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1、1龙固煤矿一采区南翼 地表移动与变形规律 研 究 报 告煤炭工业济南设计研究院有限公司 2011.091报告要点：一 区域地质采矿条件概况地质条件煤层开采立项背景二 地表移动观测概况观测站概述观测成果概述下沉速度与影响时间三 地表移动参数拟合计算计算方法地表移动参数拟合分析移动角量及部分动态参数分析四 结论与建议23一 区域地质采矿条件概况 地质条件龙固井田为全隐蔽的华北型石炭二迭系煤田，自 上而下依次为第四系、第三系、二迭系石盒子组和 山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组、奥陶系 中、下统。该采区位于张楼背斜东翼，区内地质构 造简单，断层不发育，区内有2条落差1012m断层 。首采区工作面回
2、采情况一览表工作面名 称走向长 （m）斜长 （m）平均采深 （m）采高 （m）回采时间1302s 690607703.333.502008.102009.1 1303s694677453.103.502009.012009.04 1304s580697352.803.502009.042009.06 1305s730697203.52009.062009.10 煤层开采由于龙固矿井南翼一采区是首次在村庄及建筑物下采煤 ，地面上方对应为龙固镇、管庄村等，加上铁路保护煤 柱有小部分在影响范围之内，根据首采区南翼村庄压 煤开采方案论证与设计，在村庄保护煤柱内，1302S 、1303S、1304S、1
3、305S工作面采用条带方式开采。 各工作面采矿条件见下表所示：5 立项背景村庄压煤的合理开采是龙固煤矿面临的一个 重大课题。为切实掌握本矿的开采沉陷规律 ，为更好地利用观测资料，山东新巨龙能源 有限责任公司龙固煤矿特委托煤炭工业济南 设计研究院有限公司对南翼一采区进行岩移 观测和资料分析，力求得出符合该矿实际的 地表移动参数。二 地表移动观测站概况 观测站概述倾向观测线位置：采区下山方向为村庄，不宜布设测点，故倾向观 测线设置为半盆地上山观测线。走向观测线位置：走向线通过 预计下沉盆地中心，对应 1302s、1303s工作面上方的 观测线设置为半盆地走向观 测线，对应1307s工作面上方 的观
4、测线设置为全盆地走向 观测线。共布设了A、B、C、D、E、F、L七条观测线，其中测线A、F 在一条线上，简称AF线；测线C、L在一条线上，简称CL线 。各测站情况见表所示。表3.1 地表移动观测站一览表 测线 名称测线 描述测线 长 /m测点 数观测时间观测次数 开始 时间结束 时间时间跨 度 /天高 程平 面E线1302s走向1150182008.10.12010.11.1750226 B线1303s走向1010182008.10.12010.11.1750216 CL线1305s外，走向2150532008.10.12010.11.1750186 AF线采区倾向1630562008.10.
5、12010.11.1750336 D线采区斜向1730562008.10.12010.6.276263158 观测成果概述 1302s工作面走向观测线-E线2008.10.12010.11.1期间进行了为期2年多的22次 高程观测与6次平面观测。 由观测成果可知，实测最 大下沉点为E05号点，最大下沉值为345mm；E线实测下沉曲线图9实测最大水平移动点为E12号点，最大水平移动值为 165mm；最大倾斜0.77mm/m；最大拉伸变形0.45mm/m ，最大压缩变形-0.99mm/m。E线实测走向水平移动曲线图 10 1303s工作面走向观测线-B线B线于2008.10.12010.11.1期
6、间进行了进行了 为期2年多的21次高程观测与6次平面观测。由 观测成果可知，实测最大下沉点为B16号点，最 大下沉值为437mm；B线实测下沉曲线图11实测最大水平移动点为B06号点，最大水平移动值为 189mm；最大倾斜1.60mm/m；最大拉伸变形0.51mm/m ，最大压缩变形-1.18mm/m。B线实测南北方向（沿走向）水平移动曲线图 12 1305s工作面外侧走向观测线-CL线CL线观测成果可知，实测最大下沉点为C4号点 ，最大下沉值为177mm；CL线实测下沉曲线图13实测南北方向最大水平移动点为C16号点，最大水平 移动值为123mm；南北方向最大倾斜0.44mm/m；南北方 向
7、最大拉伸变形0.60mm/m，最大压缩变形-0.95mm/m。CL线实测南北方向（沿走向）水平移动曲线图 14 采区中部倾向观测线-AF线AF线是位于1302s、1303s、1304s与1305s工作面 走向方向中央上方的全盆地倾向观测线，由观测 成果可知，实测最大下沉点为A18号点，最大下 沉值为520mm；AF线实测下沉曲线图 15实测东西方向最大水平移动点为A06号点，最大水平 移动值为291mm；东西方向最大倾斜1.85mm/m；东西 方向最大拉伸变形1.19mm/m，最大压缩变形- 1.68mm/m。AF线实测东西方向（沿倾向）水平移动曲线图 16 采区斜向观测线-D线D线是斜穿13
8、02s、1303s工作面上方的全盆地 伪倾向观测线，由观测成果可知，实测最大 下沉点为D30号点，最大下沉值为379mm；D线沿南北方向（沿倾向）实测下沉曲线图 17东西方向最大水平移动点为D22号点，最大水平移动值为 223mm；南北方向最大水平移动点为D36号点，最大水平 移动值为171mm；东西方向最大倾斜1.85mm/m，南北方向 最大倾斜2.17mm/m；东西方向最大拉伸变形1.19mm/m， 最大压缩变形-1.68mm/m；南北方向最大拉伸变形 1.32mm/m，最大压缩变形-1.65mm/m。D线实测南北方向（沿倾向）水平移动曲线图 18 下沉速度与影响时间 1302s工作面走向
9、观测线-E线E线最大下沉点为E05号点，最大下沉点的最大下沉速度 为0.93mm/d，发生时间在1302s工作面推进至E05号测点 正下方时；1302s、1303s、1304s、1305s工作面开采过 程中，最大下沉点的最大下沉速度为2.37mm/d，观测过 程中最大下沉速度出现了两次较大峰值，一次是在 1303s工作面回采将至停采线侧，另一次是在1305s工作 面推进30m时。E线5号点下沉速度图 19 1303s工作面走向观测线-B线B线最大下沉点为B16号点，最大下沉点的最大下沉速 度为2.27mm/d，发生时间在1303s工作面推过B16号测 点260m时；1302s、1303s、13
10、04s、1305s工作面开采 过程中，最大下沉点（B16）的最大下沉速度为 2.79mm/d，观测过程中最大下沉速度出现了两次较大 峰值，一次是在1304s工作面推进到190m时；第二次是 在1305s工作面推进到30m时。B线16号点下沉速度图 20 1305s工作面外侧走向观测线-CL线CL线最大下沉点为C04号点，最大下沉点（C04）的最 大下沉速度为1.53mm/d， CL测线在采区外侧，沉降量 相对较小，达不到活跃程度CL线C04号点下沉速度图 (1.50)(1.00)(0.50)0.000.501.001.502.000100200300400500600700800总天数（d）V
11、（mm/d）下沉速度(mm/d)21 采区倾向观测线-AF线AF线最大下沉点为A18号点，最大下沉速度为 3.33mm/d，时间是在1304s工作面推过A18号测 点90m时；另三次较大的下沉速度介于了2.67 2.95mm/d，时间是在1305s工作面推进至AF线附 近时。AF线A18号点下沉速度图 (1.00)(0.50)0.000.501.001.502.002.503.003.504.000100200300400500600700800总天数（d）V（mm/d）下沉速度(mm/d)22 采区斜向观测线-D线D线最大下沉点为D30号点，最大下沉速度为 2.38mm/d，时间是在1304
12、s工作面推进至200m时 ；另一次较大的下沉速度2.28mm/d，时间是在 1305s工作面推进至290m时。D线D30号点下沉速度图 (1.00)(0.50)0.000.501.001.502.002.503.000100200300400500600700总天数（d）V（mm/d）下沉速度(mm/d)23三 地表移动参数拟合计算计算方法根据我国实际情况，采动沉陷的计算方法可以选用典 型曲线法、负指数函数法、概率积分法等。本次计算 选用目前国内应用最广泛的概率积分法。概率积分法 把地下开采引起的岩层移动过程看作是一个随机过程 ，并用概率论的方法建立由地下开采单元引起的地表 下沉盆地表达式，从
13、而利用积分方法建立地表移动下 沉盆地的计算公式。24 地表移动参数拟合分析矿井南翼采工作面进行依次开采，推进速度较 快，开采时间较为紧密，针对此种情况一般有 两种求参方式，一种是把各个条带面组合看成 是一个大的条采区域进行盆地拟合，此法对于 较充分采动条件下参数应用性较好；但缺点是 条带面开采的地表沉陷规律与充分采动条件下 大面开采的沉陷规律不尽相同，参数拟合过程 中各个采面的采高不尽相同，因此得出的参数 准确性受到一定限制。25另一种方法是按照非充分采动情况下的小面 进行拟合，此种情况下，因各个采面的采矿 条件不尽相同，求参难度较大，但此种情况 下所得的参数能准确反映盆地动态与静态的 沉陷量
14、值，预计针对性、应用性较强。本次针对矿井南翼采区分别进行了条采区域 拟合与小面拟合，以期更全面地反映其地表 沉陷规律，为下一步指导其它采区的沉陷预 计提供理论与技术支撑。获得的区域拟合与小面拟合成果表E线下沉拟合效果图 图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 条采区域求参与小面求参地表移动拟合结果比较E线南北方向水平移动拟合效果图 图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 B线下沉拟合效果图 图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动
15、参数拟合结果 B线南北方向水平移动拟合效果图 图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 CL线下沉拟合效果图图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 CL线南北方向水平移动拟合效果图图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 A线下沉拟合效果图图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 A线东西方向水平移动拟合效果图图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图
16、中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 D线下沉拟合效果图图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 D线南北方向水平移动拟合效果图图中红色线是按照条采区域求参的地表移动参数拟合结果 图中蓝色线是按照小面求参的地表移动参数拟合结果 37 移动角量及部分动态参数分析1）边界角上山边界角与下山边界角：在上山侧，AF下沉10mm 的点位于A49，其影响距为450m，因此上山综合边界 角约58.0；下山方向最外侧测点F7号点下沉约 30mm，其下山影响距约560m，下山综合边界角约 54.0。走向边界角：B测线下沉10mm的点介于测点B02与B03 之间，其影响距为410m，得走向综合边界角61.1 ；E测线下沉10mm的点介于测点E15与E16之间，其影 响距为390m；得走向综合边界角约63.1。382）移动角由
