煤礦開采導(dǎo)致地表塌陷的預(yù)測(cè)方法及其應(yīng)用

（山西省呂梁市石樓縣環(huán)保局，山西 呂梁 032500）

表1 地表移動(dòng)變形基本參數(shù)

地下開采煤炭，形成地面沉陷，煤炭開采引起地表塌陷對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在對(duì)地表形態(tài)、土地資源及農(nóng)田、地面建筑等方面的影響。

一、地表移動(dòng)變性的影響因素

地表移動(dòng)變形受很多因素的影響，煤層的厚度、采深、傾角、上覆巖層的巖性、地質(zhì)條件、是否分層開采以及頂板管理方法等都直接影響到地表的移動(dòng)變形，一般預(yù)測(cè)主要對(duì)井田內(nèi)采區(qū)進(jìn)行穩(wěn)定預(yù)測(cè)。

二、地表移動(dòng)變性預(yù)測(cè)的方法

地表移動(dòng)變形預(yù)測(cè)方法很多，有典型曲線法、負(fù)指數(shù)函數(shù)法、概率積分法等。根據(jù)山西煤礦井田地質(zhì)、煤層賦存條件、采煤方法等開采技術(shù)條件，一般采用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《開采規(guī)程》）和《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-1991）附錄F中推薦的公式中所列預(yù)計(jì)方法。

三、舉例說明

武甲煤礦采用斜井開拓方式，開采3號(hào)煤層，布置一采區(qū)一個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，共布置兩個(gè)綜掘工作面。礦井采用長(zhǎng)壁綜采一次采全高的采煤方法。

表2 地表下沉、移動(dòng)與變形最大值計(jì)算結(jié)果

1 地表變形參數(shù)的選取。武甲煤礦覆巖類型屬于中硬，采用概率積分法進(jìn)行地表變形預(yù)測(cè)。地表變形的參數(shù)見表1中的數(shù)據(jù)。根據(jù)3號(hào)煤層埋深情況，選取380m-660m的采深進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)上述各參數(shù)計(jì)算得到的地表下沉、移動(dòng)與變形最大值見表2。

由表2可見，煤層開采后平均最大下沉值為3192.73mm；平均最大傾斜值隨煤層厚度和采深不同在0mm/m～17.79mm/m之間變化；平均最大曲率值隨煤層厚度和采深不同在0～0.15（10-3/m）之間變化；水平移動(dòng)最大值的平均值為965.54mm之間；最大水平變形平均值隨煤層厚度和采深不同在0～8.11mm/m之間變化。

3 地表沉陷程度和影響范圍預(yù)測(cè)結(jié)果。在采取留設(shè)煤柱的條件下，煤炭開采對(duì)這幾個(gè)村莊基本沒有影響。王溝村的北部及坡上村東部落在了-10mm和-200mm等值線之間，煤炭開采對(duì)王溝村的北部及坡上村東部有所影響。晉侯高速公路、西氣東輸管道、楊河和沿河北岸的陵沁公路位于-10mm等值線的以外，不受采區(qū)采動(dòng)的影響。

煤礦開采后總沉陷面積為5.63km2，其中沉陷值在800mm以上的面積為1.67km2。沉陷區(qū)域均未超出井田邊界。

4 井下采煤產(chǎn)生的冒落帶、裂隙帶最大高度的預(yù)計(jì)。冒落帶最大高度和導(dǎo)水裂隙帶最大高度預(yù)測(cè)選用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的模式和《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-1991）附錄F中推薦的公式中選取值最大的得到最后的數(shù)值。最后3號(hào)煤層冒落帶高度為19.29 m，導(dǎo)水裂隙帶最大影響高度為95.66 m。由于煤層埋藏深度在450m左右，3＃煤井下采動(dòng)形成的冒落帶和裂隙帶不可能會(huì)導(dǎo)通地表而形成大大小小的寬度和深度不等的地表裂縫和沉陷臺(tái)階。

結(jié)論

3＃煤層開采后地表最大下沉值為2.12-3.22M，平均下沉值為3.19m。由此可知井下開采對(duì)地表形態(tài)和地形標(biāo)高會(huì)產(chǎn)生一定影響，但由于整個(gè)井田區(qū)域都會(huì)相繼下沉，加上井田內(nèi)地形復(fù)雜，因此不會(huì)改變區(qū)域總體地貌類型。

[1]冉啟洋，楊洪.礦山土地復(fù)墾方案中對(duì)開采塌陷區(qū)預(yù)測(cè)方法的探討[J].貴州地質(zhì)，2010.