地表沉陷观测 利用地表移动观测站确定地表移动的主要参数



     1、概述

  151302综采工作面开采太原组15号煤层,地面标高792.5—875.5m。工作面走向长850.4米,采面宽度为180.6米,工作面底板标高为612—649m。工作面盖山厚度为162—266m。工作面呈一单斜构造,位于多个向背斜之间,起伏较大,中部低,切眼巷及设计停采线处较高,煤层倾角3--10°,平均6°左右。工作面1513023巷距切中613—647m处,坡度达到17°左右。

  2、测区已有资料

  本测区现有中国矿大2007年实测的《晋城矿区三等控制网测定成果表》(矿区独立坐标系,1.5°带投影,中央子午线112°30′;高程为1956年黄海高程系)。

  3、GPS控制测量

  地面联测采用GPS定位仪按D级精度静态测量要求进行。GPS控制网共布设平面控制点20个。

  4、观测站设计

  根据该区域的井上下实际情况,采用剖面线状观测站,共设置3条观测线,一条半走向观测线和两条全倾向观测线。倾向线布设在靠近采空区走向中央靠近切眼一侧。

  走向观测线位置及长度确定:

  走向观测线位置。由于151302工作面属于近水平煤层,因此地表移动盆地走向主断面位于采空区中心上方。

  走向观测线长度确定。由于布设半条走向观测线,因此观测线的长度按下式计算:AB=H0cotψ3+H0cotδ0+d式中,H0—平均开采深度,m;ψ3—走向充分采动角;δ0—走向综合边界角;d—走向线超过倾向线间的距离。考虑到走向线与倾斜线的交点向外延长13个测点,取16个测点距,为240m。煤柱一侧走向观测线最外点距离工作面开切眼的距离为:AC=H0cotδ0 =195*cot450+135=330m

  采空区一侧走向观测线最外点距离工作面开切眼的距离为:

 地表沉陷观测 利用地表移动观测站确定地表移动的主要参数
  CB= H0cotψ3+d=195*cot500+195=259m则走向观测线全长:AB=330+259+240=829m。实际取840m。

  倾向观测线位置及长度确定:

  倾斜观测线位置确定。倾向观测线距离开切眼边界的距离为:

  CD= H0cotψ3=195*cot500=164m

  为了保证使倾向线位于盆地平底部分,取距开切眼为180m。

  根据151302工作面井上下实际情况,布置两条倾向观测线,第一条倾向线和第二条倾向线间隔取60m。

  倾斜观测线长度确定。倾斜观测线最外点距离工作面上山边界的距离为:183*cot45°=183m;倾斜观测线最外点距离工作面下山边界的距离为:215*cot45°=215m;观测长度为:183+215+182=580m,实际取600m。

  测点数确定。为了以大致相同的精度求得移动变形及其分布规律,一般工作测点采用等间距,间距的大小与开采深度有关。本区开采深度为大于200m左右,根据《规程》取点间距为15m。

  根据以上计算的观测线长度和确定的点间距,在附图一上进行了观测站的详细布设,得到各测线的点数见表3-1。

  为了便于观测,在测线两端设置控制点,控制点点间距离为50m。对于走向观测线在一端设置3个控制点,对于倾斜观测线,在两端各设置2个控制点,其控制点数见表3-1, 3条观测线共需测点147个。

  观测方法:

  连接测量:选择采区周围的两个四等控制点,布设5"激光测距导线或采用GPS进行观测站控制点连接测量。

  高程测量:由于本区为山区,地形复杂,不便于采用水准测量,采用三角高程测量代替水准测量。三角高程测量应采用不低于J6的全站仪以两个测回测竖直角,往返测量高差的允许互差Δh按下式计算:Δh=8+0.1L,mm L—两点间的水平距离,m。

  观测站全面观测和日常观测的观测次数和精度要求按《煤矿测量规程》中的有关规定执行。

  结论:

  通过对古书院矿151302工作面地表移动观测站大量实测资料的整理、计算和分析,获得了主要以下结论:

  总体来看,151302地表移动观测站获得了本区地表移动盆地的综合边界角、综合移动角、充分采动角等参数,这些参数具有如下变换规律:a)走向综合边界角52.94o,下山综合边界角46.98o,上山综合边界角46.86o,走向综合移动角75.11o,下山综合移动角71.16o,上山综合移动角75.48o;b)最大下沉角为89.73o;c)走向充分采动角为76.03o。

  获得了本区地表移动盆地的基岩边界角、基岩移动角等参数,这些参数具有如下变换规律:走向基岩边界角52.94o,下山基岩边界角46.98o,上山基岩边界角46.86o,走向基岩移动角75.11o,下山基岩移动角71.16o,上山基岩移动角75.48o;松散层移动角建议采用40o。

  获得了矿区动态移动参数:a)超前影响角为69.71o;b)最大下沉速度变化在100.86~119.44mm/d,平均为110.15mm/d,平均最大下沉速度滞后角为85.35o;c)几乎没有开始阶段,平均活跃期为85.5天。

  151302工作面开采后,地表移动变形最大值为:下沉2053mm,倾斜29.70mm/m,曲率为-1.26~0.89mm/m2,水平移动1213mm,水平变形-13.89~11.38mm/m。

  不同坡度对地表移动变形的影响不同,在进行地表移动预测和留设各类保护煤柱时,应考虑不同坡度的影响。在类似采矿、地质、地形情况下,建议松散层移动角取40o。

  按裂缝角留设,建议采用:走向基岩裂缝角、上山基岩裂缝角为62o;下山基岩裂缝角为59o。地表建筑物出现轻微的裂缝、损害,基本可以不进行维修。

  

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