村庄边界保护煤柱开采技术研究.pdf

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1、堕丝!2012-r第3期总第108期村庄边界保护煤柱开采技术研究弋伍余，张民。曹思文(兖矿集团有限公司杨村煤矿，山东兖州272118)摘要针对杨村煤矿开采村庄边界保护煤柱，利用地表移动变形预计进行方案确定，为今后进行村庄边界保护煤柱开采提供技术依据。关键词方案设计；变形预计；方案确定中图分类号：TD823．83文献标志码：A文章编号：1009—0797(2012)03—0001—03破碎、裂隙发育，地质条件较复杂。第四系厚1前言190．60—197．50m，平均194．Olin，自西向东逐渐变为了缓解目前矿井生产接续紧张局面，杨村煤厚，煤层上覆基岩为细、中粒砂岩、泥

2、岩、粉砂岩及矿计划开采3煤采区椁椤树村北部区域，该区域进粉细砂岩互层，厚度47．0283．77m。入了椁椤树村庄保护煤柱范围，且泗河流经该区域3开采方案分析西部，井下煤层的开采将会对地表村庄房屋造成一定影响。3．1煤层开采一般沉陷影响特征在煤层开采以前，煤层及其上覆岩层(覆岩)处2地质采矿条件于自然平衡状态，由于煤层的采出，覆岩失去支撑，2．1地质开采概况引起采空区顶板岩层垮落变形，依次形成垮落带、2．1．1区域位置及范围裂隙带和整体移动带，相应地面下沉，出现凹陷状该区域位于椁椤树村北边界向北400m，南至盆地，因沉陷盆地随着采煤工作面的推进而移动，307工作面塌陷

3、区，村庄内的大部分建筑物为两层故常称为移动盆地。大量煤矿观测资料证明，盆地至四层小楼，一小部分为平房。井下北临307工作的最大沉降深度、盆地内各部位的位移、变形量在面采空区，南临302工作面采空区，西到一190m水各矿区差别很大，这主要取决于开采深度、开采厚平轨道大巷。与该区域相邻的302、307工作面都已度、覆岩地层结构、岩石性质、采空区面积、采煤方回采完毕。距地表垂深为236．17—287．23m，平均法和顶板管理方法等因素。266．76m。工作面位置及村庄保护煤柱如图1所示。一般，评价地表塌陷移动变形程度的指标有：地表下沉值ram)、地表倾斜值(mm／m)、地

4、表水平移动值ram)、地表水平变形值(ram／m)和地表曲率变形瑚嘲值(1O-3／m)。对于一般村庄房屋下开采，主要评价指标有地／＼、湖嚼l《／表的下沉量(mm)、地表的水平变形量(ram／m)和地表的倾斜量(mm／m)。＼、＼l_'厂。《该区域开采深度为236．17287．23m，平均n。>266．76m，第四系冲积层厚度190．60—197．50m，平均194．01m，根据兖州矿区的观测资料，厚含水冲积层广U户詹3]3IllotlJ条件下采动地层失水引起的砂层密压和粘性土固结应是沉陷范围、幅度及速度较大的一重要因素。图1工作面位置及村庄保护煤柱3．2预测方法及计

5、算参数2．1．2地质构造3．2．1开采沉陷影响的预测方法该区域煤层厚度8．40～9．20m，平均厚度8．60m，本区域煤层的开采采用走向长壁采煤方法，垮总体趋势西部高、东部低。煤层起伏变化不大，煤层落法管理顶板，依据原国家煤炭工业局于2000年5倾角6～7。，平均6。。有一条走向近南北、倾向月煤行管字[2000]第81号文颁发的《建筑物、水体、西、落差14m的断层，延伸整个区域，断层附近煤层铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下煤矿现代化2012年第3期—称“规程”)，应用概率积分法数学模型进行地表移作面开采后的地表移动变形情况；动变形预测计算。(2)桴椤树村

6、边界煤柱区域限厚5．5m开采后根据“规程”概率积分法的地表移动变形计算的地表移动变形情况；公式：(3)椁椤树村边界煤柱区域限制采宽100m工作面开采后的地表移动变形情况。下沉w()：f。dk3．3．1地表移动变形计算结果、／百L}(1)设计采宽170m工作面开采后的地表移动倾斜i(x)：。【_J变形情况见表2、表3。r表2工作面后开采地表移动变形最大值曲率K(x)=w}并采区域最大下沉(mm)最大倾：~t(mm／m)最大水平变形(mm，m)。采OO。一f＼水平移动U(x)=bW·e”表3工作面后开采村庄移动变形最大值水平变形e(x)=一21T—w-一(})‘e一r式

7、中：X一计算点的坐标，m；坐标原点为计算边界(2)设计工作面限厚5．5m开采后的地表移动(考虑拐点偏距)在地表的投影。移动和变形的最大变形情况见表4、表5。值及其位置：表4工作面限厚5．5m开采地表移动变形最大值最大下沉值W~m=qm·cos0【，mm；位置：x=∞1开采区域最大下沉(rm)最大倾斜(mm／m)最大水平变形(mm／m)313面限厚5．5m700035．016．0最大倾斜值i，mm／m；位置：x：0lrl表5工作面限厚5．5m开采村庄移动变形最大值最大曲率值1．52，10-3／m；位置：x=±0．4r}rl最大水平移动值um=b·W，mm；x=0l