嵩山煤礦關于趙城區域地表巖移沉降監測設計方案

鄒雨霖

（河南煤化集團 永華能源嵩山煤礦，河南 偃師 471924）

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。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,采取計算比較相對高差位移的方法,為合理布設工作面、制訂建（構）筑物及河堤加固保護措施提供可靠的資料和沉降參數,指導相關的生產施工,解決水體下采煤安保煤柱的留設問題。

1 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84m，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，表土遇水較粘，對外業觀測有一定影響，冬季凍土層較薄。

2 巖移沉降觀測線位置的確定

2.1 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°-0.6α

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°

2.2 傾斜觀測線位置的確定

D1≥（H0-h）cot（δ-△δ）+hcotψ

=（423-84）×cot（75°-20°）+84×cot45°=321.37m

式中 δ—走向移動角；

△δ—走向移動角的修正值；

H0—回采工作面平均開采深度；

h—松散層厚度；

Ψ—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=237.3m

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267m，即停采線向開切眼方向偏移267m 為傾向觀測線位置。

2.3 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

θ=90°-kα

式中

α—為煤層平均傾角

θ—為最大下沉角

k—為系數

k 取0.4，α取15°，代入公式求的θ=84°

由公式 OM=H0×cotθ=423×cot84°=44.213m，取OM=44m

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。

2.4 觀測線長度的確定

傾斜觀測線長度的確定

AB=2hcotΨ+（H1-h）cot（β-△β）+（H2-h）cot（γ-△γ）+Lcosα=802.194m

取825m。

2.5 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：

GF=D2+hcotΨ+H0cot（δ-△δ）+100=688.37m

取700m。

2.6 地表巖移觀測站示意圖

3 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0.5m，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423m)，則各觀測點的間距為30m。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。

4 沉降觀測點的觀測

在觀測點埋設好10～15 天、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7cm）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。

在確認觀測站控制點未遭碰動，其高程值沒有發生變化的前提下，可直接從觀測站控制點開始進行水準測量，因本觀測站只在觀測線的一端有控制點，則需進行往返水準測量。施測按三等水準測量的精度要求進行。

觀測站的全面觀測內容為平面坐標、點間距及高程測量，平面坐標和點間距用全站儀進行觀測，觀測工作按照《煤礦測量規程》中的精度要求進行。坐標和高程可由礦井控制網導入。高程取前兩次觀測數據的平均值作為首次觀測數據，坐標和點間距主要采用第二次的觀測數據作為首次觀測數據。

另外實施高程測量時，對能實施水準觀測的測點用水準儀按要求觀測，對因積水而不能實施水準觀測的點，可用全站儀進行三角高程測量。

5 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。

6 結語

由于地下開采引起的巖層與地表移動規律和過程十分復雜，涉及到許多地質采礦因素，本文根據實際情況設計出比較符合嵩山煤礦及其周邊的礦區的沉降觀測方案。期望通過實地觀測獲得大量第一手資料，并通過后續觀測資料的綜合分析，獲得嵩山煤礦關于趙城水庫周邊區域沉降廢的穩定性評價、演變規律和綜合治理的科學依據。

[1]高井祥,王家貴等1 工程測量[M]1 北京:煤炭工業出版社,20031

[2]高井祥,張書畢等1 測量學[M]1 徐州:中國礦業大學出版社,20051

[3]張國良1 礦山測量學[M]1 徐州:中國礦業大學出版社,20001