煤礦水平開(kāi)采地表變形監(jiān)測(cè)與分析

李玉

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 地測(cè)勘探公司，山西 大同 037003）

1 概 況

煤峪口礦井田東西寬度為6 200 m，南北長(zhǎng)度為8 500 m，井田面積為35.12 km2，井田內(nèi)可開(kāi)采煤層的埋深為357 m，目前，礦井的生產(chǎn)能力為11 Mt/a，服務(wù)年限為23.8 a。為了解工作面因開(kāi)采引起的地表變形規(guī)律，建立地表變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)采集數(shù)據(jù)和分析處理得到工作面的地表變形參數(shù)，為井下防治水和防水煤柱留設(shè)等提供重要依據(jù)[1]。

煤峪口礦14 號(hào)煤層的煤層平均厚度為2.35 m，煤層厚度變化較小，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，局部含有1～3層夾矸，巖性為泥巖，局部含有粉砂巖，煤層傾斜角度為15°。在回采范圍內(nèi)，煤層的總體構(gòu)造呈單斜構(gòu)造，在工作面內(nèi)出現(xiàn)多條小型斷層，幾乎不影響正常開(kāi)采。目前，采空區(qū)面積為6.7 km2，工作面有1 處地面塌陷，面積為3.89 km2，裂縫約90條，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。

2 地表變形監(jiān)測(cè)方法

2.1 動(dòng)態(tài)觀測(cè)站布設(shè)

根據(jù)工作面的地質(zhì)概況和地表塌陷參數(shù)，沿工作面走向和傾向方向布設(shè)2 條地表移動(dòng)觀測(cè)站，共布設(shè)控制點(diǎn)12 個(gè)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)115 個(gè)，觀測(cè)站布設(shè)如圖1 所示。在距工作面中心線(xiàn)下方36 m 的位置，沿工作面走向布設(shè)長(zhǎng)度為2 100 m 的監(jiān)測(cè)線(xiàn)，其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)71 個(gè)；在距切眼480 m，與工作面走向垂直的位置，沿工作面傾向布設(shè)長(zhǎng)度為1 320 m 的監(jiān)測(cè)線(xiàn)，其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)44 個(gè)。每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的距離為30 m，在監(jiān)測(cè)線(xiàn)的兩端，分別布設(shè)2 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和1個(gè)控制點(diǎn)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的測(cè)量頻率為1 月/次，根據(jù)1 個(gè)監(jiān)測(cè)周期獲取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)移動(dòng)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)地描述地表的變形情況[2]。

圖1 觀測(cè)站示意Fig.1 Observation station indication

2.2 實(shí)時(shí)觀測(cè)站布設(shè)

由于14 號(hào)煤層地形復(fù)雜，采用常規(guī)監(jiān)測(cè)方法較困難，為了掌握特征點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化，采用多通道拉繩變形位移監(jiān)測(cè)技術(shù)[3]，實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)塌陷區(qū)特征點(diǎn)的變形位移情況。……