張亞軍

（河南省新密市煤炭學校，河南　新密　452370）

31071綜放工作面地表移動變形實測分析

張亞軍

（河南省新密市煤炭學校，河南新密452370）

摘要煤礦井下開采范圍的不斷增加，引起上覆巖層乃至地表位移和變形，導致礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞。研究煤層開采引起的地表位移情況對地表沉陷預測和控制、“三下”壓煤回收及減輕采動損害等具有現(xiàn)實意義。分析了國投新金鄭州煤業(yè)有限公司31071綜放工作面的基本概況，采用GPSRTK補以水準測量的方法通過對地表走向與傾向36個測點的觀測，并對實測數(shù)據進行了分析，獲得了該開采條件下地表移動變形的基本規(guī)律。

關鍵詞綜放工作面；地表移動變形；實測分析

1　工作面概況

國投新登鄭州煤業(yè)有限公司（以下簡稱新登煤礦）為國投煤炭公司控股的股份制企業(yè)，設計生產能力為60萬t／年，核定年生產能力為84萬t／年，區(qū)內地形起伏不平，地勢南高北低，西高東低，總體西南高、東北低。地面高程506．2～229．3 m，相對高差276．9 m，平均坡度約3°46′。

31071綜放工作面開采二1煤層，為＋35水平31采區(qū)南翼，該工作面位于三水平采區(qū)中部，北部為三水平開拓巷，東部為31051采空區(qū)，西部為31091采空區(qū)，南部為井田邊界。工作面位置圖見圖1。

圖1　工作面位置圖

31071綜采工作面走向長1 121 m，傾斜長128 m，面積143 488 m2，井下標高＋35～－28 m，地面標高＋467．1 m。該工作面煤層厚度變化較大，在0．9～9 m，平均厚度為6．0 m，煤層傾角在1°～16°，平均傾角為8°。該面回采煤層為二1煤，黑色，金剛光澤，多呈粉狀、粒狀產出，強度低，視密度1．17～1．42 t／m3，平均視密度1．35 t／m3，真密度1．46 t／m3。煤層局部含少量結核狀硫化物，煤層頂、底板附近煤質一般較劣。煤層沉積基本穩(wěn)定，局部有薄煤帶，煤層比較松軟。

2　地表移動變形實測分析

2．1地表移動觀測站布置

為了研究該礦31071綜放工作面地表移動規(guī)律，需要根據地形地貌特征建立合適的觀測站，并按照要求設置一系列觀測點。在工作面推進過程中，定期對觀測點進行監(jiān)測，從而掌握地表移動和變形的規(guī)律。

根據31071綜放工作面地表地貌特征，研究過程中觀測站設置為剖面線狀普通地表移動測站。觀測線布置兩條，其中走向觀測線長度約為1 300 m，取22個測點；傾向觀測線長度為650 m，取14個測點，走向觀測線與傾向觀測線互相垂直且位于地表移動盆地的主斷面上。工作面測點布置示意圖見圖2。

2．2現(xiàn)場觀測情況

31071綜放工作面從2012年6月3日建立地表移動觀測站，6月8日進行第一次全面觀測，此次觀測成果作為原始數(shù)據。由于地表多丘陵、山壑，兩兩測點之間的高差比較大，且高大林木、灌木叢繁茂，故采用GPS－RTK補以水準測量的方法進行觀測，彌補各測量儀器之間的不足與限制，保證測量結果的準確性。至2012年11月30日，走向、傾向方向分別進行了7次、5次水準測量，平面測量則分別進行了10次與5次。

圖2　工作面測點布置示意圖

2．3地表移動變形數(shù)據分析

根據31071綜放工作面地表移動變形觀測站全面觀測的數(shù)據結果，按照相關方法計算測站點的下沉、傾斜、曲率變形值，其中走向及傾向下沉動態(tài)曲線、水平移動動態(tài)曲線分別見圖3～6。

圖3　31071綜放工作面地表走向下沉動態(tài)曲線圖

圖4　31071綜放工作面地表傾向下沉動態(tài)曲線圖

圖5　31071綜放工作面地表走向傾斜動態(tài)曲線圖

圖6　31071綜放工作面地表走向曲率動態(tài)曲線圖

從圖3，4中可以看出，當非充分采動時，隨著工作面的不斷推進，地表的下沉值及影響范圍越來越大。走向方向，當工作面推進至100 m時，引起了地表將近200 mm的下沉值，當推至250 m時，地表下沉值達到2 600mm，150m的推進距離使得地表下沉值增幅將近1 200%，其下沉曲線斜率較大；當工作面推進至300m時，地表下沉則為4 850 mm，50 m的推進距離使得地表下沉值增幅將近86．5%，相對增幅較??；在此過程中，地表的最大下沉點亦隨之前移，地表移動盆地范圍亦增加。傾向方向，地表的移動變形劇烈程度比走向方向有所下降，變形情況更符合一般地表移動規(guī)律，其下沉曲線斜率雖然較大，但整體變化較為均勻。同時，采空區(qū)上方的地表下沉則是因為頂板巖層的垮落以及老頂、覆巖的彎曲、移動所致。整個過程中，巖層的下沉量由下而上逐漸減小。

從圖5，6分析可知，從整體上來說，傾斜與曲率曲線符合地表移動變形的一般規(guī)律，即隨著工作面的不斷推進，地表移動盆地邊界到拐點再到最大下沉點的傾斜值先逐漸增大再減小；并且在拐點處傾斜值達到最大值，而最大下沉點處的傾斜值則為零。對于走向與傾向兩方向的曲率曲線，分別在地表移動盆地邊緣區(qū)及盆地中部出現(xiàn)了正、負曲率區(qū)，且各最大值分別在邊界點與拐點之間、最大下沉點處。

由于新登煤礦31071工作面采用綜采放頂煤工藝，開采強度較大，導致其傾斜、曲率變形值較大；且工作面上覆巖層地質結構較為復雜，煤層厚度也有較大變化，所以各曲線不夠平滑，變形值亦成跳躍式發(fā)展。曲率變形最大的特點是負曲率值將近是正曲率值的兩倍，進一步說明了地表下沉的劇烈。

由以上分析，兩條測線地表移動變形最大值見表1。

表1　走向及傾向地表移動變形最大值

3　結　論

1）分析了新登礦31071綜放工作面開采技術條件，描述了該工作面地質條件及地形地貌特征，為地表移動變形的實測研究提供了技術依據。

2）通過對觀測成果的分析，得到了31071綜放工作面地表移動變形的基本參數(shù)，繪制了走向及傾向下沉和水平移動動態(tài)曲線，得到了31071綜放工作面走向及傾向地表移動變形的最大值。

參考文獻

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中圖分類號：TD325＋．2

文獻標識碼：B

文章編號：1672－0652（2014）01－0016－03

收稿日期：2013－11－22

作者簡介：張亞軍（1976—），男，河南新密人，2013年畢業(yè)于河南理工大學，工程師，主要從事通風安全方面的研究工作（E－mail）renyao0216＠163．com

Analysis of Measured Data for Ground Movement and Deformation in 31071 Fully Mechanized Caving Face

Zhang Ya－jun

AbstractThe continuously increasing of mining range for coal mine，cause the deformation and destruction of overlying rock or even the surface，and the environment of mining area destroyed．Studying on surface displacement situation of fully－mechanized caving mining has important significance to achieve accurate prediction and control of surface subsidence，recycle the coal under“three body”and reduce the mining－induced damages．Analyzed the basic situation of 31071 fully mechanized working face．Using the methods of GPS－RTK and leveling to observe 36 measuring points and analyzed the measured data，obtained the law of ground movement and deformation in the condition of fully mechanized caving．

Key wordsFully mechanized caving face；Ground movement and deformation；Analysis of measured data