浅析煤矿采空区地面塌陷的防治措施.docx

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1、浅析煤矿采空区地面塌陷的防治措施赵法锁，李明（长安大学地测学院陕西西安710054）摘要：地面塌陷对国民经济建设和人民生命财产造成的危害日益严重，应当提倡以防为主，防治结合的原则，本文详细介绍了煤矿采空区地面塌陷的预防、治理措施，并以陕西神府煤矿为例，治理灾害的同时，保护了生态环境，收到了良好的效果。关键词：地面塌陷预防措施治理措施地面塌陷是地质灾害的一种，具有发生突然、地点隐蔽的特点。多发育在人口相对较多、经济较发达的城镇或工矿区，对国民经济建设和人民生命财产造成的危害严重。根据地面塌陷的形成机理我国一般将其分为岩溶塌陷、采空塌陷、黄土湿陷三种。它们的形

2、成除自然因素外，往往与人类的生产活动有着密切的关系[1]。采空塌陷治理的目的，是为了减轻人为灾害，改善矿区生态环境，安全文明生产。以往多是在塌陷区形成以后，已经造成了危害，才着手进行治理，这种“滞后”的治理行为，常常事倍功半，今后应当提倡以防为主，防治结合的原则。在塌陷区形成之前，就采取“超前”防治措施，即在制定开采设计时就考虑预防措施，并在开采过程中认真实施，包括在采矿过程中所使用的各种“减塌技术和措施”等，如充填采矿法，条带采矿法，多煤层、多工作面协调采矿法以及井下支护和岩层加固措施等，采取这些措施能够大大减少矿区塌陷的范围、塌陷幅度，减缓塌陷的时间进

3、程，减轻塌陷的危害程度。1.煤矿采空区地面塌陷的预防措施[2]根据煤炭部关于“建筑物保护煤柱留设与压煤开采”第17条规定，地面塌陷区圈定也考虑该项颁布的各项技术指标，即倾斜i3mm/m，曲率k0.2103/m，水平变形2mm/m。开采矩形工作面时的地表移动和变YY'形预计1)坐标系统的建立和变换①坐标系统的建立如图1所示，坐标系的建立，是在井上、下对照图1以工作面水平投影的左边界和下边界的交点作为坐标原点O、XX、Y轴分别平行于煤层走向和倾向，φX'''建立OXY直角坐标系。A(Xφ,Y)②坐标变换在概率积分法预计地表移动与变形O'X'时，坐标系统是以地表

4、下沉曲线拐点的位OXS3S4置为原点的。因此计算公式中的坐标（XA、YA）应以工作面拐点平移后的计图1坐标系统图fig.1coordinatesystem算开采边界为准，计算开采左边界和下边界交点为坐标原点。为此必须在程序中完成坐标变换。移轴计算公式如下：XXS1ttS1S2（S2取负值）yyHxctgS4sin()sinLLH上ctgS3sin()H下ctgS4sin()sinsin式中S1S2S3S4分别为工作面沿走向左、右边界与沿倾向上、下边界在煤层上的拐点偏移距。并规定拐点向里（即向采空区方向）S取负值；拐点向外（即向煤柱方向或旧采空区方向）S取正

5、值。—开采影响传播角；tL—分别为工作面沿走向方向和倾斜方向长度的水平投影值（m）。2)地表任意点移动和变形计算公式①任意点A下沉值WA（x、y）的计算xxxWA(x、y)121x2WmaxCxCyWmaxxrtedxr下tedxxrr上1xx21xx2xxt2Cxxrtedredred0x0rCy1xx21xx2xxt2xr下ted0r下edr上edx0r上Cx、Cy中的概率积分可按下式计算：tΦuΦtdtΦu11e2t1u212du，te1Pu2u22C1tC2t2C3t3C4t4C5t5其中：P=0.2316419，C1=0.3198153C2=-

6、0.356563782，C3=1.7814937C4=-1.821255978，C5=1.330274429上式中将u用2、2xe、2y、2y-L分别代入，便可计算Cx和Cyrr下r上值。当x，xt，y，yt分别小于等于2时（即x2r时）可按rrr下r上上式计算。反之取Cx、Cy为零。Cx、Cy分别为待求点在走向和倾向主断面上投影点处的下沉分布系数。Wmax—为充分采支条件下的最大下沉值Wmaxmqcos式中m—采出煤层厚度（mm）q—地表下沉系数—煤层倾角（°）t、L—分别为采区拐点平移后走向长度及倾斜长度水平投影值（m）r、r下、r上—分别是采区走向及

7、倾斜下、上山影响半径（m）x、y—待求点坐标（m）②地表任意点倾斜值TTΦTxCyΦ+TCxΦcosysinTΦ+90°TxΦ-TyΦCysinCxcosTmaxTxCycoΦsTTyCxsΦinTΦTtg1TyCxTxCy式中：T—待求点的最大倾斜值（mm/m）maxΦT—最大倾斜值方向与OX轴的夹角（°）Tx、Ty—分别为待求点沿走向和倾斜方向主断面上投影点处迭加后的倾斜变形（mm/m）③地表任意点A的水平位移值U，沿指定方向水平移动U。UUxCycosUyCxsinU90°UxCycosUyCxsin待求点A的最大水平移动UmaxUmaxUxCysi

8、nUyCxcosUU—最大水平移动方向与OX轴的夹角Utg1UyC