大寧煤礦地表移動(dòng)參數(shù)測(cè)定與研究

□王云崗

（晉城市礦山檢測(cè)調(diào)查測(cè)量隊(duì)，山西 晉城 048000）

大寧煤礦地表移動(dòng)參數(shù)測(cè)定與研究

□王云崗

（晉城市礦山檢測(cè)調(diào)查測(cè)量隊(duì)，山西 晉城 048000）

煤礦井工采出煤炭后，會(huì)引起地表移動(dòng)，出現(xiàn)塌陷區(qū)。對(duì)采煤工作面地表移動(dòng)參數(shù)測(cè)定，并對(duì)保安煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)選擇進(jìn)行論證，是每個(gè)生產(chǎn)礦井必需的地質(zhì)技術(shù)參數(shù)。本文對(duì)大寧煤礦P3綜采工作面地表移動(dòng)參數(shù)測(cè)定。

地表移動(dòng)觀測(cè)站;移動(dòng)參數(shù);觀測(cè)

1.前言

晉城市含煤面積4654.4km2，占全市總面積的49.01%，煤炭資源總量45.880Gt。現(xiàn)有煤礦138座，全部實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開(kāi)采，生產(chǎn)能力13785萬(wàn)噸/年。煤礦地表建筑物、井筒及工業(yè)廣場(chǎng)若煤柱留設(shè)過(guò)大，壓煤量就過(guò)多；而煤柱留設(shè)過(guò)小，則不能保證建筑物或開(kāi)采的安全，因此，各礦應(yīng)開(kāi)展采煤觀測(cè)工作，以掌握地表與巖層移動(dòng)的基本規(guī)律。

本文以大寧煤礦P3工作面為例，進(jìn)行地表移動(dòng)參數(shù)測(cè)定與研究。

2.礦井概況

晉城市大寧煤礦，生產(chǎn)能力400萬(wàn)噸/年。井田南北寬4～6km，東西長(zhǎng)5～12km，井田面積38.8225km2。

截止2014年11月，3號(hào)煤層可利用部分資源/儲(chǔ)量21219萬(wàn)噸，15號(hào)煤層保有資源/儲(chǔ)量14149萬(wàn)噸。

2.1 地質(zhì)采礦概況

P3綜采工作面采用大采高支架一次采全高，實(shí)際采厚約為4550mm，工作面走向長(zhǎng)1262m，采面寬度215m。生產(chǎn)采用“四六”作業(yè)制度，每天三班生產(chǎn)一班檢修。工作面循環(huán)進(jìn)度0.6m，每班生產(chǎn)4個(gè)循環(huán)，日循環(huán)12個(gè)，日進(jìn)度7.2m，頂板管理采用自行跨落式，回采時(shí)間5.8月，工作面底板等高線標(biāo)高+458～+492m，開(kāi)采深度160～330m之間，平均開(kāi)采深度245m。

P3綜采工作面開(kāi)采煤層為山西組3#煤層，煤層厚度變化在4.24～5.0m之間，平均厚度4.55m，傾角3～7°。

3#煤屬于中等變質(zhì)程度的無(wú)煙煤，低灰、低硫、高發(fā)熱量，是優(yōu)質(zhì)的化工及動(dòng)力用煤。煤層無(wú)爆炸性，自燃等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬不自燃煤層，高瓦斯礦井。

地面位置及地表現(xiàn)狀：位于下莊溝東側(cè)、王家莊西北方向。地面無(wú)村莊及其它永久性建筑。工作面地表地貌為低山，有基巖出露，發(fā)育有三條沖溝。

P3綜采工作面頂?shù)装鍘r性：偽頂為0.30米的含炭泥巖，灰黑色，質(zhì)軟，性碎，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，水平層理發(fā)育，含大量植物化石；直接頂為2.75米的泥巖，灰黑色，質(zhì)軟，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理發(fā)育，含豐富的植物化石；老頂為4.2米的細(xì)砂巖，深灰色，中厚層，細(xì)—粉粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)堅(jiān)硬。底板為3.0米的泥巖，灰黑色，質(zhì)軟，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理發(fā)育，含豐富植物根系化石，局部可見(jiàn)煤屑。

P3綜采工作面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層總體為一向SE傾向的單斜構(gòu)造，并伴有次一級(jí)的波狀起伏。煤層走向：NW～N～NE；傾向：NE～E～SE，傾角：∠2～7°。采面西南區(qū)域內(nèi)發(fā)育有F3024斷層和另一小斷層。其中，F(xiàn)3024斷層始揭于切眼西端距切眼與303交叉點(diǎn)45米處，傾向80°～90°，斷距H=1.50m；小斷層揭露于303巷道回采方向244米處，走向75°，斷距0.5米。另外，根據(jù)實(shí)測(cè)資料，在回采方向（S→N）530～540米以及800米段（從切眼起算）段存在兩組橫向裂隙發(fā)育帶。

3.地表移動(dòng)觀測(cè)站形式及位置

3.1 觀測(cè)線的位置

P3綜采工作面為走向長(zhǎng)壁面,走向觀測(cè)線位置,依據(jù)煤層傾角(a=4°14’)結(jié)合埋深,計(jì)算出偏移量為20米，向東移動(dòng)；由于走向比較平,傾向線位置確定于工作面中心。

3.2 觀測(cè)線的長(zhǎng)度

從中心算起,每側(cè)為工作面內(nèi)的距離，加上243.8×tg20°=88.74米，再加余留長(zhǎng)度100米。經(jīng)計(jì)算:走向長(zhǎng)為1700米，傾向線長(zhǎng)度為600米。

3.3 觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)間距

P3綜采工作面埋深為243米，依據(jù)有關(guān)規(guī)定,點(diǎn)間距確定為20米。

3.4 地表觀測(cè)站的標(biāo)設(shè)

測(cè)量?jī)x器為上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司生產(chǎn)的X90型，采用全球定位系統(tǒng)(GPS)中的動(dòng)態(tài)(RTK)技術(shù)，適時(shí)測(cè)量技術(shù),標(biāo)稱精度為:平面10毫米，高程20毫米。

本次共布設(shè)測(cè)站134個(gè)點(diǎn)，其中：傾向主斷面觀測(cè)線布設(shè)測(cè)點(diǎn)90個(gè)；走向主斷面觀測(cè)線布設(shè)測(cè)點(diǎn)32個(gè)；其他觀測(cè)點(diǎn)12個(gè)。

3.5 地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)

觀測(cè)站觀測(cè)按內(nèi)容分：全面觀測(cè)、巡視測(cè)量、定期測(cè)量、最終觀測(cè)。

第一次全面觀測(cè)在觀測(cè)站標(biāo)設(shè)后10到20天開(kāi)始進(jìn)行。觀測(cè)方法：利用GPS動(dòng)態(tài)接收技術(shù)進(jìn)行。為確保觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤，本次測(cè)量獨(dú)立進(jìn)行2次，在不超限的前提下，取兩次結(jié)果的平均值為最終結(jié)果。

巡視測(cè)量根據(jù)井下工作面推進(jìn)情況具體安排，方法GPS動(dòng)態(tài)技術(shù)。

定期測(cè)量確定為每月進(jìn)行2次，從控制點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)采空區(qū)上部的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，和第一次成果進(jìn)行比較，確定每次的觀測(cè)工作量。

定期測(cè)量的次數(shù):井下采煤工作面推進(jìn)度每月按216m計(jì)算，井下推進(jìn)月數(shù)為5.8個(gè)月，每月測(cè)量2次，加上采后穩(wěn)定約一年（每?jī)蓚€(gè)月測(cè)量一次），計(jì)20次。

3.5 觀測(cè)站觀測(cè)時(shí)間

P3綜采工作面于2012年3月布置完成，經(jīng)過(guò)15個(gè)月采前瓦斯預(yù)抽，2013年7月開(kāi)始回采。2013年5月布設(shè)P3工作面觀測(cè)站。

2013年7月開(kāi)始到2014年1月，P3觀測(cè)站共觀測(cè)12次。

4.地表移動(dòng)變形動(dòng)態(tài)規(guī)律

4.1 初步獲得了本地區(qū)地表移動(dòng)參數(shù)：綜合邊界角76.2度；綜合移動(dòng)角72度；充分采動(dòng)角為70.3度。

4.2 獲得了礦區(qū)動(dòng)態(tài)移動(dòng)參數(shù)：超前影響角為76.2度；最大下沉速度106.6MM/D，平均最大下沉滯后角為70.3度；幾乎沒(méi)有開(kāi)始階段，活躍期為49天。衰退為102天。

4.3 P3工作面開(kāi)采后，地表移動(dòng)變形最大值為；下沉4262MM，傾斜-47.6-63.0MM/M，曲率為-1.26-1.31MM/M2，水平移動(dòng)1600MM，水平變形-42.4-+42 MM/M。

4.4 通過(guò)求參和綜合分析，最終確定參數(shù)為：下沉速度系數(shù)K=2.53。

【1】胡海峰，姬婧，李璐.礦山測(cè)量[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

【2】編寫(xiě)組.大寧煤礦生產(chǎn)礦井地質(zhì)報(bào)告[R].長(zhǎng)治：山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊(duì)，2010.

【3】編寫(xiě)組.煤礦安全規(guī)程（2011版）[Z].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

【4】編寫(xiě)組.煤礦測(cè)量規(guī)程（2011版）[Z].北京.煤炭工業(yè)出版社，2011.

TD1

B

2095-7319（2015）02-0070-03

王云崗(1973—），男，晉城市澤州縣人，本科學(xué)歷，測(cè)繪工程師，現(xiàn)在晉城市礦山監(jiān)測(cè)調(diào)查測(cè)量隊(duì)工作，負(fù)責(zé)全市礦山企業(yè)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及礦井測(cè)繪工作。從1994年7月參加工作以來(lái)，一直從事礦產(chǎn)資源管理、煤礦測(cè)繪工作，在礦山儲(chǔ)量、地質(zhì)測(cè)量管理方面有多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。