硯北煤礦地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)站設(shè)計(jì)

華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

硯北煤礦地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)站設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)華亭煤業(yè)集團(tuán)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(dòng)參數(shù)，掌握該地質(zhì)采礦條件下的地表移動(dòng)規(guī)律，硯北煤礦決定建立地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)站，對(duì)兩采區(qū)各工作面地表移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)和研究工作。此次地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)與研究的主要內(nèi)容：進(jìn)一步確定煤層開(kāi)采后,其上覆巖層及地表移動(dòng)的各類(lèi)參數(shù)和地表裂縫的發(fā)肓情況；掌握地表塌陷范圍及對(duì)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(dòng)范圍內(nèi)廣大居民的生命財(cái)產(chǎn)安全；合理確定保護(hù)煤柱,減少資源浪費(fèi),提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)站的研究，為硯北煤礦保護(hù)煤柱留設(shè)、征地、遷村和實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)，并進(jìn)一步探求厚松散層條件下的地表移動(dòng)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(guān)測(cè)主要針對(duì)1502采區(qū)的1502-11工作面和2502采區(qū)的2502-03工作面開(kāi)采引起的地表移動(dòng)進(jìn)行觀(guān)測(cè)。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(kāi)采結(jié)束,南部為華亭煤礦開(kāi)采范圍,北部為保護(hù)煤柱,西部(下部)為未采區(qū)，其中東南部已受采動(dòng)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(gè)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(duì)高差280.4米,區(qū)內(nèi)無(wú)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(yè)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(jí)褶曲,無(wú)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(jí)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(bǔ)給，補(bǔ)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(kāi)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(jī)械化放頂煤，首采工作面1502-01于2005年5月份開(kāi)始推采，1502-10工作面于2013年1月下旬開(kāi)始回采，1502-11工作面預(yù)計(jì)2013年10開(kāi)始回采；2502采區(qū)各工作面采煤方法為走向長(zhǎng)壁傾斜分層綜合機(jī)械化放頂煤，首采工作面2502-05于2006年3月份開(kāi)始推采，2502-03工作面預(yù)計(jì)2013年7月開(kāi)始回采；各工作面使用支撐掩護(hù)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(jī)械強(qiáng)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(jiān)硬，普氏系數(shù)3.8?4.9，平均4.4，為中等堅(jiān)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(jiān)固至中等堅(jiān)固巖石，中砂巖以上屬不堅(jiān)固巖石。三、測(cè)量資料及移動(dòng)參數(shù)1、測(cè)量資料選擇本礦基礎(chǔ)控制點(diǎn)三個(gè)，并對(duì)其檢核,在確定各點(diǎn)穩(wěn)定時(shí),分別向1502采區(qū)、2502采區(qū)外邊界預(yù)計(jì)不受采動(dòng)影響的區(qū)域布設(shè)丁級(jí)閉合導(dǎo)線(xiàn)或附和導(dǎo)線(xiàn)，標(biāo)定設(shè)計(jì)觀(guān)測(cè)線(xiàn)的控制點(diǎn)。7〃級(jí)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)和觀(guān)測(cè)線(xiàn)控制點(diǎn)的埋設(shè)嚴(yán)格按7〃級(jí)等級(jí)點(diǎn)的要求制造埋設(shè)。2、移動(dòng)參數(shù):設(shè)計(jì)采用移動(dòng)參數(shù)為初步設(shè)計(jì)使用和我礦2502-05上工作面觀(guān)測(cè)確定數(shù)據(jù)。1502采區(qū)走向移動(dòng)角（§）73。，下山移動(dòng)角（卩）48°,上山移動(dòng)角（Y）73°,最大下沉角（B）80°，松散層移動(dòng)角?）45。，下山移動(dòng)角調(diào)整值（△卩）13。,上山移動(dòng)角調(diào)整值（勺）20。，走向移動(dòng)角調(diào)整值（&）20。。2502采區(qū)走向移動(dòng)角⑹60°，下山移動(dòng)角（卩）55°,上山移動(dòng)角（y）60°，最大下沉角⑹83°，松散層移動(dòng)角?45。，下山移動(dòng)角調(diào)整值（△卩）17°,上山移動(dòng)角調(diào)整值（勺）20。，走向移動(dòng)角調(diào)整值（&）20。。四、 觀(guān)測(cè)站的設(shè)計(jì)1、觀(guān)測(cè)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(guān)測(cè)線(xiàn)，即沿傾向主斷面和走向主斷面設(shè)置兩條觀(guān)測(cè)線(xiàn)。2502采區(qū)已回采三個(gè)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(gè)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(dòng)。據(jù)此，2502-03工作面沿傾向主斷面布置整條觀(guān)測(cè)線(xiàn)，但只在地表未移動(dòng)的下山方向設(shè)置控制點(diǎn)；由于工作面走向較長(zhǎng)，且地形復(fù)雜，所以走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)僅在開(kāi)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(kāi)采影響，地表已移動(dòng)，因此1502-10工作面沿傾向主斷面布置整條觀(guān)測(cè)線(xiàn)，但只在地表未移動(dòng)的下山方向設(shè)置控制點(diǎn)；而走向主斷面只能在停采線(xiàn)一側(cè)布置半條觀(guān)測(cè)線(xiàn)。2、觀(guān)測(cè)站位置的確定、傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)位置為工作面走向的中分線(xiàn),同時(shí)中分線(xiàn)到停采線(xiàn)的水平距離D1和到開(kāi)切眼的水平距離D2應(yīng)滿(mǎn)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(zhǎng)為1910米，采區(qū)平均采深為487米，計(jì)算中分線(xiàn)到停采線(xiàn)的水平距離D1全341米,到開(kāi)切眼的水平距離D22578米,因此能夠布置傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)的位置較多，根據(jù)地形條件擇地建立。1502-10工作面走向長(zhǎng)為1423米,采區(qū)平均采深為631米,計(jì)算中分線(xiàn)到停采線(xiàn)的水平距離D12441米，到停采線(xiàn)的水平距離D22496米，根據(jù)地形條件擇地建立。、走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)位置由傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)與采區(qū)上邊界的交點(diǎn)到傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)與走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)的交點(diǎn)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(zhǎng)a—煤層傾角0—最大下沉角通過(guò)計(jì)算2502-03工作面D3約為160米，1502-10工作面D3約為l50米。通過(guò)作圖確定2502-03工作面走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)位置為工作面材料順槽以東160米,方位0°的位置；1502走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)位置為1502-10工作面運(yùn)輸順槽向下150米，方位158°的位置。、觀(guān)測(cè)線(xiàn)的長(zhǎng)度根據(jù)本礦目前采用移動(dòng)參數(shù)通過(guò)計(jì)算和作圖確定觀(guān)測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度，1502采區(qū)和2502采區(qū)上山方向上部地表已經(jīng)移動(dòng)，1502采區(qū)切眼一側(cè)受華礦采動(dòng)影響，2502采區(qū)走向長(zhǎng)且地形復(fù)雜，因此走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)布置布置半條，傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)布置整條，但只在下山方向地表穩(wěn)定處設(shè)置控制點(diǎn)。據(jù)此1502-10工作面傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)為1500米，走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)布置在停采線(xiàn)一側(cè)，觀(guān)測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)為1100米。2502采區(qū)走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)布置半條，布置在開(kāi)切眼一側(cè)，長(zhǎng)為1200米，布置整條傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)，長(zhǎng)為1000米。、觀(guān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位根據(jù)工作面長(zhǎng)度和移動(dòng)參數(shù)確定觀(guān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位和點(diǎn)間距，其中1502采區(qū)共布置控制點(diǎn)6個(gè)，觀(guān)測(cè)點(diǎn)80個(gè)，2502采區(qū)共布置控制點(diǎn)6個(gè)，觀(guān)測(cè)點(diǎn)70個(gè)，各觀(guān)測(cè)線(xiàn)點(diǎn)間距和個(gè)數(shù)見(jiàn)下表；兩采區(qū)合計(jì)共布置162個(gè)點(diǎn)，其中控制點(diǎn)12個(gè)，觀(guān)測(cè)點(diǎn)150個(gè)。由于條件限制，控制點(diǎn)只設(shè)在地表穩(wěn)定一側(cè)，每條觀(guān)測(cè)線(xiàn)布置3個(gè)控制點(diǎn)，點(diǎn)間距50米，觀(guān)測(cè)點(diǎn)間距離為25米，在地形復(fù)雜地區(qū)或遇陡崖等可放寬點(diǎn)間距。五、地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)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(guó)家級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)和地表移動(dòng)觀(guān)測(cè)站設(shè)計(jì)平面圖，首先確定傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)上控制點(diǎn)的位置，給出傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)方位，確定走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)和傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)的交點(diǎn)，再依設(shè)計(jì)標(biāo)出走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)方位，最后在走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)和傾向觀(guān)測(cè)線(xiàn)的方向上根據(jù)點(diǎn)間距依次標(biāo)定出各觀(guān)測(cè)線(xiàn)上的控制點(diǎn)和觀(guān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位。2、測(cè)樁的構(gòu)造及埋設(shè)要求測(cè)樁使用廢舊鉆桿，其中一個(gè)端頭要平整，并刻上十字。埋設(shè)時(shí)在點(diǎn)位處挖一直徑為0.4米、深為0.8米的坑，將測(cè)樁用混凝土灌住，將刻十字一端向上，外露0.1米。同時(shí)在埋設(shè)測(cè)樁時(shí)，為防止挖坑時(shí)點(diǎn)位移動(dòng)應(yīng)事先在點(diǎn)位四周適當(dāng)位置打入四根木樁，用十字交線(xiàn)法保留點(diǎn)位。測(cè)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)、控制點(diǎn)、觀(guān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)設(shè)10－15天后，即可進(jìn)行各個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（7〃級(jí)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量要求）與高程（三等水準(zhǔn)測(cè)量的要求）的聯(lián)測(cè)工作。通過(guò)聯(lián)測(cè)確定觀(guān)測(cè)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(duì)位置關(guān)系。2、采動(dòng)前和穩(wěn)定后的觀(guān)測(cè)分別進(jìn)行兩次全面觀(guān)測(cè)，兩次觀(guān)測(cè)間隔5?7天，對(duì)兩次觀(guān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，只有在同一個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)的高差不大于10mm、同一個(gè)點(diǎn)間距之差不大于4mm、同一個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)支距差不大于30mm時(shí)，取兩次觀(guān)測(cè)結(jié)果的平均值作為觀(guān)測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)。3、 地表開(kāi)始移動(dòng)的時(shí)間和移動(dòng)穩(wěn)定時(shí)的時(shí)間的確定由于1502采區(qū)地表已經(jīng)移動(dòng)，只確定2502-03工作面地表開(kāi)始移動(dòng)的時(shí)間，工作面開(kāi)始回采以后，在工作面開(kāi)切眼上方的走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)上的1?6號(hào)觀(guān)測(cè)點(diǎn)之間進(jìn)行觀(guān)測(cè)，每隔3?7天進(jìn)行一次高程測(cè)量，當(dāng)其中某一觀(guān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉量達(dá)到10mm時(shí)，即認(rèn)為地表已開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)間作為地表開(kāi)始移動(dòng)的時(shí)間。工作面回采結(jié)束的時(shí)間只確定1502-11工作面回采結(jié)束的時(shí)間,在工作面停采線(xiàn)上方走向觀(guān)測(cè)線(xiàn)上的1?13號(hào)觀(guān)測(cè)點(diǎn)之間進(jìn)行觀(guān)測(cè)，每隔1個(gè)月進(jìn)行一次觀(guān)測(cè)，直到觀(guān)測(cè)點(diǎn)在6個(gè)月內(nèi)累計(jì)下沉值小于30mm時(shí)，即為地表移動(dòng)結(jié)束，取最后一次觀(guān)測(cè)的時(shí)間為地表移動(dòng)穩(wěn)定的時(shí)間。4、 各觀(guān)測(cè)點(diǎn)高程、點(diǎn)間距離、支距的測(cè)量方法從地表開(kāi)始移動(dòng)時(shí)進(jìn)行全面觀(guān)測(cè)，全面觀(guān)測(cè)至少要進(jìn)行四次，時(shí)間間隔由下式確定:T=H0/6C式中T—觀(guān)測(cè)的時(shí)間間隔,d(日); H0—平均采深,m;C—回采工作面的推進(jìn)速度,m/d;計(jì)算1502每個(gè)工作面觀(guān)測(cè)的時(shí)間間隔為12天，2502-03工作面觀(guān)測(cè)的時(shí)間在工作面推采后另行確定。、測(cè)角方法及限差實(shí)地測(cè)量采用索佳全站儀應(yīng)用方向觀(guān)測(cè)法，附和導(dǎo)線(xiàn)必須進(jìn)行往返測(cè)量，對(duì)中一次二個(gè)測(cè)回，測(cè)角中誤差為15〃，方位角閉合差±20心一(n為測(cè)站數(shù))。其它限差和方法按《煤礦測(cè)量規(guī)程》要求進(jìn)行。、高程測(cè)量、距離測(cè)量因硯北礦區(qū)地處丘嶺地區(qū)，水準(zhǔn)測(cè)量很難滿(mǎn)足工程的需要。因此在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中均采用三角測(cè)量高程。高程測(cè)量、距離測(cè)量與測(cè)角同時(shí)進(jìn)行，取其往返測(cè)量的平均值。往返測(cè)量高差之互差允許值△h(mm)=8+0.1L(L為兩觀(guān)測(cè)點(diǎn)之間的水平距離，單位：米)；點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離測(cè)量，往返測(cè)量不得少于4次，互差不得超過(guò)2mm。、支距計(jì)算支距指的是觀(guān)測(cè)點(diǎn)偏離觀(guān)測(cè)線(xiàn)方向的垂直距離?？捎赏鈽I(yè)測(cè)得的角值及距離計(jì)算求得。七、 勘查觀(guān)測(cè)的內(nèi)容1、 主要進(jìn)行控制點(diǎn)及觀(guān)測(cè)點(diǎn)高程測(cè)量、點(diǎn)間距測(cè)量、支距測(cè)量;2、 地表裂縫及臺(tái)階狀塌陷形成的時(shí)間、延展方向、形狀、寬度、深度、臺(tái)階落差;3、 各種建筑物的破壞形態(tài)、