華亭煤業(yè)集團有限責(zé)任公司

硯北煤礦地表移動觀測站設(shè)計說明書華亭煤業(yè)集團硯北煤礦2013年3月13日"亠 ,>A前言為了獲得硯北煤礦1502采區(qū)工作面、2502采區(qū)工作面最可靠的地表移動參數(shù)，掌握該地質(zhì)采礦條件下的地表移動規(guī)律，硯北煤礦決定建立地表移動觀測站，對兩采區(qū)各工作面地表移動規(guī)律進行長期觀測和研究工作。此次地表移動觀測與研究的主要內(nèi)容：進一步確定煤層開采后,其上覆巖層及地表移動的各類參數(shù)和地表裂縫的發(fā)肓情況；掌握地表塌陷范圍及對耕地和地面建筑物的影響情況；確保礦井安全生產(chǎn),確保采動范圍內(nèi)廣大居民的生命財產(chǎn)安全；合理確定保護煤柱,減少資源浪費,提高經(jīng)濟效益。通過對地表移動觀測站的研究，為硯北煤礦保護煤柱留設(shè)、征地、遷村和實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)，并進一步探求厚松散層條件下的地表移動規(guī)律。一、 采區(qū)地質(zhì)條件概況1、采區(qū)位置及區(qū)內(nèi)地形:巖移觀測主要針對1502采區(qū)的1502-11工作面和2502采區(qū)的2502-03工作面開采引起的地表移動進行觀測。1502采區(qū)位于硯北井田東南部,其上部(東部)為南一采區(qū)南翼,已開采結(jié)束,南部為華亭煤礦開采范圍,北部為保護煤柱,西部(下部)為未采區(qū)，其中東南部已受采動影響。2502采區(qū)位于井田中部，2502-03工作面為本采區(qū)第四個工作面。區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)主要是梁峁相間的低山丘陵,植被茂密,海撥高度在1430—1680米之間,相對高差280.4米,區(qū)內(nèi)無大河流,但硯峽溝內(nèi)有少量流水。2、區(qū)內(nèi)地層:煤五層及其頂板以上主要地層為中侏羅統(tǒng)延安組（y）、直羅組Jz）與22安定組Ja）,上第三系甘肅群（Ngr）和第四系Q）。其中中侏羅統(tǒng)延安組為主含2煤地層，巖性主要為灰白、灰、褐灰色砂巖、含礫砂巖與黑色泥巖、深灰及灰綠色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層、炭質(zhì)泥巖和劣質(zhì)油頁巖；直羅安定組組和主要由紫紅、灰黃、淺灰綠等雜色砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖及細(xì)砂巖互層上組成；第三系甘肅群主要巖性以淺紫紅、黃褐、灰白色厚層狀粗砂巖、砂巖、砂質(zhì)礫巖為主，夾紫紅、淺灰色砂質(zhì)泥巖第；四系分布較廣，構(gòu)成黃土丘陵的表，層主要為耕植土層、坡積物和沖積物，廣泛分布于山頂和山坡，沖積層主要分布于河谷及其兩側(cè)階地，由礫石、砂礫石層、亞砂土組成，厚度一般右。3、構(gòu)造1502采區(qū)為單一傾斜構(gòu)造,沿走向發(fā)育次級褶曲,無斷層等其它構(gòu)造現(xiàn)象。煤5層產(chǎn)狀在采區(qū)南部為252°厶45°，中部為270°Z25。，北部為253°Z10°,煤層傾角由北向南增大，由東向西（由上向下）變緩。2502采區(qū)為一背斜構(gòu)造，背斜軸向由北13°西至南25°東，向南傾伏，背斜兩翼沿走向發(fā)育有次級褶曲，煤五層產(chǎn)狀90°Z5?15°。4、 煤層賦存情況兩采區(qū)為特厚煤層，賦存較穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，1502采區(qū)煤層厚度為38.1?60.8米，2502采區(qū)厚度為18.2?43.4米，在向斜軸部煤層較厚，背斜軸部煤層較薄。5、 含水層及井下涌水情況煤5層上部含水層有下侏羅統(tǒng)延安組含水層、上第三系甘肅群含水層和第四系砂礫卵石含水層，其中第四系砂礫含水層，主要分布在硯峽溝中，雨季有少量流水。各含水層主要靠大氣降水補給，補給條件差，滲透性差，地下涇流速度很緩慢，含水性弱，涌水量小。二、采礦條件1、采區(qū)內(nèi)工作面情況1502采區(qū)的150210工作面分層煤層厚18.0米，煤層傾角10°?55°,工作面走向長為1374?1423米，傾斜寬42?95米，工作面高程為925?931米，采深590?672米；150211工作面分層煤層厚9.7?17.2米，煤層傾角10°?50°，工作面走向長為1331米，傾斜寬48?95米，工作面高程為910?918米，采深603?689米。2502采區(qū)的2502-03工作面為一矩形，工作面走向長1910米，傾斜寬為223?230米；工作面高程為998?1070米，采深為452?531米。2、 開采情況1502采區(qū)各工作面采煤方法為走向壁式水平分段綜合機械化放頂煤，首采工作面1502-01于2005年5月份開始推采，1502-10工作面于2013年1月下旬開始回采，1502-11工作面預(yù)計2013年10開始回采；2502采區(qū)各工作面采煤方法為走向長壁傾斜分層綜合機械化放頂煤，首采工作面2502-05于2006年3月份開始推采，2502-03工作面預(yù)計2013年7月開始回采；各工作面使用支撐掩護式液壓支架，全部垮落法管理頂板。3、 可采煤層頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)特征煤5層直接頂板為灰、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚3.2?6.5米，機械強度較弱，較松軟，不穩(wěn)定，易垮落；老頂為灰、灰白色厚層、巨厚層狀粉砂巖夾薄層泥巖，厚8.0?18.2米，較致密堅硬，普氏系數(shù)3.8?4.9，平均4.4，為中等堅固巖石。底板巖性主要為泥質(zhì)膠結(jié)的含礫粗砂巖、中細(xì)砂巖及粉砂巖和砂質(zhì)泥巖,局部直接底上有薄層泥巖及炭質(zhì)泥巖，普氏系數(shù)隨粒度的增大而減小，粉砂巖3.4，中砂巖2.6，粗砂巖2.1，砂礫巖1.3，粉砂巖屬不堅固至中等堅固巖石，中砂巖以上屬不堅固巖石。三、測量資料及移動參數(shù)1、測量資料選擇本礦基礎(chǔ)控制點三個，并對其檢核,在確定各點穩(wěn)定時,分別向1502采區(qū)、2502采區(qū)外邊界預(yù)計不受采動影響的區(qū)域布設(shè)丁級閉合導(dǎo)線或附和導(dǎo)線，標(biāo)定設(shè)計觀測線的控制點。7〃級導(dǎo)線點和觀測線控制點的埋設(shè)嚴(yán)格按7〃級等級點的要求制造埋設(shè)。2、移動參數(shù):設(shè)計采用移動參數(shù)為初步設(shè)計使用和我礦2502-05上工作面觀測確定數(shù)據(jù)。1502采區(qū)走向移動角（§）73。，下山移動角（卩）48°,上山移動角（Y）73°,最大下沉角（B）80°，松散層移動角?）45。，下山移動角調(diào)整值（△卩）13。,上山移動角調(diào)整值（勺）20。，走向移動角調(diào)整值（&）20。。2502采區(qū)走向移動角⑹60°，下山移動角（卩）55°,上山移動角（y）60°，最大下沉角⑹83°，松散層移動角?45。，下山移動角調(diào)整值（△卩）17°,上山移動角調(diào)整值（勺）20。，走向移動角調(diào)整值（&）20。。四、 觀測站的設(shè)計1、觀測站形式由于本井田內(nèi)地表為低山丘陵的地貌形態(tài),植被茂密，地形復(fù)雜，所以采用主斷面觀測線，即沿傾向主斷面和走向主斷面設(shè)置兩條觀測線。2502采區(qū)已回采三個工作面，1502采區(qū)上部南一采區(qū)已回采結(jié)束，本采區(qū)也已回采9個工作面，采空區(qū)均在現(xiàn)回采工作面上山方向，兩采區(qū)地表均已移動。據(jù)此，2502-03工作面沿傾向主斷面布置整條觀測線，但只在地表未移動的下山方向設(shè)置控制點；由于工作面走向較長，且地形復(fù)雜，所以走向觀測線僅在開切眼一側(cè)布置半條。1502采區(qū)各工作面切眼一側(cè)受華亭煤礦開采影響，地表已移動，因此1502-10工作面沿傾向主斷面布置整條觀測線，但只在地表未移動的下山方向設(shè)置控制點；而走向主斷面只能在停采線一側(cè)布置半條觀測線。2、觀測站位置的確定、傾向觀測線位置為工作面走向的中分線,同時中分線到停采線的水平距離D1和到開切眼的水平距離D2應(yīng)滿足下式要求,DM7%D2>(Hq—h)ctg(8—A3)+hctgq,式中 H°—采區(qū)平均采深 h—松散層厚度；2502-03工作面走向長為1910米，采區(qū)平均采深為487米，計算中分線到停采線的水平距離D1全341米,到開切眼的水平距離D22578米,因此能夠布置傾向觀測線的位置較多，根據(jù)地形條件擇地建立。1502-10工作面走向長為1423米,采區(qū)平均采深為631米,計算中分線到停采線的水平距離D12441米，到停采線的水平距離D22496米，根據(jù)地形條件擇地建立。、走向觀測線位置由傾向觀測線與采區(qū)上邊界的交點到傾向觀測線與走向觀測線的交點之距離D3確定，而D3為：D3=l/2L]Cosa+H0ctg0,式中 匕一采區(qū)的傾斜長a—煤層傾角0—最大下沉角通過計算2502-03工作面D3約為160米，1502-10工作面D3約為l50米。通過作圖確定2502-03工作面走向觀測線位置為工作面材料順槽以東160米,方位0°的位置；1502走向觀測線位置為1502-10工作面運輸順槽向下150米，方位158°的位置。、觀測線的長度根據(jù)本礦目前采用移動參數(shù)通過計算和作圖確定觀測線長度，1502采區(qū)和2502采區(qū)上山方向上部地表已經(jīng)移動，1502采區(qū)切眼一側(cè)受華礦采動影響，2502采區(qū)走向長且地形復(fù)雜，因此走向觀測線布置布置半條，傾向觀測線布置整條，但只在下山方向地表穩(wěn)定處設(shè)置控制點。據(jù)此1502-10工作面傾向觀測線長長為1500米，走向觀測線布置在停采線一側(cè)，觀測線長為1100米。2502采區(qū)走向觀測線布置半條，布置在開切眼一側(cè)，長為1200米，布置整條傾向觀測線，長為1000米。、觀測點點位根據(jù)工作面長度和移動參數(shù)確定觀測點點位和點間距，其中1502采區(qū)共布置控制點6個，觀測點80個，2502采區(qū)共布置控制點6個，觀測點70個，各觀測線點間距和個數(shù)見下表；兩采區(qū)合計共布置162個點，其中控制點12個，觀測點150個。由于條件限制，控制點只設(shè)在地表穩(wěn)定一側(cè)，每條觀測線布置3個控制點，點間距50米，觀測點間距離為25米，在地形復(fù)雜地區(qū)或遇陡崖等可放寬點間距。五、地表移動觀測站的標(biāo)定與埋設(shè)1、標(biāo)定的方法利用井田范圍內(nèi)已有的國家級測量控制點和地表移動觀測站設(shè)計平面圖，首先確定傾向觀測線上控制點的位置，給出傾向觀測線方位，確定走向觀測線和傾向觀測線的交點，再依設(shè)計標(biāo)出走向觀測線方位，最后在走向觀測線和傾向觀測線的方向上根據(jù)點間距依次標(biāo)定出各觀測線上的控制點和觀測點的點位。2、測樁的構(gòu)造及埋設(shè)要求測樁使用廢舊鉆桿，其中一個端頭要平整，并刻上十字。埋設(shè)時在點位處挖一直徑為0.4米、深為0.8米的坑，將測樁用混凝土灌住，將刻十字一端向上，外露0.1米。同時在埋設(shè)測樁時，為防止挖坑時點位移動應(yīng)事先在點位四周適當(dāng)位置打入四根木樁，用十字交線法保留點位。測導(dǎo)線點、控制點、觀測點標(biāo)設(shè)10－15天后，即可進行各個點的平面坐標(biāo)（7〃級導(dǎo)線測量要求）與高程（三等水準(zhǔn)測量的要求）的聯(lián)測工作。通過聯(lián)測確定觀測站與設(shè)站地區(qū)的地物、地貌以及井下采區(qū)和井巷的相對位置關(guān)系。2、采動前和穩(wěn)定后的觀測分別進行兩次全面觀測，兩次觀測間隔5?7天，對兩次觀測結(jié)果進行比較，只有在同一個觀測點的高差不大于10mm、同一個點間距之差不大于4mm、同一個觀測點支距差不大于30mm時，取兩次觀測結(jié)果的平均值作為觀測點的原始數(shù)據(jù)。3、 地表開始移動的時間和移動穩(wěn)定時的時間的確定由于1502采區(qū)地表已經(jīng)移動，只確定2502-03工作面地表開始移動的時間，工作面開始回采以后，在工作面開切眼上方的走向觀測線上的1?6號觀測點之間進行觀測，每隔3?7天進行一次高程測量，當(dāng)其中某一觀測點累計下沉量達到10mm時，即認(rèn)為地表已開始移動，此時間作為地表開始移動的時間。工作面回采結(jié)束的時間只確定1502-11工作面回采結(jié)束的時間,在工作面停采線上方走向觀測線上的1?13號觀測點之間進行觀測，每隔1個月進行一次觀測，直到觀測點在6個月內(nèi)累計下沉值小于30mm時，即為地表移動結(jié)束，取最后一次觀測的時間為地表移動穩(wěn)定的時間。4、 各觀測點高程、點間距離、支距的測量方法從地表開始移動時進行全面觀測，全面觀測至少要進行四次，時間間隔由下式確定:T=H0/6C式中T—觀測的時間間隔,d(日); H0—平均采深,m;C—回采工作面的推進速度,m/d;計算1502每個工作面觀測的時間間隔為12天，2502-03工作面觀測的時間在工作面推采后另行確定。、測角方法及限差實地測量采用索佳全站儀應(yīng)用方向觀測法，附和導(dǎo)線必須進行往返測量，對中一次二個測回，測角中誤差為15〃，方位角閉合差±20心一(n為測站數(shù))。其它限差和方法按《煤礦測量規(guī)程》要求進行。、高程測量、距離測量因硯北礦區(qū)地處丘嶺地區(qū)，水準(zhǔn)測量很難滿足工程的需要。因此在整個測量過程中均采用三角測量高程。高程測量、距離測量與測角同時進行，取其往返測量的平均值。往返測量高差之互差允許值△h(mm)=8+0.1L(L為兩觀測點之間的水平距離，單位：米)；點與點之間的距離測量，往返測量不得少于4次，互差不得超過2mm。、支距計算支距指的是觀測點偏離觀測線方向的垂直距離。可由外業(yè)測得的角值及距離計算求得。七、 勘查觀測的內(nèi)容1、 主要進行控制點及觀測點高程測量、點間距測量、支距測量;2、 地表裂縫及臺階狀塌陷形成的時間、延展方向、形狀、寬度、深度、臺階落差;3、 各種建筑物的破壞形態(tài)、