嵩山煤礦關(guān)于趙城區(qū)域地表巖移沉降的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

河南煤化集團(tuán) 永華能源嵩山煤礦 鄒雨霖

隨著嵩山煤礦2204綜采工作面的推進(jìn)，即將推進(jìn)至趙城水庫(kù)附近下部，有可能對(duì)趙城水庫(kù)附近農(nóng)田及其他設(shè)施產(chǎn)生影響。因此，必須加強(qiáng)對(duì)趙城附近區(qū)域進(jìn)行地表巖移沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。本文，筆者依據(jù)在趙城區(qū)域設(shè)置不同的沉降觀測(cè)點(diǎn)，結(jié)合下沉活躍情況按周期進(jìn)行沉降觀測(cè)，采取了計(jì)算比較相對(duì)高差位移的方法。

一、2204工作面地質(zhì)采礦條件

2204 工作面北臨2202 工作面采空區(qū)，東部、西部及北部皆無(wú)采動(dòng)影響，無(wú)村莊保護(hù)煤柱。本煤田可采煤層為二1煤層，2204工作面上方表土層厚度平均為84 m，工作面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，形狀規(guī)整，受外界影響因素相對(duì)較少，但由于上方為趙城水庫(kù)，地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)相對(duì)較難。夏季雨水相對(duì)較多，表土遇水較黏，對(duì)外業(yè)觀測(cè)有一定影響，冬季凍土層較薄。

二、巖移沉降觀測(cè)線位置的確定

1.設(shè)計(jì)參數(shù)的選取。為準(zhǔn)確反映地表巖移情況，觀測(cè)線應(yīng)設(shè)置在能夠達(dá)到充分采動(dòng)的地表移動(dòng)盆地的主斷面上，故根據(jù)臨近礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律選用設(shè)計(jì)參數(shù)。各參數(shù)的選取：上山移動(dòng)角γ=75°，上山移動(dòng)角的修正值△γ=20°，下山移動(dòng)角β=78°-0.6 α，下山移動(dòng)角的修正值△β=15°，走向移動(dòng)角δ=75°，走向移動(dòng)角的修正值△δ=20°，最大下沉角θ=90°-0.4α，松散層移動(dòng)角ψ=45°。

2.傾斜觀測(cè)線位置的確定。用公式：

公式（1）中，δ為走向移動(dòng)角，△δ為走向移動(dòng)角的修正值，H0為回采工作面平均開(kāi)采深度，H 為松散層厚度，Ψ為松散層移動(dòng)角。參數(shù)根據(jù)臨近礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律選用：

D2≥0.7H0=0.7×339=237.3 m。

為保證觀測(cè)線設(shè)在移動(dòng)盆地主斷面上（因受趙城水庫(kù)影響），D2取267 m，即停采線向開(kāi)切眼方向偏移267 m為傾向觀測(cè)線位置。

3.走向觀測(cè)線位置的確定。根據(jù)一般規(guī)律為使走向觀測(cè)線建立在主斷面上，用經(jīng)驗(yàn)公式：

公式（2）中，α為為煤層平均傾角，θ為為最大下沉角，k 為為系數(shù)，k取0.4，α取15°，代入公式θ=84°。

由公式OM=H0×cotθ=423×cot84°=44.213 m，取OM=44 m，OM為沿傾斜方向從工作面中心平移的距離，即為走向觀測(cè)線位置。

4.觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定。傾斜觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定：

取825 m。

5.走向觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定。由于走向觀測(cè)線受地理?xiàng)l件限制，故布設(shè)半條觀測(cè)線：

取700 m。

6.地表巖移觀測(cè)站如圖1所示。

圖1 地表巖移觀測(cè)站

三、巖移觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)目及密度的確定

在采動(dòng)過(guò)程中，需要定期觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的空間位置，以反映地表點(diǎn)的移動(dòng)情況。因此，測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)深度應(yīng)在本地區(qū)凍土深度以下0.5 m，并保證它和土層密實(shí)固結(jié)，以使測(cè)點(diǎn)和地表一起移動(dòng)。因本地區(qū)開(kāi)采深度較深（平均深423 m），則各觀測(cè)點(diǎn)的間距為30 m。根據(jù)觀測(cè)線的長(zhǎng)度可以在工作區(qū)域內(nèi)傾向觀測(cè)線上設(shè)置測(cè)點(diǎn)27個(gè)，依次編號(hào)為Q1，Q2，…，Qn。在走向觀測(cè)線上設(shè)置測(cè)點(diǎn)23個(gè)，依次編號(hào)為Z1，Z2，…，Zn。

四、沉降觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)

在觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)好10～15 d、點(diǎn)位固結(jié)之后，首先進(jìn)行觀測(cè)站控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間的聯(lián)測(cè)，以確定控制點(diǎn)的平面位置和高程。然后再根據(jù)它來(lái)測(cè)定工作測(cè)點(diǎn)的平面位置。連接測(cè)量可按定向基點(diǎn)的測(cè)量精度（點(diǎn)位誤差小于7 cm）要求進(jìn)行。觀測(cè)線工作測(cè)點(diǎn)的平面位置，從已知坐標(biāo)的控制點(diǎn)，按5 導(dǎo)線測(cè)量的精度要求確定。

五、觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)布設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行周期觀測(cè)，并將各次觀測(cè)的記錄結(jié)果檢查無(wú)誤后，進(jìn)行閉合差測(cè)量，得出各測(cè)點(diǎn)的高程，然后計(jì)算個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的沉降移動(dòng)量，確定2204綜采工作面回采期間對(duì)趙城水庫(kù)區(qū)域產(chǎn)生的影響大小、范圍等，根據(jù)成果數(shù)據(jù)及時(shí)制定相應(yīng)的措施。