黄土沟壑区地表移动变形特征分析.pdf

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1、第2期2010年4月矿山测量MINESURVEYINGNo．2Apr．2010苎烹蔓居一?f石广30：、o3作面开采进行的地表移动观测结果表明，采动引起黄土沟壑区，姜苎警苎妻：妻．移妻动性期短期土，内移地动表角下值沉较达大到，下最大沉下系沉数值和的水平97移％动，地系表数移较动大。分较析观4嚣“，及沟谷梁峁特殊地形，导致煤层覆岩移动变形遂度妻形成地表裂缝，在山体重力作用下，引起山体滑移加了‘的寻面~：下沉系数和水平移动系数增大。依据分析结果，建立了地表最大水平荔草-t-槿刑’。。’’⋯’’’黄土沟壑地区主要分布在我国黄河中游和黄土高原地区，即晋陕陇地区

2、。黄土特殊的力学性质和li『i—绒一～、支离破碎的地形导致地表移动变形以及采动破坏规卜!{}律呈异常特征-3]。本文根据黄陵一号矿地表移动-4：llH观测资料以及渭北矿区同等地质条件下地表移动资-$鑫鼗霉茹。曳c，e2璺善一c裟}I=茹；茹料，对黄土沟壑区地表移动变形特征以及采动破坏、j0T，#函，{f，f、规律进行分析研究l墨氩=：：．盘自；；；目粕；^拽1观测区地质条件I≥曼仵j．／)’黄陵一号煤矿地处陕北黄土高原南部，属黄土I⋯：{／高原中等切割区。区内沟谷纵横，塬面支离破碎线，切割深度100—200tn，沟底标高920～1000m●，塬面标高一

3、般为1200m，最高达1463．8m。观测区上覆湿1302、303-r作面观测线布置图陷性黄土层厚度在80～130IT／以上，基岩厚度在150生在土层中，导致边界角减小，实测走向边界角为I11左右；煤层厚度2．5～3m范围，倾角3。5。，煤层56。，下山、上山方向边界角为53．5。。黄土发育的垂埋藏稳定。开采工作面宽度200m，工作面日推进度直裂隙使地表移动失去连续性，在地表对应采空区在10～16m。为了得到详实的地表移动实测资料，边界范围，发育的裂缝集中释放了水平变形在该矿302、303工作面上方地表布设了四条观测，致使地表移动范围缩小，移动角增大，

4、实测地表移动角为线，两条走向观测线(z、D线)；两条倾斜观测线(A、70。采动过程中基岩的移动变形在黄土层中的C线)。观测线布置阿图1传递短时间内完成，因此超前影响角较大达到85。2地表移动变形特征分析表明黄土沟壑区地表厚黄土层和沟谷地形对地表移动变形角值影响较大2．1移动角值特征2．2移动变形预计山体偏载作用使地表移动范围扩大，且主要发根据观测结果地表最大下沉值达2294mm基金项目：国家自然科学基金项目{40572155)，最大。国家科技部项目水平移动达917mm，最大水平变形为30(2005DIB2J179)．1mm／m。38·第2期义等：黄土沟

5、壑区地表移动变形特征分2010年4月表1302、303工作面岩层移动角值表2302、303工作面观测站最大变形值2．3地表移动参数预计根据观测结果得到地表移动概率积分参数。下地表移动变形剧烈且走向和倾向差异较大，受地形沉系数达到0．854；水平移动系数为0．38；影响传播影响个别地方移动变形发生突变，变形值有突然增角为67。。观测区地表湿陷性黄土覆盖厚度大于大或减小现象，地表垂直裂隙发育也是造成地表变100nl，黄土自重所产生的压缩变形和湿陷下沉，导形局部发生突变的重要原因。如图2为z观测线致下沉系数增大。沟壑地形导致地表水平移动方向下沉剖面，下沉曲线

6、呈曲折起伏分布。水平变形受局部发生变化，有向沟坡方向移动的趋势，水平移动到山体自身滑移影响向下坡方向变形值明显增大，系数也同样变大。由于开采覆岩厚度不大，岩性较如图3z观测线水平变形图中Z16、Z17点水平变形软，因此拐点偏移距较小仅为0．08H，H为开采深均大于20mm／m。观测过程中在工作面顺槽和前方度。其他参数见表3。均发现宽度100～200mill，落差为150～600mm的表3黄陵一号矿302、303工作面移动变形参数台阶裂缝；采空区边界开裂裂缝分布于顺槽外侧，一般3—4条，间距8～lOm，这些裂缝随时间的持续不断扩大，最大宽度达600mm；

7、工作面前方产生的裂缝间距为45～7211，在工作面推过裂缝3～5d，裂缝达到最大，此后裂缝逐渐有所闭合。2．4动态地表移动变形分析对所测数据进行整理分析并绘制了地表点下沉速度及下沉曲线如图4。一一一一一一一一一一⋯一一一一一，，1．67受／量三二!二二㈣S‘5口口5I550Ⅻ5465D㈣㈣51日05{8505I90D5550。。图2走向z观测线下沉剖面曲线＼国图4地表点下沉速度及下沉曲线由于观测区覆岩整体稳定性差，尤其基岩和土层性质差异较大，受采动后地表动态变形剧烈。从图3可知移动盆地初始阶段较短(18d～20d)，活跃期(107—112d)和衰退期(

8、198—202d)较长。地表点下沉主要发生在活跃阶段，下沉值达到最大下沉量的97％，在活跃期地