袁庄矿地表岩移观测及影响范围预计

　　摘要：根据袁庄矿遗留下来的地表岩移观测资料进行分析，验证淮北矿区普遍使用的地表岩移参数。以便更加准确的预计井下采掘活动对地面的影响范围，进而对袁庄矿区地面村庄保护煤柱的留设提出合理建议。以达到即要保证有效保护地面村庄又要尽可能的少留煤柱，多回收煤炭资源。
　　关键字：岩移观测；地表塌陷；保护煤柱
　　
　　伴随煤矿的生产，地表的塌陷成为必然。而由地面塌陷其引起的村庄搬迁、经济补偿及环境治理等各项问题都与煤矿生产经营密切相关。因此，为了更好的为煤矿生产经营和矿区地面规划建设服务，搞好矿区地表岩移观测及影响范围预计是非常有必要的。
　　1、概述（论文格式）
　　袁庄煤矿自1959年投产之今，已连续生产52年，主采煤层31煤层回采接近尾声，采场委缩。地面村庄搬迁滞后，已严重影响生产接替。Ⅳ3128工作面布置好后，就因地面牛眠村搬迁工作滞后，导致该工作面回采150m后，提前收作，打乱原有接替计划，造成生产被动，接替紧张。同时，随着32煤、4煤及6煤的开采，地表受重复采动影响，塌陷程度将有所增加。同时，部分已治理塌陷区又将面临再次沉降。为了准确设立各种地面建筑的保护煤柱，即要保证安全，又要尽可能的少留煤柱。为了更好的为煤矿生产经营和地面建设规划服务，对矿区地表岩移观测及采掘活动影响范围进行预计势在必行。
　　2、袁庄矿地表岩移观测
　　2.1地表岩移的形成
　　煤矿生产以采出天然赋存的煤炭资源为最终目的。袁庄煤矿以立井方式开采，采掘作业均在井下进行。随着生产的进行，煤炭被采出，在采空区周围的岩层中会发生一系列较为复杂的移动和变形。根据采矿的需要，将上覆移动稳定后的岩层大致分为冒落带、裂隙带（或断裂）带，弯曲带（或整体移动带）。其中弯曲带具有如下特点：
　　⑴弯曲带内岩层在自重力作用下产生层面法向弯曲，在水平方向上处于双向
　　受压缩状态，压实程度较好。
　　⑵弯曲带内岩层的移动过程是连续而有规律的，并保持其整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂缝。在竖直面内，各部分的移动值相差很小。
　　⑶弯曲带的高度主要受开采深度的影响。当采深很大时，裂隙带不会达到地表，地表的移动和变形相对比较平缓。有时地表也会产生一些由于拉伸引起的裂缝，但这些裂缝均上大下小，到一定深度自行闭合消失。
　　当采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表，地表从原有标高向下沉降，即所谓的地面沉降或地面塌陷。地表移动的过程中，改变了地表原有的形态，引起了高低、坡度及水平位置的变化。因此，对于影响范围内的道路、管路、河渠、建筑物、生态环境等都带来了不同程度的影响。
　　2.2地表岩移观测及资料分析
　　袁庄矿区，井田地势平坦，无基岩出露，全区均被第四系覆盖，冲击层厚度29.8～66.8m，平均厚度44.2m。地表标高+32m～+36.4m。袁庄矿多年来以回采主采煤层31煤层为主，31煤层全区可采，煤层稳定，平均煤厚2m。袁庄矿区井田范围大，无大型地质构造，且采深和采厚的比值较大，除个别边缘块段外，全矿区范围内，采深和采厚比值均大于30，故袁庄矿区，地表移动和变形在空间和时间上，是连续、渐变的，具有明显的规律性。袁庄矿区第四系松散层主要为粘土、粘土质砂及砾石层，各地厚度不一。松散层塑性小，当地表拉伸变形值达2~3mm/m时，地表就会产生裂隙。
　　表1：
　　水平 标高(M) 采深(m) 采厚(m) 采深/采厚
　　Ⅰ -17～-150 53～186 2 27~93
　　Ⅱ -150～-290 186～326 2 93~163
　　Ⅲ -290～-450 326～486 2 163~243
　　Ⅳ -450～-620 486～656 2 243~328
　　
　　袁庄矿Ⅲ3193工作面于1993.7月收作，为观测该工作面回采引起的地表岩移，袁庄矿特请当时淮北矿务局地质勘探队对你该处进行观测。1992年1月对立观测站，并进行第一次观测，随后每月观测一次，观测结果如表2：
　　此次观测，不足之处在于，仅观测了观测点的标高值变化，未观测测点平面位移值。
　　1、根据此次观测数据，绘制观测剖面图及各点沉降剖面图（图1）。
　　2、根据观测剖面，确定地表移动盆地的最外边界。这个边界由通常是由仪器观测确定，考虑到仪器观测误差，取下沉量10mm的点为边界点，由此确定下沉边界。
　　3、根据观测剖面，确定移动盆地的危险移动边界。在实际生产中，具有实际指导意义的为移动盆地的危险移动边界。移动边界是以盆地的地表移动与变形对建筑物有无危害划分的边界。目前，我国采用的一组临界变形值是：I＝3mm/m，ε＝2mm/m，k＝0.2mm/m2，这一组临界变形值是以普通砖瓦结构的建筑作为测试对像获得的参数。
　　目前我矿在计算地表塌陷预计时，所取各参数如下：
　　基岩移动角β＝75°－0.7α
　　γ＝75°(袁庄矿煤层为缓倾或中倾为层，忽略α影响)
　　松散层移动角φ＝45°
　　从实测岩移剖面来看，按此参数计算结果，保险系数偏大。可以用于指导安全生产。
　　4、确定袁庄矿区的最大下沉角。所谓的最大下沉角θ，就是在倾斜主断面上，由采空区的中点和地表移动盆地的最大下沉点的连线与水平线之间在煤层下山方向一侧夹角。θ值的大小，与煤层上覆岩层岩性及煤层倾角大小有关，其中上覆岩层岩性为主要控制因素。在倾斜和缓倾斜煤层条件下，θ值随煤层倾角的增大而减小。一般可用下式表示：
　　θ＝90°－kα
　　其中，k—与岩性有关的系数
　　根据此次观测的主剖面，最大下沉角约78°,大于76.5°,既
　　θ>90°－0.6α，
　　θ≈90°－0.55α，
　　k∈(0.5~0.6)
　　由次可知，袁庄矿区上覆岩层属于软弱岩层，这于袁庄矿区综合地质情况相吻合。因此，其它与地表岩性相关的参数，在无实测资料的情况下，可以按照软弱岩性取经验参数。

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