程莊煤礦23501工作面地表移動(dòng)參數(shù)探討

寧永香，崔建國(guó)

（山西工程技術(shù)學(xué)院，山西 陽(yáng)泉045000）

程莊煤業(yè)有限責(zé)任公司程莊二號(hào)井井田3＃煤“三下”壓煤量占全礦井3＃煤工業(yè)儲(chǔ)量的40%，這些煤柱不但浪費(fèi)了大量的3＃煤資源，而且大大縮短了程莊二號(hào)井的服務(wù)年限，因此，“三下采煤”是程莊二號(hào)井必須要解決的問題。二號(hào)井礦遠(yuǎn)離老區(qū)，井田地質(zhì)條件與老礦差距較大，工作面回采后對(duì)地表的影響尚未掌握清楚，必須開展地表移動(dòng)規(guī)律和巖移參數(shù)的研究，以便為日后程莊二號(hào)井安全生產(chǎn)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)采礦條件

23501工作面蓋山厚度為411．8～499．8m，工作面煤層為黑色塊狀、平坦斷口、亮煤為主，煤層底板標(biāo)高491～579m，地面標(biāo)高958～990．8m，煤層穩(wěn)定。老頂為粉砂巖，灰黑色，中厚層狀，均勻?qū)永?，平均厚?．6m。直接頂為泥巖，灰黑色，中厚層狀，豐富植物化石，均勻?qū)永?，平均厚度?．8m。直接底為泥巖，灰黑色，薄層狀，具植物根化石，平均0．60m。老底為粉砂巖，灰黑色，中厚層狀，均勻?qū)永恚骄穸葹?．0m。工作面內(nèi)發(fā)育一系列中小型斷層，特別是F20、F22、F23等斷層，對(duì)工作面回采影響大。

23501工作面推進(jìn)長(zhǎng)度538．6m，工作面長(zhǎng)度145．8m，煤層厚度 5．30～6．00m，平均煤厚5．36m，煤層傾角－4～－9°，平均－6°，平均采深H0＝443m。本工作面采用傾斜長(zhǎng)壁、全部垮落、后退式綜合機(jī)械化放頂煤采煤方法。

2 地表觀測(cè)站的布設(shè)

2．1 觀測(cè)線設(shè)計(jì)所用角量參數(shù)

由于程莊二號(hào)井煤礦尚無(wú)實(shí)測(cè)資料，根據(jù)老礦巖移觀測(cè)站實(shí)測(cè)求得的角量參數(shù)為參考，由《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》，可以得出以下數(shù)據(jù)。

2．2 觀測(cè)線設(shè)置及觀測(cè)點(diǎn)的密度

為了準(zhǔn)確觀測(cè)23501綜放面回采過程中地表移動(dòng)變形規(guī)律，本次研究擬布置三條測(cè)線，即沿煤層傾向布置1條傾向主斷面觀測(cè)線B，沿煤層走向布置1條走向主斷面觀測(cè)線AⅠ和半條走向觀測(cè)線AⅡ，如圖1所示。

圖1 23501工作面地表移動(dòng)觀測(cè)線布置示意圖

根據(jù)工作面觀測(cè)線的設(shè)計(jì)要求，在走向方向布置1．5條觀測(cè)線，分別位于工作面開切眼前方120m處的半條走向測(cè)線AII和工作面開切眼前方240m處的整條走向測(cè)線AI。觀測(cè)線的長(zhǎng)度、距離、測(cè)點(diǎn)數(shù)目及測(cè)點(diǎn)間距見表1。

表1 觀測(cè)線設(shè)置表

3 實(shí)地觀測(cè)實(shí)施

程莊二號(hào)井23501工作面在2012年3月26日正式開始回采，2012年2月22日工作人員就開始進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，測(cè)量?jī)x器選用進(jìn)口的拓普康GTS－330全站儀進(jìn)行觀測(cè)，儀器測(cè)角精度2″，測(cè)距中誤差（2mm＋2ppm），測(cè)程3．0km，并配置一套棱鏡（單棱鏡一套，三棱鏡一套），對(duì)講機(jī)2臺(tái)，水準(zhǔn)儀S1或S3一臺(tái)，塔尺1套，基中金屬升降桿1根。于5月17日開始下沉，此時(shí)工作面推進(jìn)了99．7m。觀測(cè)歷時(shí)近兩年，截至2013年12月5日工作面回采結(jié)束共觀測(cè)26次，18次全面觀測(cè)8次全部水準(zhǔn)觀測(cè)（4次全面水準(zhǔn)觀測(cè)，4次局部水準(zhǔn)觀測(cè)），開始階段基本每12天進(jìn)行一次觀測(cè)，開采結(jié)束后30～50天進(jìn)行一次觀測(cè)；回采結(jié)束后觀測(cè)了10次。

4 地表巖層移動(dòng)參數(shù)求取

4．1 23501工作面地表巖層移動(dòng)基本參數(shù)

按照地表沉陷數(shù)據(jù)處理分析相關(guān)原則，對(duì)26次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到了走向、傾向兩條測(cè)線各觀測(cè)點(diǎn)的地表移動(dòng)變形值及相關(guān)曲線，進(jìn)一步分析了各測(cè)點(diǎn)的下沉速度值和水平移動(dòng)速度值，并得到了相關(guān)的曲線圖。求取了走向及傾向各觀測(cè)點(diǎn)地表移動(dòng)變形特征基本參數(shù)分別如表2所示。

表2 23501工作面地表巖層移動(dòng)基本參數(shù)

4．2 23501工作面地表巖層移動(dòng)角量參數(shù)

從2012年2月22日開始到2013年12月5日觀測(cè)結(jié)束，共對(duì)23501工作面地表進(jìn)行了26次觀測(cè)，其中工作面回采結(jié)束后進(jìn)行了10次觀測(cè)。通過對(duì)地表巖層移動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析得到了地表巖層移動(dòng)的角量參數(shù)，如表3所示。

5 結(jié) 論

通過對(duì)程莊二號(hào)井23501工作面地表移動(dòng)觀測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的整理、計(jì)算和分析，可以得出如下結(jié)論。

1）獲得了本區(qū)地表移動(dòng)盆地的邊界角、移動(dòng)角、裂縫角、最大下沉角、超前影響角和最大下沉速度滯后角等參數(shù)。

表3 23501工作面地表巖層移動(dòng)角量參數(shù)

2）根據(jù)實(shí)測(cè)資料求得了概率積分預(yù)計(jì)參數(shù)，豐富了該礦巖移資料，可以在地質(zhì)采礦條件類似的礦區(qū)使用。

3）掌握了程莊二號(hào)井煤礦地表移動(dòng)變形規(guī)律，為該礦以后進(jìn)行地表移動(dòng)預(yù)計(jì)和留設(shè)各類保護(hù)煤柱起到現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

［1］ 何國(guó)清．礦山開采沉陷學(xué)［M］．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1991．

［2］ 郭文兵，等．煤礦開采損害與保護(hù)［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2008．

［3］ 中華人民共和國(guó)能源部．煤礦測(cè)量規(guī)程［S］．北京：煤炭工業(yè)出版社，1989．

［4］ 張敬華，王合濤，陳豪．鶴煤八礦地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)［J］．科技資訊，2012（33）：90－91．

［5］ 史彩霞，柴華彬，鄒友峰．預(yù)計(jì)結(jié)果的地表移動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)選?。跩］．測(cè)繪科學(xué)，2010（9）：131－132．