淺議南方礦區薄煤層開采巖移觀測

摘 要：文章開展南方礦區薄硬煤層開采對采動區地表巖層移動觀測，探尋薄硬煤層礦區開采巖層移動規律，為今后合理開采“三下”煤量提供基礎數據與參考。

關鍵詞：薄硬煤層；巖移觀測

中圖分類號：TD421163 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0175-02

豐海煤礦是永安煤業有限責任公司的骨干礦井，穩定其生產規模是永安煤業公司穩定原煤生產的關鍵。為了保持45 萬t/a的生產規模，尋找和解決豐海煤礦的后備資源迫在眉睫。豐海煤礦深部井田標高+230 m～-550 m，其中絕大部分處于九龍溪、鐵路保護帶，該部分壓煤能否得到合理開發利用，將直接影響豐海煤礦的生產接替工作。因此，開展井下巷道及地表采動區巖層移動觀測，探尋礦區巖層移動規律，為今后合理開采豐海煤礦深部鐵路和河流下煤炭資料源提供基礎數據與參考。

1 測區煤層要素及開采情況

1.1 煤層要素

觀測區-130水平下部主采煤層C1號煤層厚度為1.00～1.20 m，平均1.1 m，傾角20 ？觷～40 ？觷，走向一般為230～450 m。

C9號煤層厚度為0.76～1.68 m，平均1.24 m，傾角20 ？觷～50 ？觷，走向一般為230～450 m。

1.2 2006～2010年觀測區煤層開采情況

2006～2010年觀測區煤層開采情況見表1。

其中：402采區-230C1石門已施工到位，403采區-170水平C9北巷現已施工長約420 m，未開采。

2 巖移觀測

2.1 觀測站的建立

為進行采動區的巖層移動的觀測與變形分析，從2005年開始進行測量方案設計，由于開采煤層厚度小、傾角較小、開采深度大，對地表影響較少，但為了尋找本礦區巖層移動和地表沉陷的規律，確定開展巖層移動觀測工作。自2006年6月開始布置了觀測工作站，觀測區地表的高程在+229.56 m～+228.25 m，下部開采的標高在-130 m以下，開采煤層距地表358.25 m。由于受地形條件限制，選擇在402采區（末開采）上部，地勢比較平坦，便于觀測的斑豐地面窄軌沿線區域布設一條走向觀測線，觀測線總長度2.2 km，各測點間距20～150 m，總共布設26個觀測點，隨后在開采過程中，分別對觀測站下部煤層開采造成的地表巖層移動進行定期觀測。

2.2 測量方法與成果精度

由于豐海礦和斑竹坑副井近井點均被破壞，采用豐海主平峒7秒級導線，作為觀測支導線起算座標數據，測量過程中按照一級導線測量的要求進行。觀測站水準觀測采用三等水準近井點和按照三水準測量的精度和測量要求進行各項測量“三下”開采移動觀測。觀測過程中，均由同一人進行平面座標和水準高程測量觀測，全站儀觀測站連測采用獨立進行兩次，每次各四測回，支導線采用獨立進行兩次，每次各兩測回，精度要求： 一測回內2C≤18''、測角中誤差m≤5''，測距較差ΔS≤3 mm。水準測量采用支水準路線三等水準往返測量方法進行，精度要求：視線長度≤100 m、前后視距差≤3.0 m、視距累積差≤5 m、測段往返測高差的差≤±12√ km。

“三下”開采移動觀測工作均嚴格按照《測量規范》三下觀測方案要求進行施測，測量成果資料計算精度如下：

水準高程測量高差全誤差：2006年Mw=±1.05 mm/km（Mw≤±6 mm/km）

2007年Mw=±0.78 mm/km

2008年Mw=±0.69 mm/km

2009年Mw=±0.58 mm/km

2010年Mw=±0.54 mm/km

水平角測量中誤差：2006年m=±2.23（m≤±2.5''）

2007年m=±2.14''

測距中誤差：2006年md=±2.10 mm（md≤±18 mm）

2007年md=±2.08 mm

2.3 采動過程巖層移動觀測成果

2006～2010年各觀測站點高程對比見表2。

2.4 巖層移動分析

通過以上五年的實測資料分析，觀測站在煤層開采第二年后逐漸開始產生移動，充分采動區下沉量最大為-98.2 mm，非充分采動區下沉量較小為-5.4 mm，說明開采對地表是有一定的影響。

3 結 語

目前還處在開采期，下沉值不大，尚未進入到開采結束的全面觀測期，通過對采動區域連續五年的巖層移動觀測和觀測站巖層移動資料分析，結論如下：

①水平位移隨煤層傾角變化，煤層傾角大的水平位移量大，緩傾煤層水平位移量小；高程位移量則隨開采范圍和煤層厚度的變化而變化。

②重復采動會影起井巷巖層的不規則運動，造成擠壓變形等現象，破壞程度相對嚴重。

③2007～2009年開采量大時，下沉的速度較大，2009～2010年后下沉較為緩慢。隨著開采水下往下采深的增加，對地表的影響逐漸減少。

綜上所述，巖層移動過程受地質條件及采礦條件的影響，影響的主要因素有：

①開采深度和開采厚度；

②采空區范圍的大小；

③重復采動與煤系地層傾角；

④采煤方法；

⑤其它地質條件的影響。

參考文獻：

[1] 欒元重，曹丁濤，徐樂年，等.變形觀測與動態預報[M].北京：中國農業科學技術出版社，2007.

[2] 張國良.礦山測量學[M].北京：中國礦業大學出版社，2011.