□王云岗
(晋城市矿山检测调查测量队,山西 晋城 048000)
大宁煤矿地表移动参数测定与研究
□王云岗
(晋城市矿山检测调查测量队,山西 晋城 048000)
煤矿井工采出煤炭后,会引起地表移动,出现塌陷区。对采煤工作面地表移动参数测定,并对保安煤柱设计参数选择进行论证,是每个生产矿井必需的地质技术参数。本文对大宁煤矿P3综采工作面地表移动参数测定。
地表移动观测站;移动参数;观测
晋城市含煤面积4654.4km2,占全市总面积的49.01%,煤炭资源总量45.880Gt。现有煤矿138座,全部实现综合机械化开采,生产能力13785万吨/年。煤矿地表建筑物、井筒及工业广场若煤柱留设过大,压煤量就过多;而煤柱留设过小,则不能保证建筑物或开采的安全,因此,各矿应开展采煤观测工作,以掌握地表与岩层移动的基本规律。
本文以大宁煤矿P3工作面为例,进行地表移动参数测定与研究。
晋城市大宁煤矿,生产能力400万吨/年。井田南北宽4~6km,东西长5~12km,井田面积38.8225km2。
截止2014年11月,3号煤层可利用部分资源/储量21219万吨,15号煤层保有资源/储量14149万吨。
2.1 地质采矿概况
P3综采工作面采用大采高支架一次采全高,实际采厚约为4550mm,工作面走向长1262m,采面宽度215m。生产采用“四六”作业制度,每天三班生产一班检修。工作面循环进度0.6m,每班生产4个循环,日循环12个,日进度7.2m,顶板管理采用自行跨落式,回采时间5.8月,工作面底板等高线标高+458~+492m,开采深度160~330m之间,平均开采深度245m。
P3综采工作面开采煤层为山西组3#煤层,煤层厚度变化在4.24~5.0m之间,平均厚度4.55m,倾角3~7°。
3#煤属于中等变质程度的无烟煤,低灰、低硫、高发热量,是优质的化工及动力用煤。煤层无爆炸性,自燃等级为Ⅲ级,属不自燃煤层,高瓦斯矿井。
地面位置及地表现状:位于下庄沟东侧、王家庄西北方向。地面无村庄及其它永久性建筑。工作面地表地貌为低山,有基岩出露,发育有三条冲沟。
P3综采工作面顶底板岩性:伪顶为0.30米的含炭泥岩,灰黑色,质软,性碎,泥质结构,水平层理发育,含大量植物化石;直接顶为2.75米的泥岩,灰黑色,质软,泥质结构,层理发育,含丰富的植物化石;老顶为4.2米的细砂岩,深灰色,中厚层,细—粉粒结构,块状构造,泥质胶结,质坚硬。底板为3.0米的泥岩,灰黑色,质软,泥质结构,层理发育,含丰富植物根系化石,局部可见煤屑。
P3综采工作面地质构造简单,煤层总体为一向SE倾向的单斜构造,并伴有次一级的波状起伏。煤层走向:NW~N~NE;倾向:NE~E~SE,倾角:∠2~7°。采面西南区域内发育有F3024断层和另一小断层。其中,F3024断层始揭于切眼西端距切眼与303交叉点45米处,倾向80°~90°,断距H=1.50m;小断层揭露于303巷道回采方向244米处,走向75°,断距0.5米。另外,根据实测资料,在回采方向(S→N)530~540米以及800米段(从切眼起算)段存在两组横向裂隙发育带。
3.1 观测线的位置
P3综采工作面为走向长壁面,走向观测线位置,依据煤层倾角(a=4°14’)结合埋深,计算出偏移量为20米,向东移动;由于走向比较平,倾向线位置确定于工作面中心。
3.2 观测线的长度
从中心算起,每侧为工作面内的距离,加上243.8×tg20°=88.74米,再加余留长度100米。经计算:走向长为1700米,倾向线长度为600米。
3.3 观测点点间距
P3综采工作面埋深为243米,依据有关规定,点间距确定为20米。
3.4 地表观测站的标设
测量仪器为上海华测导航技术有限公司生产的X90型,采用全球定位系统(GPS)中的动态(RTK)技术,适时测量技术,标称精度为:平面10毫米,高程20毫米。
本次共布设测站134个点,其中:倾向主断面观测线布设测点90个;走向主断面观测线布设测点32个;其他观测点12个。
3.5 地表移动观测站的观测
观测站观测按内容分:全面观测、巡视测量、定期测量、最终观测。
第一次全面观测在观测站标设后10到20天开始进行。观测方法:利用GPS动态接收技术进行。为确保观测数据准确无误,本次测量独立进行2次,在不超限的前提下,取两次结果的平均值为最终结果。
巡视测量根据井下工作面推进情况具体安排,方法GPS动态技术。
定期测量确定为每月进行2次,从控制点开始,对采空区上部的观测点进行准确的测量,和第一次成果进行比较,确定每次的观测工作量。
定期测量的次数:井下采煤工作面推进度每月按216m计算,井下推进月数为5.8个月,每月测量2次,加上采后稳定约一年(每两个月测量一次),计20次。
3.5 观测站观测时间
P3综采工作面于2012年3月布置完成,经过15个月采前瓦斯预抽,2013年7月开始回采。2013年5月布设P3工作面观测站。
2013年7月开始到2014年1月,P3观测站共观测12次。
4.1 初步获得了本地区地表移动参数:综合边界角76.2度;综合移动角72度;充分采动角为70.3度。
4.2 获得了矿区动态移动参数:超前影响角为76.2度;最大下沉速度106.6MM/D,平均最大下沉滞后角为70.3度;几乎没有开始阶段,活跃期为49天。衰退为102天。
4.3 P3工作面开采后,地表移动变形最大值为;下沉4262MM,倾斜-47.6-63.0MM/M,曲率为-1.26-1.31MM/M2,水平移动1600MM,水平变形-42.4-+42 MM/M。
4.4 通过求参和综合分析,最终确定参数为:下沉速度系数K=2.53。
【1】胡海峰,姬婧,李璐.矿山测量[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.
【2】编写组.大宁煤矿生产矿井地质报告[R].长治:山西省地质勘查局二一二地质队,2010.
【3】编写组.煤矿安全规程(2011版)[Z].北京:煤炭工业出版社,2011.
【4】编写组.煤矿测量规程(2011版)[Z].北京.煤炭工业出版社,2011.
TD1
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2095-7319(2015)02-0070-03
王云岗(1973—),男,晋城市泽州县人,本科学历,测绘工程师,现在晋城市矿山监测调查测量队工作,负责全市矿山企业资源储量动态监测及矿井测绘工作。从1994年7月参加工作以来,一直从事矿产资源管理、煤矿测绘工作,在矿山储量、地质测量管理方面有多年的实践经验。