn)觀測站控制點(diǎn)未遭碰動(dòng)，其高程值沒有發(fā)生變化的前提下，可直接從觀測站控制點(diǎn)開始進(jìn)行水準(zhǔn)測量，因本觀測站只在觀測線的一端有控制點(diǎn)，則需進(jìn)行往返水準(zhǔn)測量。施測按三等水準(zhǔn)測量的精度要求進(jìn)行。

觀測站的全面觀測內(nèi)容為平面坐標(biāo)、點(diǎn)間距及高程測量，平面坐標(biāo)和點(diǎn)間距用全站儀進(jìn)行觀測，觀測工作按照《煤礦測量規(guī)程》中的精度要求進(jìn)行。坐標(biāo)和高程可由礦井控制網(wǎng)導(dǎo)入。高程取前兩次觀測數(shù)據(jù)的平均值作為首次觀測數(shù)據(jù)，坐標(biāo)和點(diǎn)間距主要采用第二次的觀測數(shù)據(jù)作為首次觀測數(shù)據(jù)。

另外實(shí)施高程測量時(shí)，對(duì)能實(shí)施水準(zhǔn)觀測的測點(diǎn)用水準(zhǔn)儀按要求觀測，對(duì)因積水而不能實(shí)施水準(zhǔn)觀測的點(diǎn)，可用全站儀進(jìn)行三角高程測量。

5 觀測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)布設(shè)的觀測點(diǎn)進(jìn)行周期觀測，并將各次觀測的記錄結(jié)果檢查無誤后，進(jìn)行閉合差測量，得出各測點(diǎn)的高程，然后計(jì)算個(gè)觀測點(diǎn)的沉降移動(dòng)量，確定2204 綜采工作面回采期間對(duì)趙城水庫區(qū)域產(chǎn)生的影響大小、范圍等，根據(jù)成果數(shù)據(jù)及時(shí)制定相應(yīng)的措施。

6 結(jié)語

由于地下開采引起的巖層與地表移動(dòng)規(guī)律和過程十分復(fù)雜，涉及到許多地質(zhì)采礦因素，本文根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出比較符合嵩山煤礦及其周邊的礦區(qū)的沉降觀測方案。期望通過實(shí)地觀測獲得大量第一手資料，并通過后續(xù)觀測資料的綜合分析，獲得嵩山煤礦關(guān)于趙城水庫周邊區(qū)域沉降廢的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、演變規(guī)律和綜合治理的科學(xué)依據(jù)。

[1]高井祥,王家貴等1 工程測量[M]1 北京:煤炭工業(yè)出版社,20031

[2]高井祥,張書畢等1 測量學(xué)[M]1 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,20051

[3]張國良1 礦山測量學(xué)[M]1 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,20001