礦井開采對地面廠房影響分析

摘 要：通過地表移動變形計算，得出地面廠房受開采影響情況，并與實際觀測數(shù)據(jù)對比，判斷移動變形是否結(jié)束。

關(guān)鍵詞：地表移動變形；廠房；影響分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.063

1 問題的提出

琿春市天盛墻體材料有限責(zé)任公司磚廠生產(chǎn)車間自2014年以來，開始出現(xiàn)墻體開裂、基礎(chǔ)下沉等情況。由于該廠房位于英安煤礦井田范圍內(nèi)，廠房附近近3年內(nèi)均有采區(qū)開采，判斷該廠房出現(xiàn)的墻體開裂、基礎(chǔ)下沉等情況是由礦井開采造成。為了解和掌握廠房受開采的影響程度和影響延續(xù)時間，本文綜合應(yīng)用地表移動與變形理論，對礦井正常開采時地表移動與變形進行了預(yù)計，同時與實際觀測數(shù)據(jù)對比，判斷移動變形是否結(jié)束。

2 地質(zhì)采礦條件

英安煤礦內(nèi)發(fā)育的琿春組煤系地層厚度120m～860m，平均厚度540m?？刹擅簩?5層，可采煤層總厚度21.52m，平均厚度3.53m，煤層單層厚度0.8m～3.70m，平均厚度1.05m，可采煤層含煤系數(shù)為3.98%。

礦井各煤層頂、底板和井巷圍巖均為不穩(wěn)定的軟巖，頂板不穩(wěn)定，底板和井巷易變形，礦井工程地質(zhì)條件屬于軟弱巖層為主的復(fù)雜型礦床。

礦井為三條斜井開拓方式，采煤方法為傾斜長壁式后退式，采用綜合機械化采煤工藝。

3 地表移動變形預(yù)計對象及范圍

（1）預(yù)計對象。預(yù)計對象為磚廠生產(chǎn)車間，廠房結(jié)構(gòu)為輕鋼結(jié)構(gòu)、磚圍護，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，廠房長度165.7m、寬度60.8m。

（2）預(yù)計范圍。預(yù)計開采影響的井下范圍為廠房附近近3年的開采工作面，三個工作面分別是：12801工作面、83201工作面、83301工作面。

4 地表移動和變形預(yù)計

地表移動和變形預(yù)計采用 “三下”開采規(guī)程中給出的任意剖面上地表移動和變形的概率積分公式。

將三個采煤工作面按移動和變形計算數(shù)學(xué)模型的要求，用割補的劃分為3個矩形開采塊段，稱其為等價采面，在此基礎(chǔ)上按現(xiàn)采面附近的地質(zhì)、采礦條件（煤層傾角、采深等）推算上述3個等價采面的參數(shù)。地表移動參數(shù)用類比法參照“三下”開采規(guī)程選取。

地表移動計算按概率積分公式及上述選擇的參數(shù)，借助編制的專業(yè)程序進行。本次計算的3個采煤工作面已開采結(jié)束，因此以計算了3個采煤工作面開采疊加影響，繪制沿廠房4面墻體的移動變形曲線剖面圖，同時計算了廠房4個角點沿長軸與短軸兩個方向的移動變形值。4個角點移動變形值見表1。

廠房長軸方向2、4角點墻體的移動變形曲線見圖1。

5 廠房下沉值觀測與預(yù)測值對比分析

廠房4號角點各月份觀測值見表2。

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，2月累計下沉量為0.254m，3月累計下沉量為0.359m，4月累計下沉量為0.403。根據(jù)地表移動變形預(yù)計計算結(jié)果，4號角點最終下沉量為0.528m，剩余下沉量為0.125m。

根據(jù)觀測結(jié)果分析，3月份為地表移動活躍期，4月份已進入衰退期，按4月份下沉速度計算，估算剩余下沉?xí)r間約為3個月。

6 結(jié)論

（1）根據(jù)地表移動變形預(yù)計結(jié)果，該廠房受開采損害較大，最終可達Ⅳ級變形，故廠房磚墻出現(xiàn)多條裂縫，與實際基本吻合。

（2）預(yù)計廠房最大下沉值約為0.528m，廠房剩余下沉量≤0.125m，預(yù)計地表移動變形仍可延續(xù)3個月左右時間。建議對廠房移動變形觀測繼續(xù)進行，如連續(xù)6個月下沉值不超過30mm時，可認(rèn)為地表移動期結(jié)束。

參考文獻：

[1]劉寶琛，廖國華.煤礦地表移動的基本規(guī)律[M].北京：中國工業(yè)出版社，1965.

[2]國家煤炭工業(yè)局制定.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

作者簡介：石振東（1982-），男，吉林長春人，本科，工程師，研究所所長，副主任，主要從事礦井設(shè)計及 “三下”開采設(shè)計。endprint