巖移觀測工作過程簡介第第頁第一節(jié)煤礦地表巖移觀測點(diǎn)及觀測線設(shè)計一、參數(shù)取值由于煤礦過去未開展過巖移工作，沒有地表移動各項(xiàng)參數(shù)，因此采用類比的方法取用各參數(shù)。該煤系地層上覆巖性可定為中硬，參照《煤礦測量手冊》取定各參數(shù)如下：走向移動角：δ=550上山移動角：γ=550下山移動角：β=550最大下沉角：θ=90-0.6α松散層移動角：Φ=450煤層移動角的修正值：Δγ=Δδ=Δβ=200α――為煤層傾角二、平面位置設(shè)計1、走向觀測線的設(shè)計根據(jù)最大下沉值，在傾向主斷面上確定出地表最大下沉點(diǎn)，通過該點(diǎn)沿礦體走向做剖面線，即得到走向觀測線平面位置，并且依據(jù)移動角值確定開采影響范圍的邊界點(diǎn)。工作面地表巖移觀測站沿走向布設(shè)一條觀測線。2、傾向觀測線的設(shè)計傾向觀測線位于主斷面內(nèi)，和走向觀測線垂直，在走向主斷面圖上自開切眼用(δ-Δδ)角和Φ角向工作面推進(jìn)方向劃線交地表于E點(diǎn)，傾向線必須在工作面推進(jìn)方向上超過E點(diǎn)的位置。觀測站布設(shè)兩條傾向觀測線。3、觀測線的長度設(shè)計觀測線的長度應(yīng)保證兩端（半條觀測線時為一端）超出采動影響范圍，以便建立觀測線控制點(diǎn)和測定采動影響邊界。設(shè)站時移動盆地邊界是根據(jù)地質(zhì)采礦條件類似的其它礦區(qū)的沉陷參數(shù)類比確定的。設(shè)置走向觀測線的具體做法：自開切眼向工作面推進(jìn)方向，以角值(δ-Δδ)劃線與基巖和松散層交接面相交，再從交點(diǎn)以Φ角劃線與地表相交于H點(diǎn)。H點(diǎn)便是不受鄰區(qū)開采影響的點(diǎn)。在工作面停采線處，向工作面外側(cè)用(δ-Δδ)角劃線與基巖和松散層的交接面相交于一點(diǎn)，再從此交點(diǎn)用Φ角劃線與地表相交于F點(diǎn)。在HF方向上設(shè)走向觀測線。要求走向觀測線和傾斜觀測線垂直、相交，并稍微超過交點(diǎn)一段距離得G點(diǎn)（G點(diǎn)不得超過E點(diǎn)），HF便是走向觀測線的工作長度，如圖（2）。走向觀測線長度HF按下式計算：式中：h—表土層厚度H0—采深 —工作面走向長度工作面觀測站沿走向布設(shè)一條觀測線長約1000m。傾斜觀測的長度是在移動盆地主斷面上確定的。具體辦法是：自采區(qū)的上、下邊界分別以(γ-Δγ)和(β-Δβ)劃線與基巖和松散層交接相交，再從交點(diǎn)以Φ角劃線交于地表A、B點(diǎn)，AB即為傾斜觀測線和工作長度。如圖（3）。走向主斷面圖(2)傾向主斷面圖(3)AB段的長度可按下式計算：AB=2hctgΦ+(H1-h)ctg(β-Δβ)+(H2-h)ctg(γ-Δγ)+Lcosα式中：L—工作面的傾斜長度β，Δβ—下山移動角及其修正值；γ，Δγ－上山移動角及其修正值；H1，H2—分別為采區(qū)下邊界和上邊界的開采深度。觀測站布設(shè)一條傾向觀測線長約600m。共布設(shè)兩條傾向觀測線。4、控制點(diǎn)與工作測點(diǎn)設(shè)計為了確保觀測成果的可靠性，觀測站的控制點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在地表不受采動影響的穩(wěn)定區(qū)域，由于本次采用GPS-RTK技術(shù)觀測，觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)布置在工廣內(nèi)已知的GPS點(diǎn)上。為了確保觀測成果的可靠性，觀測站的控制點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在地表不受采動影響的穩(wěn)定區(qū)域，控制點(diǎn)與相鄰工作測點(diǎn)之間的距離；可在50—100m范圍內(nèi)選定。工作測點(diǎn)之間的距離，可以根據(jù)采區(qū)的平均開采深度來定，如表（2）所示。開采深度與工作點(diǎn)間距關(guān)系表(2)開采深度(m)點(diǎn)間距離（m）開采深度(m)點(diǎn)間距離（m）<505200-3002050-10010>30025100-20015表上的測點(diǎn)下沉值達(dá)到10mm。由于該工作面的平均采深為431m，所以該礦的地表移動起動距約為0.21H。二、超前影響距和超前影響角在工作面的推進(jìn)過程中，工作面前方的地表隨采動影響而下沉，這種現(xiàn)象稱為超前影響距。將工作面前方地表開始移動（即下沉10mm）的點(diǎn)與當(dāng)時的工作面開采位置連線，此連線與水平線在與水平線在煤柱一側(cè)的夾角為超前影響角，用w表示。開始移動的點(diǎn)與工作面的水平距離稱為超前影響距。若已知超前影響距和開采深度，便可計算超前影響角，其公式為：式中：——超前影響距離H0—平均采深根據(jù)工作面垂直變形成果表中的下沉值表，并結(jié)合煤礦地表移動觀測站平面圖，我們可得到工作面前方85m看作為超前影響距。已知該工作面的平均采深為431m，所以超前影響角w可由下式求得：因此，該礦的超前影響距為85m，超前影響角為79°。三、最大下沉速度及其滯后距當(dāng)?shù)乇磉_(dá)到充分采動后，在表下沉速度曲線上，最大下沉速度總是滯后于回采工作面一個固定距離，此固定距離稱為最大下沉速度滯后距，用L表示。這種現(xiàn)象稱為最大下沉速度滯后現(xiàn)象。把地表最大下沉速度點(diǎn)與相應(yīng)的回采工作面開采位置連線，此連線和煤層（水平線）在采空區(qū)一側(cè)之夾角，稱為最大下沉速度滯后角，用表示，其公式為：式中：L—滯后距H0—平均采深根據(jù)下沉速度表和煤礦工作面地表移動觀測站平面圖，當(dāng)某點(diǎn)達(dá)到最大下沉速度時，工作面在該點(diǎn)前方50m左右。這里的50m就是最大下沉速度滯后距L。所以就可以用下式計算最大下沉速度滯后角：=83.4°所以，最大下沉速度滯后角為83.4°四、最大下沉速度煤礦工作面下沉速度值如表（4）所示。最大下沉速度與地表最大下沉值、開采深度、露巖性質(zhì)以及工作面推進(jìn)速度有關(guān)，地表點(diǎn)最大下沉速度表示為：式中：K——下沉速度系數(shù)；V——工作面推進(jìn)速度，m/dH0——平均開采深度，m；Wmax——本工作面的地表最大下沉值，mm根據(jù)煤礦工作面實(shí)測數(shù)據(jù)，計算得下沉速度系數(shù)為：K=1.4五、下沉速度特征由走向下沉速度發(fā)展圖（14）可見，隨著工作面向前推進(jìn)，下沉速度最大值位置不斷的向前，這與地表移動一般規(guī)律是一致的。2004年4月達(dá)到該工作面地表移動最劇烈時期，下沉速度最大值位置并不隨工作面推進(jìn)而變化，而是隨著開采面積擴(kuò)大，地表下沉速度增大。六、地表移動持續(xù)時間地表移動持續(xù)時間和活躍期主要與開采深度、工作面推進(jìn)速度、覆巖性質(zhì)等有關(guān)，煤礦移動時間可按下式計算：式中：T總——總移動時間，月；T活——活躍階段時間，月C——工作面推進(jìn)速度，m/月第四節(jié)一般巖移參數(shù)的確定一、下沉系數(shù)由最大下沉值的計算公式W=mqcosa可得：q=W/（mcosa）式中：q——下沉系數(shù)W——最大下沉值m——煤層厚度a——煤層傾角——傾斜方向采動系數(shù)——走向方向采動系數(shù)所謂采動系數(shù)，就是采空區(qū)傾斜方向或走向方向的實(shí)際長度與地表達(dá)到充分采動時，相應(yīng)方向上最小長度之比。采動系數(shù)的計算公式表式為：=()=()——傾斜方向的采動系數(shù)——走向方向的采動系數(shù)——采空區(qū)傾斜方向的實(shí)際長度——采空區(qū)走向方向的實(shí)際長度——平均采深、——小于1的系數(shù)。煤礦的覆巖層為中硬偏軟巖層，、可取0.8，已知采面采空區(qū)傾斜方向的實(shí)際長度為120m，走向的實(shí)際長度為732m，平均采深為431m，可用上式計算得到的采動系數(shù)為：=0.22=1(大于1時取1)采動系數(shù)=0.25，=1(大于1時取1)，已知該面煤層厚度為5m，煤層傾角為12，實(shí)測最大下沉值為1744mm。下沉系數(shù)計算公式表式為:q=W/（mcosa）=0.76所以，該礦的下沉系數(shù)為：0.76。二、水平移動系數(shù)由最大水平移動的計算公式=b可推得：b=/式中：——最大水平移動值——最大下沉值b——水平移動系數(shù)利用水平變形成果表中的水平移動值表和垂直變形成果表中的下沉值表，我們可分析得到最大水平移動值為654mm，最大下沉值為1744mm。水平移動系數(shù)的值為：b=/=0.37所以，該礦的水平移動系數(shù)為0.37。三、主要影響半徑和主要影響角正切主要影響半徑主要是指地表移動和變形值發(fā)生的范圍，可根據(jù)打印出的傾斜值表和下沉值表，確定出最大傾斜值和最大下沉值，利用公式求得主要影響半徑。已知最大傾斜值的主要影響半徑計算公式為：=/r因此，主要影響半徑的計算公式為：r=/式中：r——主要影響半徑——最大下沉值——最大傾斜值由觀測數(shù)據(jù)計算知，走向方向的最大傾斜值為：7.64mm/m，傾斜上山方向的最大傾斜值為7.64mm/m，傾斜上山方向的最大傾斜值為8.34mm/m，則工作面開采主要影響半徑為：r=/i=1744/7.64=228mr=W/i=1626/7.64=212mr=W/i=1626/8.34=195m相應(yīng)主要影響角正切為:tg=/r=431/228=1.9tg=/=417/212=2