煤矿区采动损害等级分布综合绘制研究.pdf

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1、弟1期矿山测量NO．12014年2月MINESURVEYINGFeb．2014doi：10．3969／j．1ssn．1001—358X．20l4．u1．19煤矿区采动损害等级分布综合绘制研究术张国俊，郭永亮，杨可明，侯耀翟(1．神华蒙西煤化股份有限公司棋盘井煤矿，内蒙古鄂尔多斯016100；2．神华神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿，内蒙古鄂尔多斯017200；3．中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083)摘要：煤矿地下开采引发的地表沉陷是一种严重的矿山地质灾害，对其进行深入研究可有效减少开采损害。文中基于煤矿井下工作面开采实例及

2、概率积分法地表移动变形预计结果，利用GIS技术对煤矿山采动损害等级分布制图进行研究，实现了水平变形、倾斜和曲率等。关键词：煤矿；开采沉陷；采动损害；等级分布；综合制图中图分类号lTD327文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)01—0055—03地下煤炭资源被回采后，因采空区上覆岩体的平变形；相邻两线段(或相邻三个预测点)间的曲率。应力平衡状态受到破坏而引发地表沉陷与变形，可这些专题信息的意义是：造成地面土地破坏、农田毁坏、平地积水、山体滑坡、(1)下沉()表示地表移动垂直方向分量，其值地表裂缝、煤层自燃、建筑物破损等一系列灾难性后上

3、升为负，下沉为正，单位为mm。果⋯，因此矿山开采沉陷预测与移动变形规律、采动(2)水平移动(u)表示地表在某一方向上移动影响范围与损害等级大小等一直是煤矿山开采的重的水平分量，单位为mm。其中，在走向主断面内地点关注内容。然而传统的采动损害等级影响范围绘表移动水平分量值为向右为正，向左为负。在倾向制都是基于开采沉陷变形预计的结果，分别就水平主断面内地表移动水平分量值为向上山方向为正，变形、倾斜和曲率的大小绘制相应各自采动损害的向下山方向为负。I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级等级破坏范围，可见这种各自的表(3)水平变形()表示单位长度内水平移动的示方式可视化程度低、直

4、观性差，不能全面真实地反变化值，单位为mm／m。其中，在走向主断面内单位映地表形变的损害等级实况，也不利于矿山技术人长度内水平移动值为拉伸为正，压缩为负；在倾向主员的开采沉陷分析、土地征迁、建筑物损害评价等工断面内单位长度内水平移动值为拉伸为正，压缩为作。负。本文针对煤矿区地表移动与变形等级信息表达(4)倾斜()表示单位长度内下沉的变化值，单的单一化形式化，利用GIS技术开展采动损害等级位为mm／m。其中，在走向主断面的倾斜值为向右范围信息的一体化直观表达研究，旨在实现矿山水为正，向左为负；在倾向主断面的倾斜值为向上山方平变形、倾斜和曲率采动损坏等级

5、分布的综合性制向为正，向下山方向为负。图。(5)曲率(K)表示单位长度内倾斜的变化值。1开采沉陷变形信息与获取单位为10～／m。其中，在走向主断面的曲率值为，地表下沉曲线上凸为正，下凹为负；在倾向主断面的1．1地表移动与变形信息曲率为值，地表下沉曲线上凸为正，下凹为负。描述矿区开采沉陷盆地内地表移动与变形的专1．2地表移动与变形信息的获取题信息内容是：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变开采沉陷引发地表移动与变形是地下开采工程形、扭曲和剪切变形(或称剪应变)。实际生产中，的一个重要研究内容，在国内使用比较广泛的地表开采沉陷预计与形变信息分析主要包括：单

6、个预测移动与变形计算方法是概率积分法。概率积分法点的下沉和水平移动；相邻两预测点间的倾斜和水已成为我国较为成熟的、应用最为广泛的地表移动基金项目：神华蒙西煤化股份有限公司项目(MK一13—798)资助。变形预计方法之一，本文采用了概率积分法预计矿55第1期矿山测量2014年2月山开采沉陷的地表移动与变形信息数据。2矿区采动损害等级分布图绘制2．1矿区采动损害等级矿区采动损害等级主要考虑的是地表建筑物的损害程度。建筑物的变形与破坏是由于采空区上方及其周围地表产生的移动与变形作用于建筑物的基础，导致建筑物受到附加应力的作用而产生。在采动过程中地表产生的下

7、沉、水平移动、水平变形、倾斜和曲率都会影响到建筑物。矿山采区内有建筑物等公共设施时，可参照参考文献[2]中给出的砖混结构筑(构)物破坏等级，如表1所示。图2倾斜(i)变形的采动损坏等级分布图表1砖混结构建(构)筑物损坏等级2．2矿区采动损害等级的分布图绘制以某煤矿多工作面开采后的地表移动变形预计结果为例，对矿区开采后引发的地表采动损坏等级口I与范围进行可视化表达，如图1所示为水平变形()曝H●lit采动损坏等级与分布，图2所示为开采沉陷区域内●Ⅳ的倾斜(i)变形采动损坏等级与分布，图3所示为曲图3曲率(K)变形的采动损坏等级分布图率()变形采动损坏等

8、级与分布。和倾斜变形的采动损害范围有的地方达到了Ⅳ级等级破坏，且水平变形和倾斜变形的采动损害等级范围也不相同