地表移动观测资料分析（精选4篇）
地表移动观测资料分析 篇1
地下采煤引起的地表与岩石移动情况是由地下岩石的物理、力学性质及围岩和覆岩的性质决定。在采动过程中地表移动和变形分布的规律, 受多方面的影响。表土层对地表移动也存在着一定的影响, 影响岩层及地表移动与地质采矿条件的因素有关, 主要有覆岩力学性质、岩层组成及层位;煤系地层倾角;采煤方法及顶板管理方法;开采的深度及开采厚度;采空区大小;重复采动影响;水文地质条件;地形条件影响等。
1 地表与岩层移动的观测工作
1.1观测的目的和任务是掌握井下采煤对地表移动的影响规律, 有效的对塌陷区域进行防护和综合治理。1.2观测站的设计原则及内容, 国家近年非常重视塌陷区的防护和治理, 该局暂没有井下岩石移动观测的经验。只在兴安、双城、振兴、新一共设立了4个岩移观测站, 定期对4个岩移观测站进行水准测量和平面测量观测;对所观测的成果进行走向和倾斜两个方面的描述。以双城矿岩移观测站为例对地表移动及变形预计进行简单的分析。从8月份在双城地面建立了地表和岩石移动观测站, 对双城矿-310中18-2煤层采煤工作面进行地面塌陷观测。此观测站件基础等级点4个, 分别是GPS1、GPS2、GPS3、GPS4。设计观测线因受地理因素和实际条件的限制, 初步设计走向观测线一条 (非主断面) 设计42个观测点, 实测有效观测点32个;伪倾斜观测线一条 (根据地理位置和地势条件布设-原国铁路线) 设计32个观测点, 实测有效观测点32个, 倾斜观测线半条设计15个观测点, 实测有效观测点14个;12月份又在工作面靠边界的两侧建立了两条倾斜观测线 (非主断面) , 设计62个观测点, 实测有效观测点50个, 见图1。1.3观测站的设置。根据观测站设计方案, 在现场由专门的钻孔队伍打钻, 孔深3米, 埋设直径14mm或18mm号钢筋, 对孔隙用沙石和水泥进行灌注, 在钢筋的露头做一“+”标记, 以方便准确观测。1.4观测工作的组织和观测程序。根据观测站的布设和工作量情况, 对测量工作的组织是, 每个月进行一次高程测量、一次平面测量, 由测量科组织人员分成两组, 先对高程测量进行观测, 待观测结果达到精度后对观测站再进行平面测量。1.5观测方法和精度要求。对于原始数据从7月份开始, 平面测量采用GPS静态测量和全站仪测量。按照5s等级导线测量, 高程测量采用4等水准精度测量。从8月份定期观测, 平面采用图根等级观测, 高程采用等外水准测量。1.6观测成果的计算, 平面观测采用南方公司的GPS以及配套的计算机软件。每月对平面和高程的观测成果提出书面材料和图纸。此工作面预计开采到2007年的9月份, 所以此岩移观测站属于短期观测站。
2 地表移动的一般规律
观测点累计下沉大于10mm, 即认为地表开始移动, 采煤工作结束后, 观测点在6个月内的下沉量不大于30mm视为地表移动已经结束。通过从8月份开始到12月份对该岩移观测站的观测, 初步对实际测量的结果进行分析。此工作面位于双城矿井田的东南部, 上段已经与2005年12月前回采完毕, 还存在着采动后对地面的移动影响, 现在只独立的对该工作面进行描述和观测。此观测线走向方向上的最大下沉点为Z21号观测点, 在走向线的中央 (跨落区的中央) , 下沉值为340m;最小下沉点为Z41, 在走向线东端 (跨落区的边界) , 下沉值为50mm, 倾向方向上的最大下沉点为Q16号点, 在倾向观测线的中央 (跨落区的中央) , 下沉值为365mm;最小下沉值为40mm, 在倾向线的最南端 (跨落区的南部边界) 。综合这5个月的观测数据, 下沉值最大的位置是在观测线的中心部位, 南、东方向变化小。最大下沉值平均每月为70mm, 最小下沉值平均每月为10mm左右。
3 地表移动与变形的预测
地表移动稳定后地表移动盆地的最大下沉值是反映地表移动与变形程度的一个重要参数, 地表的水平移动和各项变形值均与最大下沉值有关, 我国大部分矿区对地表移动盆地的最大下沉值常用一下方法预计。此工作面煤层厚度12.7m, 从2006年2月份开始投入开采。此煤层是倾斜煤层, 倾斜角度在25°左右, 最大下沉值Wo=qmcosa (mm) 。Wo=0.68×12.7cos25=7.827mm。式中q———下沉系数与覆岩的性质和定板管理方法有关, 此工作面采用全部垮落法, 一般认为上覆岩层较硬时q值稍小, 重复采动时岩层移动过程的加剧性很大, 重复采动时的q值显然大于初次采动, 目前这种影响下沉系数的规律还有待于研究。下沉参数该局采用q=0.65-0.7之间, 取0.68。m-煤层法向开采厚度, mm;a-煤层倾角。充分采动或接近充分采动时地表最大水平移动是随地表最大下沉值的增大而增大的。
⑴沿煤层走向方向上的最大水平移动;Uo=b Wo (mm) ;Uo=0.3×7.827=2.348mm;式中b-水平移动系数。一般选用0.3, 可由实测资料分析确定。
⑵沿倾斜方向的最大水平移动;Uo=Wo (b+0.7×ctgθ) (mm) ;Uo=7.827 (0.3+0.7×ctg62) =5.261mm;式中θ———是最大下沉角。该局通过多年的经验对于下沉理论采用三级保护的上山角和下山角分别是53°、62°。
4 矿山沉陷的危害及治理
因煤矿井下开采范围大, 开采层数多, 引起上覆岩层的破坏和变形可波及和影响到地面的湖泊河流、铁路交通、民用住房、工业厂房以及井下的生产等。该局双城矿四井和岭北煤矿开采浅部煤层就曾引起地表塌陷漏斗。更有多处发生塌陷漏斗和塌陷裂隙中掉人、房屋倒塌伤人以及因地面裂隙而导致的煤气和一氧熏人事件。近几年来, 国家对塌陷区的治理和防护给予了高度重视。充分了解和掌握矿井沉陷的规律对于有效对塌陷区域的治理和防护有着重要的意义。我国传统的保护工业广场 (地面建筑、井筒) 、铁路、水体免受采动影响的方法是对保护对象留设保护煤柱。多年来延用的是用移动角法留设保护煤柱。但是随着开采深度的增加, 留设的保护煤柱将愈来愈大, 可见用留设保护煤柱的方法保护工业广场、铁路、水体从技术上和经济上都是不合理的。
5 结论
随着煤炭工业的飞速发展, 三下 (建筑物、水体下、铁路下) 采煤的研究和实施成为我国目前迫切需要解决的问题。所以要及时观测和充分掌握地下采煤引起的地表移动与变形的规律, 为该局的三下采煤奠定可靠的技术保障。
摘要：以双城矿地表移动观测为例, 对地下采煤引起的地表移动观测与塌陷预测进行分析, 为三下采煤提供可靠的技术依据。
关键词：采矿,地表移动,塌陷,分析
参考文献
[1]建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程.国家煤炭工业局, 2000.
[2]桑光灿, 何滔, 王绍林.煤矿测量手册.
[3]煤矿测量规程, 能源煤总[1989]25号.
[4]矿产督察实用手册, 黑龙江省矿产督察员培训教材, 2008, 8, 20.
[5]沈光寒, 李白英, 吴戈.矿井特殊开采的理论与实践, 1991, 5, 1.
矿区地表移动观测站的建立与观测 篇2
地表与岩石移动的研究方法主要有观测法、模拟法和材料模型法等。而主要的方法则是观测法,就是在受开采影响的地表范围内,设置专门的地表移动观测站,通过观测取得大量信息资料,在对这些资料综合分析的基础上,找出各种因素对地表和岩层移动的影响规律,把这些规律用以解决实际问题。岩层与地表移动是一个复杂的过程,受到诸多地质、采矿因素的影响。为通过实地观测找到其移动的规律,按一定要求在开采影响范围内的地表、岩层内部或其他研究对象上设置一系列相互联系的观测点。定期观测这些点的位置及其变化情况,从而找到地表和岩层移动的规律。
1 地表移动观测站的设计
1.1 设计需要收集的资料
设计地表移动观测站前,要具备以下信息资料:(1)设站地区的井上、井下对照图和开采计划图,有利于确定观测地区井下开采和地面位置的对应关系;(2)设站地区的地质和水文资料,如地形地质图、岩层柱状图、煤层赋存条件、覆岩的物理力学性质和水文地质条件等;(3)设站地区的回采工作面设计资料,如巷道布置、开采方法、顶板管理方法、开采厚度、工作面推进速度、回采时间及其周围开采情况等;(4)设站地区的井上、井下测量资料,如控制点、导线点、水准点的坐标和高程等;(5)矿区要备有地表移动资料,如移动角、最大下沉角和松散层移动角等有关参数,如果设站矿区还没有或缺乏上述参数,可选用地质采矿条件相似的相关参数。
1.2 观测站的设计方法
地表移动观测站一般采用剖面线(通常为直线)状与煤层走向垂直或平行。如果受地面建筑物等设施的限制,也可设计成折线或其他形状。为了研究整个移动盆地则需布置成网状观测站。应以线状观测站说明观测线的位置和长度的确定方法。
(1)倾斜观测线位置及其长度的确定。倾斜观测线一般设置在移动盆地的倾斜主断面上,若回采工作面的走向长度大于1.4H0+50m(H0为平均开采深度),也可设置两条倾斜观测线,但至少应相距50m,且应距开切眼或停采线0.7倍的采深以上。
(2)走向观测线位置及其长度的确定。走向观测线应设置在移动盆地的走向主断面上。当工作面的倾斜宽大于0.9H0时,可只设半条走向观测线。走向观测线的位置是在倾斜主断面上确定的。
(3)测点数目及其密度。每条观测线两端都应设置观测站控制点,且每端不得少于两个。如因条件限制,也可只在观测线的一端设置控制点,但不得少于3个。相邻控制点的间距应大于45m。控制点应布设在观测线的工作长度外,不应该受相邻采区或工作面开采的影响。在每条观测线的工作长度之间应布设观测点,观测点的密度一般取决于开采深度。
2 地表移动观测站的观测
2.1 地表移动观测的内容
地表移动观测站观测的主要内容是:定期、重复测定观测线上各测点在不同时期内空间位置的变化情况。可分为观测站的连接测量、全面观测、单独进行的水准测量、地表破坏的测定和编录。
2.1.1 连接测量。连接测量是按照矿区控制网测定出某个测站
控制点的平面位置和高程,再根据该控制点来测定其他观测点和控制点的位置,以便确定观测线与回采工作面间的相互位置关系。连接测量应在工作面开采之前、测站点埋设好10-15天以后进行。
连接测量中测定第一个控制点和观测线交点的位置时应按近井点的测量要求进行。其余控制点的平面位置采用一级导线的观测方法测定,高程连测要高于三等水准测量的精度要求进行。
2.1.2 全面观测。全面观测包括采动前的全面观测和采动后的
全面观测。在连接测量之后,设站地区未受采动影响之前,要对工作测点进行两次全面观测,以确定工作测点在地表移动前的位置。当地表下沉达到50-100mm时,应进行采动后的第一次全面观测;在地表受采动影响稳定后,需进行最后一次全面观测,以确定移动稳定后各工作测点的空间位置。除此之外,还需在地表移动的活跃期(即缓倾斜和倾斜煤层地表每月下沉值大于50mm,急倾斜煤层地表每月下沉值大于30mm)进行不少于四次的全面观测,并适当加密水准测量。
全面观测的内容主要包括测定各工作测点的高程、丈量两相邻工作测点间的距离和测量各测点偏离观测线方向的距离(又称支距)。工作测点和控制点的离程测量应组成水准网,按三等水准测量的要求进行;各测点间的距离须用比长过的钢尺沿观测线往、返丈量,经过改正后的往返测量边长的互差,在边长小于15m时,应小于2mm,当边长大于15m时,不得大于3mm,或采用光电测距仪按四等光电测距边的要求进行。各测点离观测线的支距,应用经纬仪正、倒镜观测或照准另一端控制点后,以一个镜位读数两次取平均值。当经纬仪至所测支距点的距离超过150m时,应在观测线方向上两个测回标定临时测站,再由临时测站测量其他各点的支距值。在最初两次测量同一点的高程相差小于10mm,支距相差也应小于30mm,同一边长相差小于4mm时,可取真平均值作为原始观测数据。
2.1.3 日常观测工作。日常观测工作是指在地表移动的初始期
和衰退期之间适当增加的水准测量工作。进行日常观测工作所间隔的时间,可根据开采深度、回采工作面的推进速度和顶板岩性等具体条件而定,一般每隔1-3个月测量一次。测量时可采用单程附合水准路线或往返支水准路线,按四等水准测量的要求进行。
此外,还要测量地表产生裂缝的位置和塌陷要素,注明发现日期。在每次观测时,还应实测回采工作面的位置、煤层厚度、采高,并记录采矿地质和水文地质情况。
2.2 观测成果的整理与分析
每次观测工作结束后,首先应检查外业记录手簿,保证外业成果无误,然后再进行内业整理工作。观测成果的整理包括计算和绘图两部分。观测成果的计算是根据外业成果首先算出各观测点的高程及相邻点间的水平距离在观测线方向上的投影长度,然后再按测线计算各种移动与变形值。
摘要：本文主要阐述了地表移动观测站的设计需要收集的资料和观测站的设计方法等问题,分析了地表移动观测站的观测内容及观测成果的整理等问题。
地表移动观测资料分析 篇3
关键词：简易观测站,全站仪,地表移动变形,三维坐标,冲击地压
1 问题的提出
河南能源耿村煤矿于1975年12月开始建井, 1982年12月投产, 1992年12月技改成功, 生产能力为2.4Mt/a。经过30多年的开采, 目前开采深度已达500 m以上, 且煤层上覆有巨厚砾岩层。近年来, 耿村煤矿冲击地压事件频发, 给矿井的安全生产带来很大的隐患。为了掌握冲击地压事件与地表沉降的相关性, 需建立专门地表移动观测站。然而传统的建站方法比较复杂, 需要用GPS等级点或全站仪按照5″导线的精度进行闭合导线测量, 由于矿区地表变化较大, 原有的地面控制点多已遭到不同程度的破坏, 导致控制测量的工程量过大。对于地表为丘陵山区的地区来说, 日常观测方法采用水准测量, 按照四等精度的技术要求进行, 工作量很大, 测站多, 测量精度也会受到一定的影响。传统的建站方法要求在主断面上建立观测线的方式, 水平移动采用支距法和用钢尺测量观测点间距获得变形数据, 精度不高。观测点布置有一定的局限性, 不能完全反映地表的变形情况。
基于以上原因, 本文以耿村煤矿13180工作面地表移动观测站为例, 对简易地表移动观测站建站和测量方法进行了探讨, 提出用手持GPS配合全站仪进行建站, 用全站仪进行日常测量的构想。
2 13180工作面概况
该工作面地表上方沿走向方向距切眼190m为上东村, 东北侧为骆驼脖村, 东南为康洼村。地表地形呈北高南低、东高西低的缓坡状地形, 大部分为农田、丘陵地区, 地面标高为621~656m。
开采煤层为2-3煤, 煤厚11.8~18.4m, 平均煤厚15.81m, 含煤系数98%, 属较稳定普遍可采特厚煤层。
该工作面位于东三采区西翼, 2-3煤轨道下山西侧, 北部为已回采的13160工作面, 西至采区边界, 南部为未开采的2-3煤实体, 东部为已回采结束的13210工作面。
该面地质构造情况简单, 煤层整体呈一向南东倾斜的单斜构造。
工作面走向长898 m, 倾向宽186 m, 煤层倾角9~13°, 开采深度540~617m, 第四纪松散层厚度为7~8m。
该工作面煤层上覆岩层从下到上依次为:泥岩、细砂岩、中粒砂岩、砾岩、泥岩、第四系黄土。其中砾岩层厚度在240~300m之间, 硬度大, 强度高, 回采过程中不易弯曲垮落, 是造成冲击地压事件的主要原因。
3 13180工作面建站
3.1 观测点的布置
根据《煤矿测量规程》的要求, 采用观测线法, 观测线应设在移动主断面上, 观测点间距应在30~35m之间。根据该工作面的实际情况, 布设一条走向观测线和两条倾向观测线。但该工作面的建站目的简单, 仅是研究地表沉降和冲击地压事件的相关性, 故采用了较为灵活的布点方式, 根据该区地形, 将观测点布设在易于观测的田埂上或道路边, 尽量不布置在农田里。观测点具体布置见图1, 基准控制点布置见图2。
3.2 控制点及观测点的埋设
首先在井上下对照图 (cad图) 上量取设计的控制点及观测点的坐标, 做好记录, 现场用手持GPS进行定位、埋点。为不影响田地耕作, 可根据现场情况做适当调整。需要注意的是:手持GPS必须按照说明进行正确的参数设置, 现场定位应与地形图相比较, 看是否存在错误, GPS的定位坐标要分不同时段进行, 卫星信号必须良好, 尤其是控制基点的坐标必须准确。
4 测量方法
4.1 控制点及全面观测
因现场没有原始的等级控制点, 手持GPS的高程精度低等原因, 采用两个控制基准点的GPS坐标进行定位, 高程系统以一个基准点的地形图上的高程作为基准高程, 采用相对独立的控制系统。全站仪的测角精度应不低于2″级, 测距精度不低于2mm+2Dppm, 我们采用的是Nikon DTM-532的全站仪, 观测点照准标志采用苏一光生产的D-04对中杆脚架。
具体步骤如下:
(1) 控制点埋设在工作面南侧受采动影响范围之外且视野开阔的地点, 将全站仪安设在基2点, 建站, 以GPS测得的平面坐标和地形高程作为测站点的三维坐标, 后视基1点, 用基1点的GPS坐标作为后视点的坐标。
(2) 全站仪测量模式两测回测定基1的三维坐标, 记录存储于全站仪内, 取其平均值作为基1的三维坐标, 然后照准远处的不少于三个固定目标作为检查方向, 也是以后测量观测点的基准方向。
(3) 依次两个测回测量基3点和基4点的三维坐标, 作为观测点的基准点。
(4) 将仪器安设在基准点上, 依次测量各观测点两个测回, 测得各观测点的三维坐标, 存储于全站仪内, 备用。取平均值作为各观测点的初始值。
4.2 日常周期测量
因该观测站属于专门观测站, 因此具有观测周期短、精度相对要求不高的特点。根据文献2的结论, 用全站仪三角高程可以代替四等水准测量, 所以可以用全站仪来进行日常测量观测点的变形情况。
具体步骤如下:
(1) 将全站仪安置在基准控制点上, 建站, 后视照准方向, 首先检查基准点是否变动, 如果没有变动时方可进行下一步测量工作。
(2) 将对中杆脚架依次架设在各观测点上, 精确整平, 棱镜置于架头固定孔内锁紧棱镜, 精确读出观测点视高, 报给仪器测量员, 测量员以两个测回测出观测点的三维坐标, 存储于仪器内, 备用。
(3) 重复第二步, 直至完成一个测站的全部观测工作。
(4) 重复以上三步, 完成所有观测点的观测工作, 一次日常测量工作结束。
4.3 测量中的注意事项
地表移动观测是一项要求较高的测量工作, 如果不注意测量的细节, 可能达不到目的, 造成返工。因此必须注意以下事项:
(1) 每次观测前都要对全站仪和对中杆进行全面检校, 确保仪器满足仪器参数本身的要求, 合格的仪器是完成测量作业的基础。
(2) 要坚持“四定”原则。即定人、定仪器、定时间、定测量路线。
(3) 照准目标要精准。测量点的平面坐标和方向关系很大, 因此每次观测要用同一个后视方向, 确保后视方向的基准一致。对中脚架一定要精确整平, 确保棱镜中心和测量点在一个竖直面上。三角高程测量影响最大的竖直角测量误差, 所以照准目标时一定要照准棱镜中心。仪器高和视高的量取一定准确, 测前测后分别量取一次, 其互差不大于3mm, 取其平均值。
(4) 测量过程中, 一定要按照5″级导线的测量规范进行, 超限时必须重测, 一个测站测量过程中, 要经常检查后视方向的正确性, 以免造成错误。
(5) 每个观测点的结果都要和上次测量的结果对比, 确保没有错误时再存储, 出现较大误差时, 必须立即重测。
5 数据处理
每次观测外业结束后, 立即将存储在全站仪内的数据导出, 将每个测点两个测回的四个三维坐标进行简单的数据分析, 取算术平均值作为本次测量的最终值。然后利用Excel强大的计算功能获得各观测点的本次变形量和累计变形量。根据工作面的推进位置和冲击地压事件的发生情况, 综合分析冲击地压事件和地表移动变形的相关性, 指导矿井的安全生产。
6 结论
通过以上的分析, 可以得出这种简易地表移动观测站建站和测量方法具有以下优点:
(1) 布点灵活。不必拘泥于传统的观测线法必须布置在一条线上的缺点, 可以根据实际需要和现场情况灵活布点。
(2) 获取数据信息多。一次测量可以获取观测点的三维坐标, 传统方法中需要水准测量、支距测量和边长测量分别进行, 数据整理工作量大。
(3) 全站仪三角高程代替四等水准测量, 节约了大量的外业工作量。
(4) 节省费用。用手持GPS建站初期建站费用少;周期测量中外业工作量大大减少。和同类观测站传统方法市场价比较, 节约费用50%以上。
(5) 实用性强。此类简易移动观测站可以根据建站目的不同, 建立各种专门的观测站, 具有较强的实用和推广价值。
参考文献
[1]中华人民共和国能源部.煤矿测量规程[M].北京:煤炭工业出版社, 1989.
地表移动观测资料分析 篇4
亭南煤矿位于陕西彬长矿区向斜轴部位置, 地形为典型的黄土残塬沟壑区域, 地表黄土覆盖层厚度平均约130m左右。地面村庄民房多而分散, 同时有高压线路、公路穿越。一盘区开采4煤为近水平煤层, 平均倾角3°~7°, 分层厚度9.0~6.8m。地表沟壑纵横, 最大高差达100余米, 工作面回采应用宽条带开采方法, 同时进行地表移动观测, 以监测开采影响区地表建筑物的安全。
2 条带开采工作面参数分析
2.1 开采宽度分析
工作面开采宽度计算公式为:
式中, L———条带开采的宽度;q———允许地表下沉率, 取0.15;k———岩土层的碎胀系数, 取0.65;tanβ———主要影响角正切值, 取2.0;H———煤层埋深。
经计算, 条带开采工作面开采宽度应控制在91~120m。
2.2 留设条带宽度分析
(1) 最佳条带留设宽度。根据一盘区条带开采区域地质采矿条件, 计算出开采影响半径r=225~275m, 由下式计算留设条带宽度:
计算得出a= (157-91) ~ (192-120) =66~72m
(2) 最大条带开采宽度。在开采宽度一定的条件下, 最大条带开采根据下式:
计算得出a=120~138m
2.3 综合分析
按照概率密度函数分布规律, 开采大采深极不充分条带工作面的影响范围, 应该考虑到煤层埋藏深度的影响, 在山区地表条件下, 还应考虑山区地表移动规律及其特殊性。条带工作面协调开采即采宽与留宽应协调一致, 否则就会引起地表变形的叠加, 而出现局部破坏的现象, 综合分析亭南煤矿一盘区地质采矿条件, 通过相关条带开采工作面地表移动观测数据分析, 可知109、111、113条带开采宽度取90~100m, 留设煤柱宽度取70~80m是合适的;对于101、103条带开采工作面, 由于地表保护建筑物位于塬面, 开采深度相应较大, 同时具有山体非对称重力加载作用, 保留煤柱应适当加宽, 101、103条带开采宽度取100~110m, 留设煤柱宽度取90~100m是合适的。
3 地表观测数据分析
3.1 条带开采参数
101、103工作面宽度为116m, 109工作面宽度为100m, 111工作面宽度为85m, 113工作面宽为90m, 101工作面与109工作面之间煤柱宽为90m, 109工作面与111工作面之间煤柱为80m, 111工作面与113工作面之间煤柱为90m。
3.2 地表移动变形
地表移动观测结果109、111、113工作面开采区域地表观测点的最大下沉值为551mm, 水平移动值为-68~73mm, 水平变形值为-1.8~1.7mm/m;101、103工作面开采区域地表观测点的最大下沉值为242mm, 一般水平变形值在1.5mm/m以内, 个别点受坡体滑移影响达到2.2mm/m。整个开采区域地表移动变形值在Ⅰ级变形范围内。
3.3 地表移动盆地特征
地表移动盆地平缓、下沉值很小。109、111、113开采区地表下沉系数小于0.1, 101、103开采区下沉系数小于0.05。地表下沉值较小, 下沉盆地十分平缓。
水平移动范围较大。观测数据表明, 地表下沉盆地的水平移动范围较下沉范围要大, 说明极不充分条带开采地表的移动变形受覆岩中坚硬岩层控制, 厚坚硬岩层的挠曲变形使得水平移动范围较下沉范围要大。
地表移动具有明显的分段性。由于采深大, 在单一极不充分条带工作面开采时, 受关键层控制, 地表移动值很小, 但是在第二、第三个条带工作面开采后, 其地表移动值有明显的增加, 说明多个条带工作面开采后, 条带开采区域达到了充分采动条件, 在大采深覆岩重力的作用下, 煤柱发生了较大的压缩变形, 地表沉陷值是多个条带开采工作面叠加与煤柱压缩两种影响的结果。
4 结论
4.1 工作面开采为大采深极不充分宽条带开采系统, 开采后地表移动盆地平缓、下沉值很小, 主要影响范围角正切值较小。109、111、113开采区地表下沉系数小于0.1, 101、103开采区下沉系数小于0.05;极不充分宽条带开采主要影响范围角正切值tanβ=1.93, 较常规条件下地表移动范围要大, 即主要影响范围角小 (β=62.6) ;地表沉陷范围r0=3 4 3 m, δ0=58.96°
4.2 多个极不充分条带工作面开采地表移动值符合叠加原理, 并受覆岩中关键层控制, 地表移动分段性明显。一个极不充分条带工作面开采后, 受开采煤层覆岩中坚硬关键层控制地表移动值很小, 但移动范围与充分采动工作面开采相近;两个极不充分条带工作面开采后, 地表移动值基本符合叠加原理, 地表下沉值相应增大, 地表移动盆地很平缓;三个极不充分条带工作面连续开采后, 开采范围达到充分采动, 地表移动值增加幅度较大, 说明坚硬关键层受大范围开采影响, 其上覆松散层在重力作用下发生了整体协调下沉。
4.3 大采深极不充分采动条件下的宽条带工作面开采, 地表下沉系数很小, 地表移动变形一般较小, 地表损害一般在Ⅰ级以内, 开采后地表建筑物能够安全使用。但是受覆岩中坚硬关键层变形的控制, 主要影响角正切值有较大地减小, 相应的地表移动范围变大。
4.4 多个大采深极不充分条带工作面开采, 地表移动变形受采留条带工作面宽度控制, 地表移动变形是多个独立条带工作面开采协调作用的结果, 如果条带采留宽不协调, 则开采后将导致波浪起伏的地表变形破坏, 合适的条带采留宽度是决定地表移动变形的重要因素之一。
4.5 亭南煤矿的地质采矿条件下, 极不充分条带开采宽度为采深的20~25%, 临界采动宽度为采深的30%左右。极不充分条带工作面开采, 地表变形破坏一般在Ⅰ级范围内, 当条带工作面开采宽度达到临界采动尺寸时, 尽管地表还是非充分采动, 但地表的最大下沉值将达到极不充分采动条件下的地表最大下沉值的数倍。
摘要：亭南煤矿应用宽条带开采方法开采了101、103、109、111、113等5个工作面, 同时进行地表移动观测获取了相关数据, 给出了亭南煤矿地质采矿条件下大采深极不充分条带开采应用于建筑物下开采的关键参数和地表移动变形基本规律, 为亭南煤矿乃至彬长矿区今后建筑物下条带开采提供了参考依据。
参考文献
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