復采工作面地表移動規律初探

甘圣豐 王金寧

摘 要：文章通過利用GPS技術對百善煤礦復采工作面地表移動監測分析，初步掌握復采條件下的地表移動規律，從而更有效地為礦區征遷工作提供指導。

關鍵詞：GPS技術；復采；地表移動

百善煤礦資源儲量較少，經過30余年的大規模開采，資源幾近枯竭。復采將成為回收煤炭資源并延長礦井服務年限的一種嘗試。礦區以前建立觀測站所求得的地表移動參數均為工作面初次回采下的觀測成果，對復采工作面造成的地表移動變形已不適用，所以需在復采工作面上建立地表移動觀測站，通過觀測求取復采情況下地表移動與變形的參數，為今后礦區征遷復墾工作提供指導。

FC635工作面（見圖1）相應地表標高為+29m。該面走向長約324m，傾斜寬60～128m，分復采和殘采兩個部分，其中復采部分平均遺煤厚度1.0m，可采面積22641m2，殘采部分平均煤厚2.6m，可采面積4009m2，兩部分總共地質儲量4.9萬噸。煤層賦存趨勢為風巷高，機巷低，煤層底板標高為-185.1m～-224.8m，煤層傾角5°～25°。

1 方法的選擇

FC635工作面為皖北煤電公司及百善礦第一個復采工作面，回采后重新造成地表農田、建筑物和魚塘塌陷。那么如何測量地表移動情況？

在礦山地表移動與變形觀測研究中，傳統的方法是定期地用水準儀測量高程，用全站儀測定點位坐標，但其工作效率低，工作量大，且有一定的局限性[1]。而GPS定位技術具有觀測迅速、自動化程度高、測站間無需通視、能夠全天候觀測，能同時測定點的坐標和高程等優點，故此次觀測工作采用新型GPS定位觀測地表移動變形規律，工作的基本內容就是定期、重復測定工作測點在采動過程中的變化情況，主要是地表沉降情況。此次建站采用GPS地表直接定位測站，并采集原始數據。外業采用南方靈銳S86RTK，即利用新型GPS技術采集測點的數據（坐標和高程），內業通過計算機輸出，再進行觀測資料的計算及整理工作。

2 測線布置

本觀測站（部分見圖1）是百善礦首個復采地表移動觀測站，走向觀測線橫穿魚塘后沿著路向東南方向延伸，傾向觀測線設置為半盆地觀測線，在下山方向一側，觀測線控制點在距工作面切眼及收作線190m外；走向觀測線直線長度為680m，傾向觀測線直線長度為400m。測點總數50個。

3 數據分析

FC635工作面為不規則工作面，平均推進1.8-3.6m/d，工作面回采期間每周觀測兩次，在進入地表移動的活躍期后兩天觀測一次，觀測結果如下：

3.1 工作面回采28m時，地表開始移動和變形。

3.2 工作面回采過程中，走向主斷面最大下沉值為0.97m，主斷面在傾向方向上最大下沉了0.17m（參見下表及相應下沉曲線）。

3.3 工作面回采42m時，工作面切眼西北方向55m處房屋圍墻出現裂縫，回采至85m時，裂縫寬度不再增加。

4 地表移動變形規律及特點

根據實測數據，得出如下復采工作面的巖移規律及特點：

4.1 工作面地表移動下沉速度與采深、采高的關系

地表移動變形、下沉的速度與采高成正比，與采深成反比，復采635工作面平均采深超過228m，平均采高1.6m，采深與采高比大。再加上該面頂板已經受過一次采動破壞，故地表下沉速度較緩，持續時間較短，最大下沉速度為24mm/d。

4.2 工作面地表移動下沉影響因素

初次回采后，上覆巖層的巖體遭到破壞，地表與巖層移動歷經冒落、彎曲、下沉，沿層面的滑動等形式，頂板整體已經被破壞，殘采的煤層厚度小，由于初次回采距今已三十余年，巖層“三帶”已經得到充分發展，復采后，巖層移動下沉過程中產生的離層裂隙比初次回采時小，結果是工作面地表最大下沉量小于采高的數值，下沉系數為q=0.57。

4.3 工作面回采結束兩個月后地表移動趨于穩定，最大超前影響距為80m左右。

5 結束語

使用GPS技術比傳統的全站儀、水準儀建站有快速、高效、靈活優勢，因不需要在地表埋設基樁，對農田破壞少，大大降低建站成本，并避免因埋設基樁和損壞青苗而造成的地礦矛盾，減少觀測站建站和觀測費用30萬元。

另外，本次傾向觀測線布置偏少，復采面本身也不規則，后期由于煤層薄提前收作，對復采時造成的地面影響結論可能有一定的誤差，需要以后再深入研究。由于本人水平有限，不足之處肯定很多，敬請專家批評指導。

參考文獻

[1]狄乾生，隋旺華，黃山民.開采巖移動工程地質研究[M].北京：中國建筑工業出版社，1992.

作者簡介：甘圣豐（1971-），男，安徽舒城人，副高級職稱，1994年畢業于淮南礦業學院并獲得學士學位，現在皖北煤電公司百善煤礦工作。