浅议南方矿区薄煤层开采岩移观测

摘 要：文章开展南方矿区薄硬煤层开采对采动区地表岩层移动观测，探寻薄硬煤层矿区开采岩层移动规律，为今后合理开采“三下”煤量提供基础数据与参考。

关键词：薄硬煤层；岩移观测

中图分类号：TD421163 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）30-0175-02

丰海煤矿是永安煤业有限责任公司的骨干矿井，稳定其生产规模是永安煤业公司稳定原煤生产的关键。为了保持45 万t/a的生产规模，寻找和解决丰海煤矿的后备资源迫在眉睫。丰海煤矿深部井田标高+230 m～-550 m，其中绝大部分处于九龙溪、铁路保护带，该部分压煤能否得到合理开发利用，将直接影响丰海煤矿的生产接替工作。因此，开展井下巷道及地表采动区岩层移动观测，探寻矿区岩层移动规律，为今后合理开采丰海煤矿深部铁路和河流下煤炭资料源提供基础数据与参考。

1 测区煤层要素及开采情况

1.1 煤层要素

观测区-130水平下部主采煤层C1号煤层厚度为1.00～1.20 m，平均1.1 m，倾角20 ？～40 ？，走向一般为230～450 m。

C9号煤层厚度为0.76～1.68 m，平均1.24 m，倾角20 ？～50 ？，走向一般为230～450 m。

1.2 2006～2010年观测区煤层开采情况

2006～2010年观测区煤层开采情况见表1。

其中：402采区-230C1石门已施工到位，403采区-170水平C9北巷现已施工长约420 m，未开采。

2 岩移观测

2.1 观测站的建立

为进行采动区的岩层移动的观测与变形分析，从2005年开始进行测量方案设计，由于开采煤层厚度小、倾角较小、开采深度大，对地表影响较少，但为了寻找本矿区岩层移动和地表沉陷的规律，确定开展岩层移动观测工作。自2006年6月开始布置了观测工作站，观测区地表的高程在+229.56 m～+228.25 m，下部开采的标高在-130 m以下，开采煤层距地表358.25 m。由于受地形条件限制，选择在402采区（末开采）上部，地势比较平坦，便于观测的斑丰地面窄轨沿线区域布设一条走向观测线，观测线总长度2.2 km，各测点间距20～150 m，总共布设26个观测点，随后在开采过程中，分别对观测站下部煤层开采造成的地表岩层移动进行定期观测。

2.2 测量方法与成果精度

由于丰海矿和斑竹坑副井近井点均被破坏，采用丰海主平峒7秒级导线，作为观测支导线起算座标数据，测量过程中按照一级导线测量的要求进行。观测站水准观测采用三等水准近井点和按照三水准测量的精度和测量要求进行各项测量“三下”开采移动观测。观测过程中，均由同一人进行平面座标和水准高程测量观测，全站仪观测站连测采用独立进行两次，每次各四测回，支导线采用独立进行两次，每次各两测回，精度要求： 一测回内2C≤18''、测角中误差m≤5''，测距较差ΔS≤3 mm。水准测量采用支水准路线三等水准往返测量方法进行，精度要求：视线长度≤100 m、前后视距差≤3.0 m、视距累积差≤5 m、测段往返测高差的差≤±12√ km。

“三下”开采移动观测工作均严格按照《测量规范》三下观测方案要求进行施测，测量成果资料计算精度如下：

水准高程测量高差全误差：2006年Mw=±1.05 mm/km（Mw≤±6 mm/km）

2007年Mw=±0.78 mm/km

2008年Mw=±0.69 mm/km

2009年Mw=±0.58 mm/km

2010年Mw=±0.54 mm/km

水平角测量中误差：2006年m=±2.23（m≤±2.5''）

2007年m=±2.14''

测距中误差：2006年md=±2.10 mm（md≤±18 mm）

2007年md=±2.08 mm

2.3 采动过程岩层移动观测成果

2006～2010年各观测站点高程对比见表2。

2.4 岩层移动分析

通过以上五年的实测资料分析，观测站在煤层开采第二年后逐渐开始产生移动，充分采动区下沉量最大为-98.2 mm，非充分采动区下沉量较小为-5.4 mm，说明开采对地表是有一定的影响。

3 结 语

目前还处在开采期，下沉值不大，尚未进入到开采结束的全面观测期，通过对采动区域连续五年的岩层移动观测和观测站岩层移动资料分析，结论如下：

①水平位移随煤层倾角变化，煤层倾角大的水平位移量大，缓倾煤层水平位移量小；高程位移量则随开采范围和煤层厚度的变化而变化。

②重复采动会影起井巷岩层的不规则运动，造成挤压变形等现象，破坏程度相对严重。

③2007～2009年开采量大时，下沉的速度较大，2009～2010年后下沉较为缓慢。随着开采水下往下采深的增加，对地表的影响逐渐减少。

综上所述，岩层移动过程受地质条件及采矿条件的影响，影响的主要因素有：

①开采深度和开采厚度；

②采空区范围的大小；

③重复采动与煤系地层倾角；

④采煤方法；

⑤其它地质条件的影响。

参考文献：

[1] 栾元重，曹丁涛，徐乐年，等.变形观测与动态预报[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007.

[2] 张国良.矿山测量学[M].北京：中国矿业大学出版社，2011.