厚煤層綜放開采地表沉陷規(guī)律研究.pdf

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1、第3期礦山測量No．32013年6月MINESURVEYINGJun．2013doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2013．03．001厚煤層綜放開采地表沉陷規(guī)律研究冰李運(yùn)江，譚志祥，王宗勝，劉延欣，龐爾雷(1．兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦，山東鄒城273500；2．中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇徐州221116)摘要：為了研究厚煤層綜放開采條件下的地表沉陷變形規(guī)律，指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)，鮑店煤礦在五采區(qū)5304一中綜放工作面上方設(shè)立了地表沉陷觀測站，進(jìn)行了20多次觀測。通過對觀測資料的分析研

2、究，獲得了該區(qū)條件下綜放開采時(shí)的地表沉陷規(guī)律和相關(guān)巖移參數(shù)，為礦區(qū)今后“三下”采煤提供可靠的依據(jù)，并為類似礦區(qū)的開采沉陷控制提供了科學(xué)借鑒。關(guān)鍵詞：厚煤層；綜放開采；地表沉陷；規(guī)律；參數(shù)中圖分類號：TD327文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1001—358X(2013)03—0001—04厚煤層綜放開采是一種高產(chǎn)高效的開采方法，5304一中觀測站平面位置見圖1。已在我國多個(gè)礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；但是，由于綜放開采開采強(qiáng)度大，開采過程f中及開采后地表沉陷破壞嚴(yán)重，給地表各類建(構(gòu))筑物帶來極大的破壞，為此

3、，需要對厚煤層綜放開采i’i的地表沉陷規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究。目前綜放開采條件下的地表沉陷變形規(guī)律有一?！?，，{些研究成果¨j，但缺乏系統(tǒng)性，鮑店煤礦在5304一、，中綜放工作面上方設(shè)立地表移動(dòng)觀測站，進(jìn)行了20，多次地表沉陷觀測，取得了豐富的實(shí)測資料。為了及時(shí)總結(jié)觀測成果，指導(dǎo)今后開采沉陷治理工作，依卜照開采沉陷學(xué)科相關(guān)專業(yè)知識，對地表移動(dòng)觀--f測站觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理和分析，獲得了一些有益ff一的研究成果。—I}／f一莖霎墓至薰15304一中綜放工作面及觀測站情況j＼鮑店礦5304一中工作面位于泗河?xùn)|堤正下方，ir

4、；j呈南北向；開采3層煤，位于一430水平，屬于五采，圖15304一中觀測站井上下對照圖區(qū)；地面絕對標(biāo)高平均約+45m。此外，5304一中觀測站在泗河內(nèi)堤腳、河口護(hù)鮑店礦于2011年9月底到2012年4月30日開堤地內(nèi)側(cè)、護(hù)堤地外邊緣還布置了一些測點(diǎn)，圖1中采了5304一中綜放工作面，實(shí)際推進(jìn)長度為1030m，僅給出了最大下沉點(diǎn)33—2點(diǎn)。工作面寬度227m，采厚8．5m，傾角4?！?5。，平均觀測站首次觀測時(shí)間2011年9月10～24日，末9。，采用綜放開采。采深312～338m，平均325m。次觀測時(shí)間201

5、2年6月9日；2012年4月20日以5304一中工作面設(shè)置了地表沉陷觀測站，沿工后，由于堤壩維修施工，部分測點(diǎn)破壞。5304一中觀作面上方泗河?xùn)|堤壩頂部南北向布置了1條測線、測站除首次觀測2次全面觀測外，后續(xù)觀測了20多59個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)為水泥樁，間距約25～50m。次水準(zhǔn)。}國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41071273)第3期礦山測量2O13年6月2觀測資料分析2．1動(dòng)態(tài)下沉曲線通過處理，可以獲得5304—2工作面開采引起的地表動(dòng)態(tài)下沉曲線，見圖2。圖25304一中動(dòng)態(tài)下沉曲線由圖可見，隨著工作面由北向南推進(jìn)，地表下沉

6、為40mm／m。值逐漸增大，下沉盆地逐漸擴(kuò)大；至11年12月17日觀測時(shí)，地表達(dá)到充分采動(dòng)，此時(shí)工作面推進(jìn)380m左右，即工作面推進(jìn)1．17H時(shí)地表達(dá)到充分采動(dòng)(H為平均采深，m)；工作面再向前推進(jìn)后，地表出現(xiàn)下沉盆地平底，工作面前方的下沉曲線整體前移，開切眼一側(cè)的下沉曲線基本不再變化。由于26號向南至59號測點(diǎn)偏離采空區(qū)中心，故測線南部下沉略小。2．2最終移動(dòng)變形曲線圖3給出最終下沉曲線，中部出現(xiàn)下沉盆地平圖5給出了最終曲率曲線。由于最終由于出現(xiàn)底；最終壩頂測線最大下沉值為7．235m，出現(xiàn)在18盆地平底，中部

7、下沉盆地平底部分傾斜值較小、接近號測點(diǎn)。經(jīng)對內(nèi)堤腳、河口、護(hù)堤地內(nèi)側(cè)、護(hù)堤地外零，出現(xiàn)了2個(gè)正曲率極值和2個(gè)負(fù)曲率極值，最終邊緣布置的一些測點(diǎn)的實(shí)測值對比可見，整個(gè)工作曲率分布規(guī)律與一般規(guī)律相符。最大曲率值約為一面所有測點(diǎn)的最大下沉值最終出現(xiàn)在護(hù)堤地內(nèi)側(cè)的0．45～0．45mm／m。33—2點(diǎn)，為7．596m。由觀測站布置圖可見，33—2點(diǎn)位于采空區(qū)傾向中部、略偏向下山方向10m。由于最終下沉曲線兩段均大于10mm(北端圖3最終下沉曲線150mm、南端50mm)，無法求取邊界角。圖4給出了最終傾斜曲線?？梢?，最終

8、傾斜曲綜合移動(dòng)角：根據(jù)最終傾斜、曲率變形曲線，臨線呈現(xiàn)反對稱形狀，中部下沉盆地平底部分傾斜值較小、接近零，與一般規(guī)律相符。最終最大傾斜值約界變形值點(diǎn)按傾斜考慮，5304一中觀測站南部49號2第3期李運(yùn)江等：厚煤層綜放開采地表沉陷規(guī)律研究’2013年6月點(diǎn)略偏北為傾斜3mm／m的點(diǎn)，該點(diǎn)距工作面停采其最大速度計(jì)算情況見表1。根據(jù)表1，可繪制線距離約133m，則走向綜合移動(dòng)角