表2:袁莊礦Ⅲ3193工作面巖移觀測結(jié)果
圖1:Ⅲ3193工作面巖移觀測主剖面
5、袁莊礦區(qū)最大下沉值的計算。
地表移動穩(wěn)定后的最大下沉值是反映表移動和變形程度的一項重要參數(shù),又是決定地表水平移動、傾斜、曲率、水平變形等參數(shù)的基礎(chǔ),因此正確的預(yù)計地表移動的最大下沉值具有重要意義。目前,礦區(qū)常用如下公式來預(yù)計充分采動后的最大下沉值:
。0=ηmcosα
式中η—地表下沉系數(shù);
m—采高,m;
α—煤層傾角,(°)。
此公式適用于近水平、緩傾斜及中傾斜煤層。在煤層厚度的傾角一定的條件下,地表最大下沉值只取決于地表下沉系數(shù)η。根據(jù)此次觀測數(shù)據(jù)可知:
η=W0/(mcosα)
≈1.2÷(2×cos22.5°)
。0.65
此次觀測為首次采動,隨著袁莊礦下部煤層的開采。31煤開采引起的地表穩(wěn)定后,開采下一煤層時地表移動較為劇烈,下沉系數(shù)將增大,移動范圍也有所擴大。這可看作是首次采動,導致上覆巖層變軟,從而導致的一系列參數(shù)變化。重復(fù)采動后的地表下沉系數(shù)要比初此采動要增大10%,隨分層數(shù)增多而漸趨于穩(wěn)定。袁莊礦上覆巖性為軟弱巖性,下沉系數(shù)極限0.95。
袁莊礦以后在采32煤層時,地表下沉最大值計算時,可按η=0.72進行計算。采4煤時,η取0.79計算。至于回采深部的6煤層,η取值得視具體情況,考慮6煤層與首采煤層的間距與采深的比例得進行計算。可近似按下式計算:
η=0.79+0.65h/H
式中h—6煤與4煤的層間距;
H—6煤采深(基巖段)。
6、袁莊礦區(qū)地表移動時間。
在觀測地表巖移的過程中,以地表下沉10mm作為移動過程的起始時間,并以6個月內(nèi)下沉量小于30mm作為移動過程終止時間。在整個巖移過程中,按照下沉速度指標將其分為三個階段:
開始階段—由移動開始至下沉速度達到50mm/月;
活躍階段—下沉速度大于50mm/月;
衰退階段—下沉速度小于50mm/月。
按照此標準,可知此次觀測,地表移動時間如下表。
表3:地表巖移持續(xù)時間
總時間 開始階段 活躍時間 衰退階段
持續(xù)時間(月) >15 <6 5 >4
回采結(jié)束間隔時間(日期) 93.7~ ~94.1 94.2~94.7 94.8~94.12
由上表可知,下沉活躍階段在整個巖移過程中,所占時間較短;钴S階段下沉量占總下沉總量不足50%。巖移活躍階段,地表下沉速度最大,變形最劇烈,對地表建筑物的危害也最大,常稱之為危險變形期。因此,在對塌陷范圍內(nèi),建筑物破壞程度進行觀測時,活躍時間為最佳階段。
值得說明的是,此次觀測結(jié)束時,地表巖移過程尚未終止。故不能確定地表巖移的持續(xù)時間。但考慮到袁莊礦區(qū)上覆巖層,巖性軟弱,故可參照上覆巖層亦為軟弱巖層的其它礦區(qū)的實測數(shù)據(jù)。例如各項巖移參數(shù)與淮北礦區(qū)均較為類似的開灤礦區(qū),地表巖移持續(xù)時間為19個月。此數(shù)據(jù)對我礦有一定的參照意義。
3、地面保護煤柱的留設(shè):
袁莊礦區(qū),位于蕭縣附近,鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)不發(fā)達,礦區(qū)內(nèi)多為農(nóng)村。地表建筑多為普通磚木、磚混結(jié)構(gòu)房屋,建筑物保護等級均屬Ⅲ級。保護煤柱的邊界實際為預(yù)計的地表巖移危險移動邊界。在正常設(shè)計村莊保護煤柱時,都會增設(shè)一圍護帶,以抵消移動角的誤差引起的煤柱尺寸不足,以及抵消井上下位置關(guān)系確定不準確而造成保護煤柱尺寸和位置的誤差。Ⅲ級建筑物應(yīng)留10m圍護帶。各礦區(qū)都有自己的移動角數(shù)值。淮北礦區(qū),基巖移動角選75°,松散層移動角選45°進行計算。而針對袁莊礦,利用該組參數(shù)計算出來的煤柱尺寸偏大,不宜再增加煤柱尺寸,以免造成資源浪費。在計算過程中,可根據(jù)所選參數(shù)反算決定井下煤層開采邊界。這樣計算出來的結(jié)果更接近真實情況,也更具有實際指導意義。
由于煤柱開采后形成的采空區(qū)大多數(shù)為長方形,而關(guān)鍵層的破壞因為長方形的邊角效應(yīng)而呈橢圓形。因此,地表塌陷范圍均為橢圓形,塌陷邊界也均為曲線。反之,地面呈方形的保護范圍,實際保護煤柱邊界也應(yīng)為曲線邊界。在煤住的留設(shè)過程中,根據(jù)各特征點連線確定的拐角,必要的時候,亦可以作為三角塊段回采。
由于各煤層賦存狀態(tài)的差異,在留設(shè)多煤層各分層保護煤柱時,不應(yīng)簡單的由上分層煤柱邊界往外直推。應(yīng)分層進行計算,以便造成煤柱尺寸過大或過小。尤其在煤柱的留設(shè)過程中,應(yīng)充分考慮重復(fù)采動的影響。
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