■郝鴻儒

（中煤集團(tuán)山西華昱能源有限公司 南陽 坡煤業(yè) 山西 朔州036900）

煤層開采在不同地層引起地表塌陷范圍研究

■郝鴻儒

（中煤集團(tuán)山西華昱能源有限公司 南陽 坡煤業(yè) 山西 朔州036900）

目前各大煤礦回采工作引起的地面塌陷范圍預(yù)測，一般巖層段按75度、表土層按45度計算，從而規(guī)劃地面建筑物的保護(hù)煤柱范圍，但通過地面巖移觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在不同地區(qū)、不同地層引起的地表塌陷范圍存在較大差異。按傳統(tǒng)意義留設(shè)保護(hù)煤柱將會有大量煤炭資源不能回收，降低了工作面及礦井回收率，造成煤炭資源浪費(fèi)，若按地面巖移觀測數(shù)據(jù)留設(shè)保護(hù)煤柱既保證了地面建筑物的安全又提高了煤炭資源回收率。

煤層開采巖移地表塌陷資源回收

1 概述

1.1 礦井概況：山西朔州山陰金海洋南陽坡煤礦北部為左云縣上張家墳長春煤礦，東部為山西山陰芍藥花煤業(yè)公司,礦井西南部為大同煤礦集團(tuán)安平煤業(yè)公司礦井。井田面積為3.9942km2，井田南北寬1.6km，東西長3.029km。屬中厚煤層，煤層穩(wěn)定，煤質(zhì)好，根據(jù)各煤層賦存條件，3-1、9-2號煤層采用普通機(jī)械化采煤法，3-2、4-2號煤層采用綜采一次采全高采煤法，4-1、6號煤層采用綜采放頂煤采煤法。

1.2 回采工作面概況：4104采面位于礦井西翼，為西翼首采工作面，走向長度為800米；傾向長度210米，開采煤層為4-1#煤層，地表為丘田溝壑，直接頂為砂質(zhì)泥巖，性脆，厚度為3.5米，上覆煤層有3-2#、3-1#煤層，上覆巖層為粉砂巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖等，本面上覆黃土層薄，僅為1米左右?；仫L(fēng)巷標(biāo)高為1326-1334米、地表標(biāo)高為1544-1541m，運(yùn)輸巷標(biāo)高為1313-1327m、地表標(biāo)高1531-1527m、平均垂深為210m。從南陽坡到五家溝礦主輸煤1302皮帶棧橋斜穿本工作面。

2 觀測方案及數(shù)據(jù)整理和分析

2.1 地表觀測點(diǎn)布置說明

由于地表從南陽坡到五家溝礦主輸煤1302皮帶斜穿本工作面，且本工作面為西翼首采工作面，為方便觀測，基準(zhǔn)點(diǎn)A選在未開拓區(qū)域，確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)A數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠；其它觀測點(diǎn)沿1302皮帶棧橋布置，共布置觀測點(diǎn)11個，覆蓋整個工作面寬度，可以達(dá)到觀測全部數(shù)據(jù)的要求。

附：地表觀測點(diǎn)布置圖：

2.2 地面數(shù)據(jù)觀測方案

地面數(shù)據(jù)觀測為定期觀測，即每4天觀測一次；遇回采工作面初次來壓或周期來壓時，加密觀測一次。

2.3 地表觀測站資料整理

（1）從2016年5月10日起到2016年8月4日止，對此地表觀測站共進(jìn)行了15次全面觀測，并進(jìn)行了資料整理分析。在傾斜觀測線上沿1302皮帶布置地面巖移觀測點(diǎn)，原始起算觀測點(diǎn)A點(diǎn)數(shù)據(jù)位于未開采區(qū)域，可以保證起算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此，以傾向觀測線的觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行分析。（2）通過作圖，求得該區(qū)域巖層移動的相關(guān)參數(shù)

2.4 地表觀測資料分析

（1）從觀測資料分析，在4104采面回采初期（該采面從5月10日開始回采），傾斜觀測線上P1點(diǎn)高程基本沒有變化，觀測點(diǎn)P2點(diǎn)高程在5月16日-5月27日變化較明顯（推測為回采工作面運(yùn)輸順槽邊緣，采煤沉降活動劇烈），觀測點(diǎn)P4、P5、P6、P7、P8高程在5月16日—6月13日變化較為明顯，觀測點(diǎn)P9點(diǎn)高程在5月16日期6月6日、6月20日—6月27日變化較為明顯，觀測點(diǎn)P11點(diǎn)高程全程變化都較為明顯。

（2）從觀測數(shù)據(jù)總體分析P1、P2、P11、P12觀測點(diǎn)位于回采工作面兩順槽對應(yīng)位置，變化較為明顯，但下沉量不大；P4-P9點(diǎn)位于采空區(qū)中間位置，在某一時間段下沉速度快，下沉量大，但某一時間段過后，下沉速度快速降低，推測為整體下沉。

（3）通過各觀測點(diǎn)下沉數(shù)據(jù)分析，井下回采煤層厚度為3.0米時，在無表土層的情況下對應(yīng)地面最大下沉量為1.8米。

（4）通過對回采對應(yīng)地面產(chǎn)生裂隙觀察及地面觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)回采工作面對應(yīng)地表影響范圍為從兩順槽向外最大偏移26米。

3 結(jié)論

（1）1、4104采面地表巖移觀測站，從2016年5月10日建站后，到2016年8月4日止，已全面觀測15次，由于走向觀測線屬半盆地觀測線，此次分析只以傾向觀測線的資料為依據(jù)。從觀測資料和下沉與變形曲線分析后得出：地表下沉為采面采動滯后35米，當(dāng)采面初次放頂后，地表很快開始出現(xiàn)裂縫并隨之開始下沉，下沉速度從1.0mm/d-7.8mm/d，最大下沉量很快達(dá)到245mm，隨著采面的繼續(xù)推進(jìn)，下沉速度不斷加快、下沉量不斷增加；當(dāng)采面推進(jìn)310m（采面推進(jìn)速度為6m/d）、回采時間達(dá)22天時，最大下沉量為1.8m；后來回采時采空區(qū)對應(yīng)地表下沉量減少，說明沉降量有一個趨于穩(wěn)定的趨勢。

（2）回采工作面一次采全高，采高為3米，由于巖層巖石為復(fù)合性結(jié)構(gòu)，沒有出現(xiàn)理論上的“三帶”，而是巖層直接斷裂，塌陷到地表，地表塌陷量達(dá)到采高的一半以上。

（3）由于區(qū)域地層結(jié)構(gòu)不同，本次觀測的最大影響范圍為26米，煤層埋深為210米，計算的巖層塌陷角為82度57分，比傳統(tǒng)意義上的塌陷角小。

綜上所述：此次觀測成果，由于受4104采面的采動影響，走向觀測線又屬半盆地觀測線，而傾斜觀測線屬全盆地觀測線，觀測的資料是可靠的、實(shí)用的，可以為本地區(qū)地面建筑物留設(shè)保護(hù)煤柱提供有力數(shù)據(jù)支持，對煤礦生產(chǎn)、資源回收有重大意義。

[1]何國清.礦山開采沉陷學(xué) [M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.1994.

[2]北京開采所編著援煤礦地表移動與覆巖破壞規(guī)律及其應(yīng)用.北京:煤炭出版社援1981援

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-74-1