潞安矿区综采放顶煤条件下地表沉陷规律研究

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1、潞安矿区综采放顶煤条件下地表沉陷规律研究郑志刚(煤炭科学研究总院唐山研究院)摘要为了研究综放开采条件下的地表移动规律，潞安矿务局先后建立四个综采面地表移动观测站，通过对观测资料的分析研究，获得了该矿区条件下综放开采的地表移动规律和有关参数，为矿区“三下”采煤提供了可靠的依据。关键词综采放顶煤移动变形预计参数目前，综采放顶煤技术已成为我国厚煤层矿区的主要采煤方法，在给煤矿企业带来了巨大经济效益的同时，综采放顶煤技术也给“三下”采煤提出了新的课题。综采放顶煤一次性采全高，开采强度大，推进速度快，地表沉陷变形异常剧烈，对地面建(构)筑物的影响非常严重。本文以潞安矿区四个厚煤层综放面地表岩移

2、观测的实测资料为基础，对综采放顶煤条件下的地表沉陷规律进行了研究，获得了本矿区地质采矿条件下的地表移动变形规律、各种角值参数和预计参数，为今后“三下”采煤提供了可靠的技术依据。1地表岩移观测站的设置为了研究综采放顶煤条件下地表沉陷规律，潞安矿区先后在五阳煤矿、王庄煤矿建立了四个岩移观测站，四个试验工作面地质条件相近，均主采下二迭系山西组3号煤层，煤层厚度6．5m左右，煤层倾角20～10。。上覆地层主要以泥岩、砂质泥岩、砂岩及第四系黄土层为主，开采方法均为综采放顶煤，全部陷落法管理顶板。各观测站包括一条走向观测线和一条倾向观测线，四个观测站共设观测点236个，测线总长6578m。观测工

3、作自1995年4月开始，至2003年8月结束，历时八年，取得了比较完整的观测资料。各工作面的开采情况见表1。表l岩移观测站试验工作面基本情况煤层开采煤层倾角／平均开采推进速度／工作面名称走向影m倾斜P．．／m厚度／m(。)深度／m(m·d一)75037161886．8743161．82750614502006．5373291．1275117012006．4952702．1043267002746．6532381．922地表沉陷变形规律2．1静态沉陷变形规律1)地表移动盆地发育特征及角值参数通过长期系统观测，取得了各工作面回采后地表的最大移动变形值，见表2，图l、图2分别绘出了7503

4、、7506工作面倾向观测线的地表移动变形实测曲线，图3、图4分别绘出了7511工作面倾一435—向观测线和走向观测线的地表移动变形实测曲线。可以看出，在综采放顶煤条件下地表的移动变形值非常大。远远超过“三下”采煤规程中给出的建筑物产生Ⅳ破坏的地表变形值。工作面开采后地表下沉值达到2858—4933mm，地表倾斜值达到28．1—53．1rnm／m，地表下沉盆地非常陡峭。表2综放开采地表最大移动变形值开采采动程度／下渺倾斜／曲影水平移动／水平变形／工作面(D·H“)mm(1'11／11·m“)(10一·m叫)mm(mrll·m一)7503O．60339538．74-0．62一一1．361

5、458+19．7～一37．975060．61285828．1+0．41一一0．681082+13．8～一23．775110．74．493348．7+0．66_一1．321643+19．6～一33．643261．15490253．1+O．72～一1．381611+21．2～一26．8宁EE：：弧、。队l水平移动毒1000：莲／八。。瓜一1咖挚500*垂堇!三-10。’一’。一一’一、一0g{臀稔牛长。—500喜三薹二一’—1000．一1咖一1500一l垂}一I-暑．E暑一＼霭肇一一以-一，一一一一一墨。一一一一∞∞加加一毛毒邑＼衣鼙m加0。m加加伽∞伽图17503倾向观测线地表移动变形

6、实测曲线图27506倾向观测线地表移动变形实测曲线---——436·-·——2咖2咖差暑．30要乡婿爪j∞疆一1咖l妻；∞l啪∞1un之擦簿}苌湖暑E＼需搀}*垂}∞≯-10一一’Oo0-1一一蝣Y。—湖一垂}∞．l咖．咖∞l．1善；．蓍}∞l．2咖．哪∞2一—．，，!，八侗‘_至一一一!^_【_m．m邑＼磙革的∞∞∞m．一一一理^I-m．II善一＼磙肇∞幻∞加mo-3000m啪{i；嘞棚o枷珊瑚砌埘图37511倾向观测线地表移动变形实测曲线图4751l走向观测线地表移动变形实测曲线根据地表观测站实测资料，分别求出了岩层移动的边界角、移动角和裂缝角，见表3。表3综放开采岩层移动角值开

7、采边界角／(o：移动角／(o：裂缝角／(o：工作面走向艿下山卢上山y走向艿下山口上山y走向6”下山∥上山y”7503666463746871807982750662666974808l751167636772687379788043266364636968707779由表3不难看出，在综采放顶煤条件下岩层移动的边界角偏大，走向边界角达630，上山边界角达63。。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，在中硬覆岩条件下，走向方向、上山方向