嵩山煤礦關于趙城區域地表巖移沉降的監測設計方案

河南煤化集團 永華能源嵩山煤礦 鄒雨霖

隨著嵩山煤礦2204綜采工作面的推進，即將推進至趙城水庫附近下部，有可能對趙城水庫附近農田及其他設施產生影響。因此，必須加強對趙城附近區域進行地表巖移沉降進行實時觀測。本文，筆者依據在趙城區域設置不同的沉降觀測點，結合下沉活躍情況按周期進行沉降觀測，采取了計算比較相對高差位移的方法。

一、2204工作面地質采礦條件

2204 工作面北臨2202 工作面采空區，東部、西部及北部皆無采動影響，無村莊保護煤柱。本煤田可采煤層為二1煤層，2204工作面上方表土層厚度平均為84 m，工作面設計簡單，形狀規整，受外界影響因素相對較少，但由于上方為趙城水庫，地表移動觀測站設計相對較難。夏季雨水相對較多，表土遇水較黏，對外業觀測有一定影響，冬季凍土層較薄。

二、巖移沉降觀測線位置的確定

1.設計參數的選取。為準確反映地表巖移情況，觀測線應設置在能夠達到充分采動的地表移動盆地的主斷面上，故根據臨近礦區地表移動規律選用設計參數。各參數的選取：上山移動角γ=75°，上山移動角的修正值△γ=20°，下山移動角β=78°-0.6 α，下山移動角的修正值△β=15°，走向移動角δ=75°，走向移動角的修正值△δ=20°，最大下沉角θ=90°-0.4α，松散層移動角ψ=45°。

2.傾斜觀測線位置的確定。用公式：

公式（1）中，δ為走向移動角，△δ為走向移動角的修正值，H0為回采工作面平均開采深度，H 為松散層厚度，Ψ為松散層移動角。參數根據臨近礦區地表移動規律選用：

D2≥0.7H0=0.7×339=237.3 m。

為保證觀測線設在移動盆地主斷面上（因受趙城水庫影響），D2取267 m，即停采線向開切眼方向偏移267 m為傾向觀測線位置。

3.走向觀測線位置的確定。根據一般規律為使走向觀測線建立在主斷面上，用經驗公式：

公式（2）中，α為為煤層平均傾角，θ為為最大下沉角，k 為為系數，k取0.4，α取15°，代入公式θ=84°。

由公式OM=H0×cotθ=423×cot84°=44.213 m，取OM=44 m，OM為沿傾斜方向從工作面中心平移的距離，即為走向觀測線位置。

4.觀測線長度的確定。傾斜觀測線長度的確定：

取825 m。

5.走向觀測線長度的確定。由于走向觀測線受地理條件限制，故布設半條觀測線：

取700 m。

6.地表巖移觀測站如圖1所示。

圖1 地表巖移觀測站

三、巖移觀測點的數目及密度的確定

在采動過程中，需要定期觀測測點的空間位置，以反映地表點的移動情況。因此，測點的埋設深度應在本地區凍土深度以下0.5 m，并保證它和土層密實固結，以使測點和地表一起移動。因本地區開采深度較深（平均深423 m），則各觀測點的間距為30 m。根據觀測線的長度可以在工作區域內傾向觀測線上設置測點27個，依次編號為Q1，Q2，…，Qn。在走向觀測線上設置測點23個，依次編號為Z1，Z2，…，Zn。

四、沉降觀測點的觀測

在觀測點埋設好10～15 d、點位固結之后，首先進行觀測站控制點與礦區控制網之間的聯測，以確定控制點的平面位置和高程。然后再根據它來測定工作測點的平面位置。連接測量可按定向基點的測量精度（點位誤差小于7 cm）要求進行。觀測線工作測點的平面位置，從已知坐標的控制點，按5 導線測量的精度要求確定。

五、觀測數據分析

根據布設的觀測點進行周期觀測，并將各次觀測的記錄結果檢查無誤后，進行閉合差測量，得出各測點的高程，然后計算個觀測點的沉降移動量，確定2204綜采工作面回采期間對趙城水庫區域產生的影響大小、范圍等，根據成果數據及時制定相應的措施。