黃土溝壑區(qū)地表移動變形特征分析.pdf

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1、第2期2010年4月礦山測量MINESURVEYINGNo．2Apr．2010苧烹蔓居一?f石廣30：、o3作面開采進(jìn)行的地表移動觀測結(jié)果表明，采動引起黃土溝壑區(qū)，姜苧警苧妻：妻．移妻動性期短期土，內(nèi)移地動表角下值沉較達(dá)大到，下最大沉下系沉數(shù)值和的水平97移％動，地系表數(shù)移較動大。分較析觀4囂“，及溝谷梁峁特殊地形，導(dǎo)致煤層覆巖移動變形遂度妻形成地表裂縫，在山體重力作用下，引起山體滑移加了‘的尋面~：下沉系數(shù)和水平移動系數(shù)增大。依據(jù)分析結(jié)果，建立了地表最大水平荔草-t-槿刑’。?！?’’’黃土溝壑地區(qū)主要分布在我國黃河中游和黃土高原地區(qū)，即晉陜隴地區(qū)

2、。黃土特殊的力學(xué)性質(zhì)和li『i—絨一～、支離破碎的地形導(dǎo)致地表移動變形以及采動破壞規(guī)卜!{}律呈異常特征-3]。本文根據(jù)黃陵一號礦地表移動-4：llH觀測資料以及渭北礦區(qū)同等地質(zhì)條件下地表移動資-$鑫鼗霉茹。曳c，e2璺善一c裟}I=茹；茹料，對黃土溝壑區(qū)地表移動變形特征以及采動破壞、j0T，#函，{f，f、規(guī)律進(jìn)行分析研究l墨氬=：：．盤自；；；目粕；^拽1觀測區(qū)地質(zhì)條件I≥曼仵j．／)’黃陵一號煤礦地處陜北黃土高原南部，屬黃土I?：{／高原中等切割區(qū)。區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，塬面支離破碎線，切割深度100—200tn，溝底標(biāo)高920～1000m●，塬面標(biāo)高一

3、般為1200m，最高達(dá)1463．8m。觀測區(qū)上覆濕1302、303-r作面觀測線布置圖陷性黃土層厚度在80～130IT／以上，基巖厚度在150生在土層中，導(dǎo)致邊界角減小，實測走向邊界角為I11左右；煤層厚度2．5～3m范圍，傾角3。5。，煤層56。，下山、上山方向邊界角為53．5。。黃土發(fā)育的垂埋藏穩(wěn)定。開采工作面寬度200m，工作面日推進(jìn)度直裂隙使地表移動失去連續(xù)性，在地表對應(yīng)采空區(qū)在10～16m。為了得到詳實的地表移動實測資料，邊界范圍，發(fā)育的裂縫集中釋放了水平變形在該礦302、303工作面上方地表布設(shè)了四條觀測，致使地表移動范圍縮小，移動角增大，

4、實測地表移動角為線，兩條走向觀測線(z、D線)；兩條傾斜觀測線(A、70。采動過程中基巖的移動變形在黃土層中的C線)。觀測線布置阿圖1傳遞短時間內(nèi)完成，因此超前影響角較大達(dá)到85。2地表移動變形特征分析表明黃土溝壑區(qū)地表厚黃土層和溝谷地形對地表移動變形角值影響較大2．1移動角值特征2．2移動變形預(yù)計山體偏載作用使地表移動范圍擴(kuò)大，且主要發(fā)根據(jù)觀測結(jié)果地表最大下沉值達(dá)2294mm基金項目：國家自然科學(xué)基金項目{40572155)，最大。國家科技部項目水平移動達(dá)917mm，最大水平變形為30(2005DIB2J179)．1mm／m。38·第2期義等：黃土溝

5、壑區(qū)地表移動變形特征分2010年4月表1302、303工作面巖層移動角值表2302、303工作面觀測站最大變形值2．3地表移動參數(shù)預(yù)計根據(jù)觀測結(jié)果得到地表移動概率積分參數(shù)。下地表移動變形劇烈且走向和傾向差異較大，受地形沉系數(shù)達(dá)到0．854；水平移動系數(shù)為0．38；影響傳播影響個別地方移動變形發(fā)生突變，變形值有突然增角為67。。觀測區(qū)地表濕陷性黃土覆蓋厚度大于大或減小現(xiàn)象，地表垂直裂隙發(fā)育也是造成地表變100nl，黃土自重所產(chǎn)生的壓縮變形和濕陷下沉，導(dǎo)形局部發(fā)生突變的重要原因。如圖2為z觀測線致下沉系數(shù)增大。溝壑地形導(dǎo)致地表水平移動方向下沉剖面，下沉曲線

6、呈曲折起伏分布。水平變形受局部發(fā)生變化，有向溝坡方向移動的趨勢，水平移動到山體自身滑移影響向下坡方向變形值明顯增大，系數(shù)也同樣變大。由于開采覆巖厚度不大，巖性較如圖3z觀測線水平變形圖中Z16、Z17點水平變形軟，因此拐點偏移距較小僅為0．08H，H為開采深均大于20mm／m。觀測過程中在工作面順槽和前方度。其他參數(shù)見表3。均發(fā)現(xiàn)寬度100～200mill，落差為150～600mm的表3黃陵一號礦302、303工作面移動變形參數(shù)臺階裂縫；采空區(qū)邊界開裂裂縫分布于順槽外側(cè)，一般3—4條，間距8～lOm，這些裂縫隨時間的持續(xù)不斷擴(kuò)大，最大寬度達(dá)600mm；

7、工作面前方產(chǎn)生的裂縫間距為45～7211，在工作面推過裂縫3～5d，裂縫達(dá)到最大，此后裂縫逐漸有所閉合。2．4動態(tài)地表移動變形分析對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析并繪制了地表點下沉速度及下沉曲線如圖4。一一一一一一一一一一?一一一一一，，1．67受／量三二!二二㈣S‘5口口5I550Ⅻ5465D㈣㈣51日05{8505I90D5550。。圖2走向z觀測線下沉剖面曲線＼國圖4地表點下沉速度及下沉曲線由于觀測區(qū)覆巖整體穩(wěn)定性差，尤其基巖和土層性質(zhì)差異較大，受采動后地表動態(tài)變形劇烈。從圖3可知移動盆地初始階段較短(18d～20d)，活躍期(107—112d)和衰退期(

8、198—202d)較長。地表點下沉主要發(fā)生在活躍階段，下沉值達(dá)到最大下沉量的97％，在活躍期地