大寧煤礦地表移動參數測定與研究

□王云崗

（晉城市礦山檢測調查測量隊，山西 晉城 048000）

大寧煤礦地表移動參數測定與研究

□王云崗

（晉城市礦山檢測調查測量隊，山西 晉城 048000）

煤礦井工采出煤炭后，會引起地表移動，出現塌陷區(qū)。對采煤工作面地表移動參數測定，并對保安煤柱設計參數選擇進行論證，是每個生產礦井必需的地質技術參數。本文對大寧煤礦P3綜采工作面地表移動參數測定。

地表移動觀測站;移動參數;觀測

1.前言

晉城市含煤面積4654.4km2，占全市總面積的49.01%，煤炭資源總量45.880Gt。現有煤礦138座，全部實現綜合機械化開采，生產能力13785萬噸/年。煤礦地表建筑物、井筒及工業(yè)廣場若煤柱留設過大，壓煤量就過多；而煤柱留設過小，則不能保證建筑物或開采的安全，因此，各礦應開展采煤觀測工作，以掌握地表與巖層移動的基本規(guī)律。

本文以大寧煤礦P3工作面為例，進行地表移動參數測定與研究。

2.礦井概況

晉城市大寧煤礦，生產能力400萬噸/年。井田南北寬4～6km，東西長5～12km，井田面積38.8225km2。

截止2014年11月，3號煤層可利用部分資源/儲量21219萬噸，15號煤層保有資源/儲量14149萬噸。

2.1 地質采礦概況

P3綜采工作面采用大采高支架一次采全高，實際采厚約為4550mm，工作面走向長1262m，采面寬度215m。生產采用“四六”作業(yè)制度，每天三班生產一班檢修。工作面循環(huán)進度0.6m，每班生產4個循環(huán)，日循環(huán)12個，日進度7.2m，頂板管理采用自行跨落式，回采時間5.8月，工作面底板等高線標高+458～+492m，開采深度160～330m之間，平均開采深度245m。

P3綜采工作面開采煤層為山西組3#煤層，煤層厚度變化在4.24～5.0m之間，平均厚度4.55m，傾角3～7°。

3#煤屬于中等變質程度的無煙煤，低灰、低硫、高發(fā)熱量，是優(yōu)質的化工及動力用煤。煤層無爆炸性，自燃等級為Ⅲ級，屬不自燃煤層，高瓦斯礦井。

地面位置及地表現狀：位于下莊溝東側、王家莊西北方向。地面無村莊及其它永久性建筑。工作面地表地貌為低山，有基巖出露，發(fā)育有三條沖溝。

P3綜采工作面頂底板巖性：偽頂為0.30米的含炭泥巖，灰黑色，質軟，性碎，泥質結構，水平層理發(fā)育，含大量植物化石；直接頂為2.75米的泥巖，灰黑色，質軟，泥質結構，層理發(fā)育，含豐富的植物化石；老頂為4.2米的細砂巖，深灰色，中厚層，細—粉粒結構，塊狀構造，泥質膠結，質堅硬。底板為3.0米的泥巖，灰黑色，質軟，泥質結構，層理發(fā)育，含豐富植物根系化石，局部可見煤屑。

P3綜采工作面地質構造簡單，煤層總體為一向SE傾向的單斜構造，并伴有次一級的波狀起伏。煤層走向：NW～N～NE；傾向：NE～E～SE，傾角：∠2～7°。采面西南區(qū)域內發(fā)育有F3024斷層和另一小斷層。其中，F3024斷層始揭于切眼西端距切眼與303交叉點45米處，傾向80°～90°，斷距H=1.50m；小斷層揭露于303巷道回采方向244米處，走向75°，斷距0.5米。另外，根據實測資料，在回采方向（S→N）530～540米以及800米段（從切眼起算）段存在兩組橫向裂隙發(fā)育帶。

3.地表移動觀測站形式及位置

3.1 觀測線的位置

P3綜采工作面為走向長壁面,走向觀測線位置,依據煤層傾角(a=4°14’)結合埋深,計算出偏移量為20米，向東移動；由于走向比較平,傾向線位置確定于工作面中心。

3.2 觀測線的長度

從中心算起,每側為工作面內的距離，加上243.8×tg20°=88.74米，再加余留長度100米。經計算:走向長為1700米，傾向線長度為600米。

3.3 觀測點點間距

P3綜采工作面埋深為243米，依據有關規(guī)定,點間距確定為20米。

3.4 地表觀測站的標設

測量儀器為上海華測導航技術有限公司生產的X90型，采用全球定位系統(tǒng)(GPS)中的動態(tài)(RTK)技術，適時測量技術,標稱精度為:平面10毫米，高程20毫米。

本次共布設測站134個點，其中：傾向主斷面觀測線布設測點90個；走向主斷面觀測線布設測點32個；其他觀測點12個。

3.5 地表移動觀測站的觀測

觀測站觀測按內容分：全面觀測、巡視測量、定期測量、最終觀測。

第一次全面觀測在觀測站標設后10到20天開始進行。觀測方法：利用GPS動態(tài)接收技術進行。為確保觀測數據準確無誤，本次測量獨立進行2次，在不超限的前提下，取兩次結果的平均值為最終結果。

巡視測量根據井下工作面推進情況具體安排，方法GPS動態(tài)技術。

定期測量確定為每月進行2次，從控制點開始，對采空區(qū)上部的觀測點進行準確的測量，和第一次成果進行比較，確定每次的觀測工作量。

定期測量的次數:井下采煤工作面推進度每月按216m計算，井下推進月數為5.8個月，每月測量2次，加上采后穩(wěn)定約一年（每兩個月測量一次），計20次。

3.5 觀測站觀測時間

P3綜采工作面于2012年3月布置完成，經過15個月采前瓦斯預抽，2013年7月開始回采。2013年5月布設P3工作面觀測站。

2013年7月開始到2014年1月，P3觀測站共觀測12次。

4.地表移動變形動態(tài)規(guī)律

4.1 初步獲得了本地區(qū)地表移動參數：綜合邊界角76.2度；綜合移動角72度；充分采動角為70.3度。

4.2 獲得了礦區(qū)動態(tài)移動參數：超前影響角為76.2度；最大下沉速度106.6MM/D，平均最大下沉滯后角為70.3度；幾乎沒有開始階段，活躍期為49天。衰退為102天。

4.3 P3工作面開采后，地表移動變形最大值為；下沉4262MM，傾斜-47.6-63.0MM/M，曲率為-1.26-1.31MM/M2，水平移動1600MM，水平變形-42.4-+42 MM/M。

4.4 通過求參和綜合分析，最終確定參數為：下沉速度系數K=2.53。

【1】胡海峰，姬婧，李璐.礦山測量[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.

【2】編寫組.大寧煤礦生產礦井地質報告[R].長治：山西省地質勘查局二一二地質隊，2010.

【3】編寫組.煤礦安全規(guī)程（2011版）[Z].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

【4】編寫組.煤礦測量規(guī)程（2011版）[Z].北京.煤炭工業(yè)出版社，2011.

TD1

B

2095-7319（2015）02-0070-03

王云崗(1973—），男，晉城市澤州縣人，本科學歷，測繪工程師，現在晉城市礦山監(jiān)測調查測量隊工作，負責全市礦山企業(yè)資源儲量動態(tài)監(jiān)測及礦井測繪工作。從1994年7月參加工作以來，一直從事礦產資源管理、煤礦測繪工作，在礦山儲量、地質測量管理方面有多年的實踐經驗。