煤礦開采地表沉陷預測及其防治研究

張 深

(煤炭科學技術研究院有限公司 煤化工分院，北京 100013)

隨著我國對煤炭的需求量持續加大，使得村莊和建筑物下的煤炭開采得到了越來越多的關注。陜西某礦的4號煤儲量約為19億t，其中地表建筑物和設施下的煤炭量達到3.9億t，嚴重制約了礦井的發展。如能將此類煤炭安全合理有效的開采，能夠迫切地解決企業的資源問題，也能夠帶來顯著的經濟效益和社會效益[1-3]。

“三下”壓煤開采的開采會使地表發發生移動沉降，甚至建筑物破壞。因此，為了查明煤礦開采引起的地表沉陷規律，本文以山西某礦4號煤層為研究對象，通過地質條件分析和地表移動變形現場觀測，得出非充分采動條件下對地表的沉降規律，并通過FLAC3D模擬[4]進行驗證，并提出預防建議。研究結果可闡明煤礦工作面開采后的地表沉陷規律，為具有相似地質條件礦井的地表沉降防治提供參考。

1 煤層基本地質條件

研究礦位于陜西省昌武縣亭口市，生產能力300萬t/a，4號煤層厚度1.00～22.34 m，平均厚度9.30 m，煤炭賦存標高+390～+535 m，地面標高為+861.2～+1 078.9 m，平均埋深560～606 m，煤層傾角3°～9°，平均傾角5.5°，煤層厚度小，平均厚0.48 m，主要是泥巖或炭質泥巖，結構比較穩定，比較單一的簡單厚煤層。工作面全部采用長壁綜采放頂煤采煤法，采用全部垮落法控制頂板[5-6]。

2 地表移動現場觀測

2.1 觀測方案設計

(1)方案設計原則。煤礦地表地形復雜，高差起伏大，觀測難度較大，因此為滿足觀測要求，觀測線必須布置在地表沉陷池的主體部分，且觀測線的長度必須大于地表沉陷池的范圍。……