复采工作面地表移动规律初探

甘圣丰 王金宁

摘 要：文章通过利用GPS技术对百善煤矿复采工作面地表移动监测分析，初步掌握复采条件下的地表移动规律，从而更有效地为矿区征迁工作提供指导。

关键词：GPS技术；复采；地表移动

百善煤矿资源储量较少，经过30余年的大规模开采，资源几近枯竭。复采将成为回收煤炭资源并延长矿井服务年限的一种尝试。矿区以前建立观测站所求得的地表移动参数均为工作面初次回采下的观测成果，对复采工作面造成的地表移动变形已不适用，所以需在复采工作面上建立地表移动观测站，通过观测求取复采情况下地表移动与变形的参数，为今后矿区征迁复垦工作提供指导。

FC635工作面（见图1）相应地表标高为+29m。该面走向长约324m，倾斜宽60～128m，分复采和残采两个部分，其中复采部分平均遗煤厚度1.0m，可采面积22641m2，残采部分平均煤厚2.6m，可采面积4009m2，两部分总共地质储量4.9万吨。煤层赋存趋势为风巷高，机巷低，煤层底板标高为-185.1m～-224.8m，煤层倾角5°～25°。

1 方法的选择

FC635工作面为皖北煤电公司及百善矿第一个复采工作面，回采后重新造成地表农田、建筑物和鱼塘塌陷。那么如何测量地表移动情况？

在矿山地表移动与变形观测研究中，传统的方法是定期地用水准仪测量高程，用全站仪测定点位坐标，但其工作效率低，工作量大，且有一定的局限性[1]。而GPS定位技术具有观测迅速、自动化程度高、测站间无需通视、能够全天候观测，能同时测定点的坐标和高程等优点，故此次观测工作采用新型GPS定位观测地表移动变形规律，工作的基本内容就是定期、重复测定工作测点在采动过程中的变化情况，主要是地表沉降情况。此次建站采用GPS地表直接定位测站，并采集原始数据。外业采用南方灵锐S86RTK，即利用新型GPS技术采集测点的数据（坐标和高程），内业通过计算机输出，再进行观测资料的计算及整理工作。

2 测线布置

本观测站（部分见图1）是百善矿首个复采地表移动观测站，走向观测线横穿鱼塘后沿着路向东南方向延伸，倾向观测线设置为半盆地观测线，在下山方向一侧，观测线控制点在距工作面切眼及收作线190m外；走向观测线直线长度为680m，倾向观测线直线长度为400m。测点总数50个。

3 数据分析

FC635工作面为不规则工作面，平均推进1.8-3.6m/d，工作面回采期间每周观测两次，在进入地表移动的活跃期后两天观测一次，观测结果如下：

3.1 工作面回采28m时，地表开始移动和变形。

3.2 工作面回采过程中，走向主断面最大下沉值为0.97m，主断面在倾向方向上最大下沉了0.17m（参见下表及相应下沉曲线）。

3.3 工作面回采42m时，工作面切眼西北方向55m处房屋围墙出现裂缝，回采至85m时，裂缝宽度不再增加。

4 地表移动变形规律及特点

根据实测数据，得出如下复采工作面的岩移规律及特点：

4.1 工作面地表移动下沉速度与采深、采高的关系

地表移动变形、下沉的速度与采高成正比，与采深成反比，复采635工作面平均采深超过228m，平均采高1.6m，采深与采高比大。再加上该面顶板已经受过一次采动破坏，故地表下沉速度较缓，持续时间较短，最大下沉速度为24mm/d。

4.2 工作面地表移动下沉影响因素

初次回采后，上覆岩层的岩体遭到破坏，地表与岩层移动历经冒落、弯曲、下沉，沿层面的滑动等形式，顶板整体已经被破坏，残采的煤层厚度小，由于初次回采距今已三十余年，岩层“三带”已经得到充分发展，复采后，岩层移动下沉过程中产生的离层裂隙比初次回采时小，结果是工作面地表最大下沉量小于采高的数值，下沉系数为q=0.57。

4.3 工作面回采结束两个月后地表移动趋于稳定，最大超前影响距为80m左右。

5 结束语

使用GPS技术比传统的全站仪、水准仪建站有快速、高效、灵活优势，因不需要在地表埋设基桩，对农田破坏少，大大降低建站成本，并避免因埋设基桩和损坏青苗而造成的地矿矛盾，减少观测站建站和观测费用30万元。

另外，本次倾向观测线布置偏少，复采面本身也不规则，后期由于煤层薄提前收作，对复采时造成的地面影响结论可能有一定的误差，需要以后再深入研究。由于本人水平有限，不足之处肯定很多，敬请专家批评指导。

参考文献

[1]狄乾生，隋旺华，黄山民.开采岩移动工程地质研究[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.

作者简介：甘圣丰（1971-），男，安徽舒城人，副高级职称，1994年毕业于淮南矿业学院并获得学士学位，现在皖北煤电公司百善煤矿工作。