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程庄煤矿23501工作面地表移动参数探讨

2015-03-05宁永香崔建国

中国矿业 2015年1期
关键词:岩层煤层工作面

宁永香,崔建国

(山西工程技术学院,山西 阳泉045000)

程庄煤业有限责任公司程庄二号井井田3#煤“三下”压煤量占全矿井3#煤工业储量的40%,这些煤柱不但浪费了大量的3#煤资源,而且大大缩短了程庄二号井的服务年限,因此,“三下采煤”是程庄二号井必须要解决的问题。二号井矿远离老区,井田地质条件与老矿差距较大,工作面回采后对地表的影响尚未掌握清楚,必须开展地表移动规律和岩移参数的研究,以便为日后程庄二号井安全生产提供可靠的科学依据。

1 地质采矿条件

23501工作面盖山厚度为411.8~499.8m,工作面煤层为黑色块状、平坦断口、亮煤为主,煤层底板标高491~579m,地面标高958~990.8m,煤层稳定。老顶为粉砂岩,灰黑色,中厚层状,均匀层理,平均厚度1.6m。直接顶为泥岩,灰黑色,中厚层状,丰富植物化石,均匀层理,平均厚度为1.8m。直接底为泥岩,灰黑色,薄层状,具植物根化石,平均0.60m。老底为粉砂岩,灰黑色,中厚层状,均匀层理,平均厚度为2.0m。工作面内发育一系列中小型断层,特别是F20、F22、F23等断层,对工作面回采影响大。

23501工作面推进长度538.6m,工作面长度145.8m,煤层厚度 5.30~6.00m,平均煤厚5.36m,煤层倾角-4~-9°,平均-6°,平均采深H0=443m。本工作面采用倾斜长壁、全部垮落、后退式综合机械化放顶煤采煤方法。

2 地表观测站的布设

2.1 观测线设计所用角量参数

由于程庄二号井煤矿尚无实测资料,根据老矿岩移观测站实测求得的角量参数为参考,由《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,可以得出以下数据。

2.2 观测线设置及观测点的密度

为了准确观测23501综放面回采过程中地表移动变形规律,本次研究拟布置三条测线,即沿煤层倾向布置1条倾向主断面观测线B,沿煤层走向布置1条走向主断面观测线AⅠ和半条走向观测线AⅡ,如图1所示。

图1 23501工作面地表移动观测线布置示意图

根据工作面观测线的设计要求,在走向方向布置1.5条观测线,分别位于工作面开切眼前方120m处的半条走向测线AII和工作面开切眼前方240m处的整条走向测线AI。观测线的长度、距离、测点数目及测点间距见表1。

表1 观测线设置表

3 实地观测实施

程庄二号井23501工作面在2012年3月26日正式开始回采,2012年2月22日工作人员就开始进入现场进行现场观测,测量仪器选用进口的拓普康GTS-330全站仪进行观测,仪器测角精度2″,测距中误差(2mm+2ppm),测程3.0km,并配置一套棱镜(单棱镜一套,三棱镜一套),对讲机2台,水准仪S1或S3一台,塔尺1套,基中金属升降杆1根。于5月17日开始下沉,此时工作面推进了99.7m。观测历时近两年,截至2013年12月5日工作面回采结束共观测26次,18次全面观测8次全部水准观测(4次全面水准观测,4次局部水准观测),开始阶段基本每12天进行一次观测,开采结束后30~50天进行一次观测;回采结束后观测了10次。

4 地表岩层移动参数求取

4.1 23501工作面地表岩层移动基本参数

按照地表沉陷数据处理分析相关原则,对26次实测数据进行分析处理,得到了走向、倾向两条测线各观测点的地表移动变形值及相关曲线,进一步分析了各测点的下沉速度值和水平移动速度值,并得到了相关的曲线图。求取了走向及倾向各观测点地表移动变形特征基本参数分别如表2所示。

表2 23501工作面地表岩层移动基本参数

4.2 23501工作面地表岩层移动角量参数

从2012年2月22日开始到2013年12月5日观测结束,共对23501工作面地表进行了26次观测,其中工作面回采结束后进行了10次观测。通过对地表岩层移动观测数据的分析得到了地表岩层移动的角量参数,如表3所示。

5 结 论

通过对程庄二号井23501工作面地表移动观测站实测数据的整理、计算和分析,可以得出如下结论。

1)获得了本区地表移动盆地的边界角、移动角、裂缝角、最大下沉角、超前影响角和最大下沉速度滞后角等参数。

表3 23501工作面地表岩层移动角量参数

2)根据实测资料求得了概率积分预计参数,丰富了该矿岩移资料,可以在地质采矿条件类似的矿区使用。

3)掌握了程庄二号井煤矿地表移动变形规律,为该矿以后进行地表移动预计和留设各类保护煤柱起到现实的指导意义。

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