呂溝煤礦高水充填開采地表移動和變形監(jiān)測研究觀測站設計說明書管理資料

呂溝煤礦高水充填開采地表移動和變形監(jiān)測研究觀測站設計說明書

目錄TOC\o"1-3"\h\u32134 -1-22639位置交通和自然地理 -1-29516位置與交通 -1-2008自然地理 -2-8952礦井開采技術條件 -2-28351礦井地質 -3-32166礦區(qū)地層 -3-23853 -3-12563礦井構造 -4-226222、設立觀測站的目的和任務 -5-19000目的和意義 -5-2921主要任務 -6-229823、工作面地質采礦條件 -8-30285工作面位置 -8-4494煤層賦存情況、煤質及頂底板情況 -8-5691地質構造情況 -8-18966 -8-22866工作面開采技術條件 -9-6633采煤方法及回采工藝 -9-3034、地表移動觀測站設計 -10-13421觀測站設計的原則 -10-29432觀測站類型及布設形式 -10-13365觀測線設計所用參數分析 -12-10449觀測線位置確定 -19-21812 -20-22487走向觀測線位置的確定 -20-1339觀測線長度的確定 -21-14101走向觀測線長度的確定 -21-9635傾斜觀測線長度的確定 -22-30485測點數目及其密度 -22-284405、觀測站的設置 -24-14070設置時間 -24-12504設站要求 -24-274376、觀測站的觀測工作 -27-12014測量作業(yè)依據及測量控制系統(tǒng) -27-2910測量作業(yè)的依據 -27-16167測量控制系統(tǒng) -27-18415觀測內容及要求 -27-729連接測量 -27-19782全面觀測 -29-19378日常觀測工作 -30-25057、觀測資料的整理與分析 -32-27685實測資料處理和分析的內容 -32-21790觀測數據的處理 -32-30777觀測數據的整理 -32-2628移動和變形的計算 -33-25022移動和變形曲線圖的繪制 -35-29551觀測成果 -35-294918、附圖 -36-76339、主要參考文獻 -37-呂溝煤礦高水充填開采地表巖移觀測研究觀測站設計說明書位置交通和自然地理位置與交通呂溝煤礦北東距禹州市10km、東距許昌市50km。礦區(qū)北有許昌—神后地方窄軌鐵路至許昌市與京廣鐵路相接，北有許昌—洛陽的豫31公路，往東至許昌市與107國道和京珠高速公路相連。區(qū)內瀝青公路與周圍各縣市相通，簡易公路四通八達，交通較為便利。見圖1-1。圖1-1交通位置圖呂溝煤礦位于河南省禹州煤田三峰山—米托寺礦區(qū)，地理坐標為東經113°19′41″～113°22′49″，北緯34°05′44″～34°07′16″。，~，。自然地理(1)地形、地貌礦區(qū)屬于以構造剝蝕類型為主之低山丘陵區(qū)，地勢西高東低。煤系頂部之“平頂山砂巖”，因耐剝蝕力較強，在區(qū)內形成沿地層走向延展之單面山地形，自東而西構成三峰山、玉皇山、鳳翅山、大劉山、牛頸山、云蓋山。標高300~704m，地形比高東部約110m，西部達380m，煤系地層因松軟易風化，形成低凹丘陵地形，標高一般為200~300m，西部較高，約400~500m。(2)水文區(qū)內沖溝較多，無長年有水河流。區(qū)外西部僅有一條常年性有水河流—蘭河，雖流量不大，但雨季流量倍增。據1964年3月到1965年2月對該河的觀測，~，1957年7月澗渡村附近最高洪水位+。礦井開采技術條件（一）瓦斯呂溝礦屬低瓦斯礦井，~，~·d；~，~·d；~，~·d；~，~·d；~，·d；，·d；隨著開采深度的增加，礦井瓦斯含量可能有增加的趨勢。（二）煤的自燃五2（六2）、六4（七4）煤自燃傾向等級為Ⅱ級，屬自燃煤層。(三)煤塵六2、七4煤煤塵具有爆炸危險性。隨著五2（六2）、六4（七4）煤開采強度的增加，煤塵將有所增大。（四）地溫目前最大開采水平為-200m。據測，回風巷中的溫度22℃左右、其它地區(qū)19～22℃礦井地質礦區(qū)地層禹州煤田區(qū)域地層劃分屬華北地層區(qū)嵩箕小區(qū)，區(qū)域上主要發(fā)育地層為震旦系上統(tǒng)馬鞍山組、寒武系、石炭系上統(tǒng)、二疊系和第四系，其中石炭～二疊系為主要含煤地層。根據地層時代、巖性及富水程度來劃分礦井中主要含水層和隔水層。（一）礦井中主要有以下含水層（1）寒武-奧陶系灰?guī)r巖溶承壓含水層；（2）太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組；（3）砂巖裂隙承壓含水組；（4）新生界松散巖類孔隙潛水含水層。（二）礦井隔水層根據巖性組合，本區(qū)隔水層段較發(fā)育。對本礦井有主要意義的是二疊系地層中七4煤層上部和六2煤層下部的泥巖、砂質泥巖、粉砂巖隔水層。礦井構造呂溝煤礦區(qū)總體構造形態(tài)為走向東西、傾向南的單斜構造，局部有小的波狀起伏，地層傾角10~20°，一般15°左右。該區(qū)斷裂不發(fā)育，據礦井開采揭露，局部發(fā)育北東向和北西向兩組小斷層，且以北東向為主，落差多小于5m。本礦區(qū)構造復雜程度為簡單。該礦區(qū)發(fā)育的主要斷層為七西大巷正斷層（F1），，斷層走向北東向，傾向北西，傾角60°左右，錯斷七4、六2煤層，最大落差19m，，由七4、六2煤層五西、六西、七西大巷控制。七4煤層發(fā)育落差小于5m的小斷層7條，，長度30~280m，總長度830m，其中NE向5條，NW向2條。六2煤層發(fā)育小于5m的斷層14條，，延展長度30~430m，總長度2530m，其中NE向8條，NW向2條，SN向4條。2、設立觀測站的目的和任務目的和意義隨著大量的煤炭資源從地下采出，所引起的地表沉陷及采動損害問題日益突出。礦山開采沉陷不僅破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且對地表及其村莊建筑物造成嚴重損害，影響工農關系和農村的穩(wěn)定工作，同時為給煤炭企業(yè)帶來巨大的經濟賠償負擔，也影響到礦區(qū)乃至社會工農業(yè)生產和可持續(xù)發(fā)展。為最大限度地解放村莊下壓煤，提高資源回收率，控制地表沉陷，同時最大限度地保護地表村莊建筑物，需要開展巖層與地表移動規(guī)律的研究。建立地表移動觀測站進行地表移動規(guī)律和巖移參數的研究是進行村莊下采煤的必備基礎。為了最大限度地解放建筑下壓煤，提高煤炭資源的采出率，延長礦井服務年限，同時保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，實現煤炭生產與礦區(qū)環(huán)境協(xié)調發(fā)展的綠色開采目標，提高礦井技術經濟效益，河南永錦能源有限公司在呂溝礦實施高水充填開采技術。為了井下安全生產和地表建筑物的安全，確保項目的順利實施，需要進行充填開采的移動變形監(jiān)測研究，在C七401工作面上方地面建立移動觀測站，通過建立地表移動變形觀測站，對地表移動變形進行觀測，掌握充填開采引起的地表移動變形規(guī)律，獲得礦區(qū)充填開采地表移動參數和概率積分參數，為工作面充填開采的安全生產提供理論基礎和技術資料。因此，建立地表移動觀測站進行充填開采地表移動規(guī)律和巖移參數的研究具有重要的理論和實際意義。主要任務為了掌握由于充填開采引起的巖層與地表移動的基本規(guī)律，通過建立充填開采地表移動觀測站進行現場實測、綜合分析，可實現如下目的：收集煤礦地質采礦資料及有關工程圖紙，結合上覆巖層結構及巖性特征，分析呂溝煤礦巖層與地表移動規(guī)律及參數，分析地表建筑物的現狀及抗變形能力；進行地表移動觀測站設計：根據實際地質采礦條件合理選擇和設計觀測線，觀測線沿走向一條，沿傾向一條；觀測站的建立：按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》（2000）及設計要求埋設控制點和測點，并采取措施保護測點；現場觀測：按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》（2000）要求的精度進行現場測量，獲得比較準確、可靠的觀測資料；數據分析研究：負責觀測數據的整理與分析，獲得巖層移動角等角量參數，進行概率積分法預測參數求取，主要包括下沉系數、水平移動系數、主要影響角正切、拐點偏移距等，研究地表移動規(guī)律。通過現場觀測及觀測資料分析，分析評價充填開采效果，分析地表村莊建筑物受影響情況，進行地表建筑物采動影響情況分析評價；根據觀測資料分析結果及井下充填情況，對井下高水充填開采提出合理化建議及開采技術措施，進行技術指導，服務煤礦生產。提交成果資料：觀測站技術設計說明書；觀測原始記錄、分析計算圖紙資料；觀測站技術總結報告、觀測站驗收報告；提交科技鑒定所需的研究報告。

3、工作面地質采礦條件工作面位置14煤層賦存情況、煤質及頂底板情況該面七4煤層煤種為焦煤，~，，以薄煤層為主，煤層結構較穩(wěn)定，硬度系數f=，煤層傾角13°~15°，平均傾角為14°?；卷敒樘抠|泥巖，，特征為灰黑色、底部含炭質；直接底為砂質泥巖，，深灰色；基本底為中粒砂巖，，灰色。地質構造情況七4煤層走向270°～275°，傾向180°～185°，煤層傾角13°～15°，平均為14°，為緩傾斜煤層。根據現有C七401采煤工作面機巷揭露資料分析，C七401采煤工作面繞巷掘進范圍內揭露F6斷層。F6斷層為正斷層，走向242°，傾向152°，傾角85°，，對回采有一定影響。根據現有巷道揭露資料分析，在推進過程中可能會出現小褶曲，對采面回采無大的影響。本區(qū)域水文地質簡單，正常涌水量為5m3/h，最大涌水量6m3七4煤層頂板砂巖含水層（Ⅶ1），可造成七4煤層頂板淋水，但水量小、持續(xù)時間短，對開采偶有影響。C七401采面防治水工作簡單易行，采掘工程不受水害影響。工作面開采技術條件（1）瓦斯：七4煤層東翼采區(qū)屬于低瓦斯、低二氧化碳區(qū)域，，。（2）煤塵：%，具有中等強度爆炸危險性。（3）煤自燃傾向性：七4煤層的自燃等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。（4）地溫：溫度在20°-23℃（5）地壓：無沖擊地壓危害。采煤方法及回采工藝（1）采煤方法：工作面回采采用傾斜長壁后退式采煤法，超高水材料充填采空區(qū)。，；，即“兩采一準(充)”。（2）回采工藝：采用炮采工藝。回采工藝流程：第一班：打眼→裝藥→放炮→掛梁攉煤→運煤→移溜→紉柱→回柱→維修第二班：打眼→裝藥→放炮→掛梁攉煤→運煤→移溜→紉柱→回柱第三班：架設擋板封堵充填空間（維修）→注漿充填。4、地表移動觀測站設計觀測站設計的原則觀測站是指在開采進行之前，在開采影響范圍內的地表或其它研究對象上，按照一定要求設置的一系列互相聯系的觀測點。在采動過程中，根據要求定期地對這些觀測點進行監(jiān)測，以確定它們的空間位置及其相對位置的變化，從而掌握地表移動和變形的規(guī)律。設計原則如下：（1）觀測線設計在移動盆地的主斷面上；（2）觀測線的長度應大于移動盆地的范圍；（3）觀測期間盡量不受臨近采區(qū)的影響；（4）觀測線上應根據采深和設站的目的布置一定密度的測點；（5）觀測線的控制點應在移動盆地范圍之外埋設牢固，。觀測站設計包括編寫設計說明書和繪制設計圖兩部分工作，其中設計圖包括平面圖和斷面圖，比例尺一般與井上下對照圖一致。觀測站設站地點的選擇取決于設站的目的。觀測站設站地點的選擇會直接影響到觀測成果的使用價值。選擇設站地點時，應根據我國生產發(fā)展的具體情況及開采沉陷的研究現狀，密切結合開采影響的實際問題。觀測站類型及布設形式按照觀測站設置的地點分為地表移動觀測站和專門觀測站。地表移動觀測站是為了研究地表移動和變形的規(guī)律，在開采影響范圍內的地表上所布設的觀測站；專門觀測站是為了某一個特定的目的所設立的觀測站，如建筑物觀測站、鐵路觀測站、邊坡移動觀測站等。根據本項目的目的，本次設置地表移動觀測站。按照觀測的時間分為普通觀測站和短期觀測站，普通觀測站觀測時間較長（一般一年以上），它是在地表移動的開始到結束的整個過程中定期進行觀測，主要為了研究地表移動和變形的規(guī)律；短期觀測站是觀測時間較短，它是在地表移動過程中的某個階段進行觀測，是在急需開采沉陷資料的情況下才采用。按布站的形式分為網狀觀測站和剖面線狀觀測站。網狀觀測站是在產狀復雜的礦層或在建筑物密集的地區(qū)開采時，可考慮多布設一些測點，組成網格狀觀測站。網狀觀測站可以對整個采動影響范圍進行觀測，所得資料比較全面、準確，但測點數目較多，野外觀測和室內成果整理工作量大，且受地形、地物條件的限制。剖面線狀觀測站是目前各礦區(qū)用得較多的一種布站形式。它是在沿移動盆地主斷面的方向上，將觀測點布設成直線的觀測站。有時因條件限制不能布設成直線時，也可布設成具有少量轉點的折線形。剖面線狀觀測站通常由兩條互相垂直且相交的觀測線所組成。觀測站的布設形式：我國礦區(qū)大多數采用剖面線狀觀測站，走向觀測線和傾斜觀測線互相垂直且相交。在充分采動條件下，通過移動盆地的平底部分都可以設置觀測線。在非充分采動的條件下，觀測線設在移動盆地的主斷面上。觀測線的長度應保證兩端（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和測定采動影響邊緣。采動影響范圍內的測點為工作測點，在采動過程中應保證其與地表一起移動，以反映地表的移動狀態(tài)。本次觀測站設計類型為剖面線狀普通地表移動觀測站。在地表移動盆地的主斷面上設計走向觀測線（1條）和傾斜觀測線（1條）互相垂直。觀測線設計所用參數分析根據地表移動觀測站設計的基本原理，需要確定以下參數：工作面傾斜長度l1、工作面走向長度l3、上山移動角γ、下山移動角β、松散層移動角φ、最大下沉角θ、、走向移動角δ、工作面平均開采深度H0等。其參數選取與工作面上覆巖層的巖性及地質采礦條件等有關。河南永錦能源有限公司呂溝煤礦工作面走向總長為190m，傾斜長度為736m。由于呂溝煤礦及附近區(qū)域尚未設置過地表移動觀測站，沒有巖層與地表移動的實際觀測資料。根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》規(guī)定，在缺少實際觀測資料的礦區(qū)，可結合本區(qū)域上覆巖層巖性的綜合評價系數P、地質條件、開采技術條件等確定所需參數。其中系數P取決于覆巖巖性及其厚度，可用下式表示：式中mi—覆巖i分層的法線厚度，m；Qi—覆巖i分層巖性評價系數,可由表4-1查得；當無實測強度值時，Q0值可從表4-2查得。表4-1分層巖性評價系數巖性單向抗拉強度（MPa）巖石名稱初次采動Q0重復采動Q1Q2堅硬≥90807060很硬的砂巖、石灰?guī)r和粘土頁巖、石英礦脈、很硬的鐵礦石、致密花崗巖、角閃巖、輝綠巖硬的石灰?guī)r、硬砂巖、硬大理石、不硬得花崗巖中硬50403020＞10較硬的石灰?guī)r、砂巖和大理石普通砂巖、鐵礦石砂質頁巖、片狀砂巖硬粘土質片巖、不硬的砂巖和石灰?guī)r、軟礫巖軟弱≤10各種頁巖（不堅硬的）、致密泥灰?guī)r，軟頁巖、很軟石灰?guī)r、無煙煤、普通泥灰?guī)r，破碎頁巖、煙煤、硬表土-粒質土壤、致密粘土，軟砂質粘土、黃土、腐殖土、松散砂層表4-2初次采動巖層評價系數Q0地層時代Q0值巖性震旦紀寒武紀奧陶紀志志留紀泥泥盆紀石炭紀二疊紀三疊紀侏羅紀白堊紀第三紀第四紀砂巖～（）～（）～（）～（）～（）～（）～（）～（）頁巖泥灰?guī)r～（）～（）～（）～（）～（）～（）～（）砂質頁巖～（）～（）～（）～（）～（）～（）～（）表4-3呂溝煤礦覆巖綜合評價系數計算表（0375鉆孔）巖層序號巖性厚度mi巖性評價系數qimiQi巖層序號巖性厚度mi巖性評價系數qimiQi1黃土1103砂質泥巖2礫石104粉砂巖3細粒砂巖105粉砂質泥巖4細粒砂巖106粉砂巖5中粒砂巖107細粒砂巖6粉砂巖108粉砂巖7中粒砂巖109粉砂質泥巖8粗粒砂巖110細粒砂巖9中粒砂巖111粉砂質泥巖10粉砂巖112粉砂巖11中粒砂巖113中粒砂巖12細粒砂巖1114粉砂巖13粉砂巖115泥巖14中粒砂巖116煤層115粉砂巖117泥巖16中粒砂巖118粉砂質泥巖17粉砂巖119中粒砂巖18中粒砂巖120粉砂質泥巖19粉砂巖21121粉砂巖20細粒砂巖122砂質泥巖21粉砂巖123粉砂巖22細粒砂巖124硅質泥巖23細粒砂巖125泥巖24粉砂質泥巖126煤層125細粒砂巖127粉砂巖26粉砂巖128炭質泥巖27細粒砂巖129煤層128細粒砂巖130粉砂質泥巖29粉砂巖131細粒砂巖30粉砂質泥巖132粉砂質泥巖31中粒砂巖133中粒砂巖32粉砂質泥巖134煤層133粉砂巖135粉砂質泥巖34細粒砂巖136泥巖35中粒砂巖137粉砂質泥巖136細粒砂巖138粉砂巖37粉砂質泥巖139細粒砂巖38細粒砂巖140粉砂質泥巖39中粒砂巖141鮞狀泥巖40砂質泥巖142粉砂巖41粉砂巖143細粒砂巖42粉砂巖144粗粒砂巖43細粒砂巖145中粒砂巖44粉砂質泥巖146粉砂質泥巖45粉砂巖1147粉砂巖46細粒砂巖148粉砂質泥巖47中粒砂巖149鮞狀泥巖48粗粒砂巖150粉砂巖49粉砂質泥巖151中粒砂巖50粗粒砂巖152粉砂質泥巖51細粒砂巖153細粒砂巖52粗粒砂巖154粉砂質泥巖253中粒砂巖155細粒砂巖54粗粒砂巖156粉砂質泥巖55泥巖157細粒砂巖56細粒砂巖158粉砂質泥巖57泥巖159泥巖58粉砂質泥巖160煤層159泥巖161泥巖60炭質泥巖162粉砂質泥巖61粉砂巖163泥巖62中粒砂巖164煤層163粉砂質泥巖165細粒砂巖64中粒砂巖166中粒砂巖65粉砂質泥巖167煤層166中粒砂巖168粉砂質泥巖67粉砂質泥巖169細粒砂巖68細粒砂巖170粉砂巖69泥巖171煤層170粉砂質泥巖172粉砂巖71細粒砂巖173中粒砂巖72泥巖174煤層173泥巖175泥巖74粉砂質泥巖176細粒砂巖75粉砂巖177泥巖76粉砂質泥巖178鮞狀泥巖77細粒砂巖179粉砂質泥巖78粉砂巖180泥巖79中粒砂巖181粉砂質泥巖80粉砂質泥巖182粉砂巖81粉砂巖183粉砂質泥巖82粉砂質泥巖184紫斑泥巖83粉砂巖185細粒砂巖84粉砂質泥巖186粉砂質泥巖85粉砂巖187粉砂巖86細粒砂巖188粉砂質泥巖87泥巖189粉砂巖88細粒砂巖190粉砂質泥巖89中粒砂巖191粉砂巖90砂質泥巖192細粒砂巖91粉砂質泥巖193中粒砂巖92粉砂巖194粉砂質泥巖93中粒砂巖195炭質泥巖94粉砂質泥巖196泥巖95粉砂巖197鮞狀泥巖96粉砂質泥巖198粉砂質泥巖97中粒砂巖199泥巖98粉砂質泥巖200泥巖99中粒砂巖201鮞狀泥巖100粉砂巖202粉砂巖101細粒砂巖203細粒砂巖1102中粒砂巖204中粒砂巖注：同一巖性開采深度不同綜合評價系數值不同。表4-4呂溝覆巖綜合評價系數計算表（0394鉆孔）巖層序號巖性厚度mi巖性評價系數qimiQi巖層序號巖性厚度mi巖性評價系數qimiQi1黃土161炭質泥巖2中粒砂巖62泥巖3粉砂巖63中粒砂巖4中粒砂巖64泥巖5泥巖65粉砂巖6中粒砂巖66中粒砂巖7粗粒砂巖67泥巖8中粒砂巖68粉砂巖9泥巖69砂質泥巖10細粒砂巖70粉砂巖111粉砂巖71泥巖12中粒砂巖72粗粒砂巖13泥巖73泥巖14粉砂巖74粉砂巖15細粒砂巖75泥巖16泥巖76細粒砂巖17中粒砂巖77泥巖18細粒砂巖78粉砂巖19泥巖79中粒砂巖20中粒砂巖80粉砂巖21粉砂巖81泥巖22泥巖82粉砂巖23細粒砂巖83細粒砂巖24泥巖84中粒砂巖25細粒砂巖85泥巖26中粒砂巖86煤層127泥巖87泥巖28細粒砂巖88煤層129粉砂巖89砂質泥巖30砂質泥巖90中粒砂巖31細粒砂巖91泥巖32粉砂巖92煤層133細粒砂巖93粉砂巖34砂質泥巖94泥巖35細粒砂巖95炭質泥巖36砂質泥巖96粉砂巖37粉砂巖97泥巖38細粒砂巖98中粒砂巖39中粒砂巖99粉砂巖40粗粒砂巖100細粒砂巖41細粒砂巖101粉砂巖142泥巖102泥巖43細粒砂巖103細粒砂巖44泥巖104粉砂巖45細粒砂巖105砂質泥巖46泥巖106砂巖47細粒砂巖107泥巖48中粒砂巖108粉砂巖49粉砂巖109泥巖50泥巖110泥巖51中粒砂巖111細粒砂巖52硅質泥巖112泥巖53細粒砂巖113鮞狀泥巖54粉砂巖114泥巖55炭質泥巖115煤層156泥巖116粉砂巖57細粒砂巖117泥巖58粉砂巖1118煤層159細粒砂巖119泥巖60泥巖120炭質泥巖注：同一巖性開采深度不同綜合評價系數值不同通過上述對呂溝煤礦提供的0375、0394號鉆孔資料的覆巖巖性綜合評價系數的計算（見表4-3、表4-4），分別算得覆巖綜合評價系數P=，P=。，平均值P=。參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》中的巖性綜合評價系數P與巖性影響系數D的對應關系表（見表4-5），，為中硬巖層。表4-5巖性綜合評價系數P與系數D的對應關系堅硬PD中硬PD軟弱PD由于C七401工作面的上覆巖層為中硬巖層，根據《煤礦測量規(guī)程》中第258條規(guī)定，在最大下沉角θ尚未求得前，可按其近似公式計算（見表4-6）。同時，根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》中的規(guī)定，其走向移動角δ、上山移動角γ和下山移動角β可通過覆巖巖性確定（見表4-7）。表4-6按覆巖性質區(qū)分的最大下沉角覆巖類型最大下沉角θα<50°α>50°堅硬θ=90°-(~)αθ=90°-(~)α中硬θ=90°-(~)αθ=90°-(~)α軟弱θ=90°-(~)αθ=90°-(~)α注：α為煤層傾角表4-7按覆巖性質區(qū)分的地表移動一般參數綜合表（α＜50°）覆巖類型覆巖性質下沉系數q水平移動系數b移動角（°）主要巖性單向抗壓強度(Mpa)δγβ堅硬大部分以中生代地層硬砂巖、硬石灰?guī)r為主，其它為砂質頁巖、頁巖、輝綠巖＞60～～75°～80°75°～80°δ－（～）α中硬大部分以中生代地層中硬砂巖、石灰?guī)r、砂質頁巖為主。其它為軟礫巖、致密泥灰?guī)r、鐵礦石30～60～～70°～75°70°～75°δ－（～）α軟弱大部分為新生代地層砂質頁巖、頁巖、泥灰?guī)r及粘土、沙質粘土等松散層＜30～～60°～70°60°～70°δ－（～）α注：α為煤層傾角根據上述計算分析，呂溝煤礦C七401工作面上覆巖層移動參數確定如下：走向移動角：δ=72°；上山移動角：γ=72°；下山移動角：β=δ-(~)α=72°×14°=°；最大下沉角：θ=90°-(~)α=90°×14°=°。觀測線位置確定本次觀測站設計類型為剖面線狀普通地表移動觀測站，觀測的主要目的是研究地表移動規(guī)律。根據《煤礦開采損害與保護》中對剖面線狀觀測站布設形式與設計方法的規(guī)定，當工作面長度滿足下述公式時，可考慮設置兩條傾斜觀測線。l3=D1+D2+D3>+50m式中：：l3—工作面走向長度，為190m；D1—外側傾斜觀測線到開切眼的距離；D2—兩條傾斜觀測線的間距；D3—內側傾斜觀測線到終采線的距離。H0—平均開采深度，約為485m經計算，l3<+50m。說明工作面走向較斷，為非充分采動。根據對剖面線狀觀測站設計方法的規(guī)定,地表在走向方向上為非充分采動,傾斜觀測線布置在采空區(qū)中心，沿煤層走向設置一條走向觀測線。根據以上計算公式和方法，參照呂溝煤礦的地質采礦條件以及《煤礦測量規(guī)程》的規(guī)定，設計走向觀測線一條，傾斜觀測線一條。走向觀測線和傾斜觀測線互相垂直，且均布置在地表移動盆地的主斷面上。首先判斷地表是否達到了充分采動。如果地表在走向方向上為非充分采動，將傾斜觀測線布置在采空區(qū)的中心。若地表達到了超充分采動，傾斜觀測線應布置在平底部分。根據呂溝煤礦實際地質采礦條件，C七401工作面地表移動沿走向為非充分采動，傾斜觀測線布置在采空區(qū)的中心。走向觀測線位置的確定走向觀測線應位于走向主斷面上，確定走向主斷面的位置應在傾斜主斷面上按最大下沉角θ來確定。考慮到煤層傾角的影響，觀測線應向下山方向平移，由采空區(qū)中心向下山方向偏移一段距離d，結合工作面上面地表具體情況，走向觀測線沿潘莊村道路布設。觀測線長度的確定走向觀測線長度的確定走向觀測線的長度是在移動盆地的走向主斷面上確定，為了保證觀測線不受鄰近開采的影響，一般情況下，走向觀測線一般只設一條。同時，走向觀測線應與傾斜觀測線垂直相交，并稍微超過一段距離，然后在傾斜觀測線和走向觀測線交點處再向外延伸一定距離，適當加設1~2個觀測點。在走向主斷面上，走向影響距離D及走向觀測先線長度L走計算公式如下：D=（H0-h)cot(δ-Δδ)+hcotφ式中：H0—平均開采深度，485mh—松散層厚度，35m；δ—走向移動角，取72°；Δδ—走向移動角修正值，根據表4-8取20°；φ—松散層移動角，45°；l3—工作面走向長度，190m。經計算，走向影響距離為386m，工作面內長度取120m，走向觀測線長度L走為506m。表4-8移動角修正值煤層傾角α（°）Δβ（°）Δγ（°）Δδ（°）02020°20°101720°20°201520°20°301320°20°401220°20°501120°20°60920°20°70720°20°80及以上620°20°傾斜觀測線長度的確定一般情況下，傾斜觀測線的長度是在移動盆地的傾斜主斷面上確定。傾斜觀測線長度L傾按下公式計算：L傾下=（H1-h）cot（β-Δβ）+hcotφ式中：H1—工作面下山邊界開采深度，523mh—松散層厚度，35m；β—下山移動角，°；Δβ—下山移動角的修正值；根據表4-8取16°；φ—松散層移動角，45°。經計算，傾斜方向上下山長度480m。結合走向觀測線的位置，工作面內傾斜長度取350m，傾斜線長度L傾為830m。為不影響觀測數據采集和分析，一般情況下，不對傾斜觀測線和走向觀測線的長度及位置進行調整。測點數目及其密度觀測線上的測點數目及其密度，主要取決于開采深度和設站的目的（見表4-9）。工作測點設置在預計的移動盆地范圍內觀測線上，布設一般是從移動盆地中央開始向兩邊的移動邊界布置。為了反映地表點的移動情況，工作測點要與表土層牢固地固結在一起，以使測點和地表一起移動。并保證它和土層密實固結，工作測點應有適當的密度。為了以大致相同的精度求得移動相變形值及其分布規(guī)律，一般是等間距布設?？刂泣c應埋設在觀測線的兩端，每端布置2個。若只在一端設置控制點時，控制點不得少于3個。控制點與最外端工作測點的距離為50~100m。觀測線和測點的設計位置確定以后，將它們繪制到觀測站設計平面圖上。表4-9測點密度開采深度（m）測點間距（m）開采深度（m）測點間距（m）＜505200～3002050～10010300～40025100～20015＞40030C七401工作面下山方向平均采深為485m，故測點間距為30m。由于本次觀測站設計類型為剖面線狀普通地表移動觀測站，走向觀測線與傾斜觀測線均在移動盆地主斷面，且互相垂直。設計走向觀測線半條，總長度506m，在走向觀測線上可布置17個測點，可以適當增加1～2個測點。傾斜觀測線一條，總長度830m，由于走向觀測線與傾斜觀測線垂直，有一個交點，因此在傾斜觀測線上可布置27個測點，可以適當增加1～2個測點。根據工作面上方實際條件，控制點布置在潘莊村東公路上，設置3～4個控制點，因此，本次觀測站總共51個觀測點。走向觀測線上觀測點的編號按從西到東方向順序增加，分別為A1、A2、A3、…;傾向觀測線上觀測點的編號自上山向下山方向順序增加，分別為B1、B2、B3、…。兩條觀測線交點編號為AB，控制點編號分別為R1、R2、R3、…。

5、觀測站的設置設置時間在工作面開始回采之前，或者是工作面已開始回采，但至觀測線還有一定的距離，并且移動尚未波及到設站地區(qū)地表時，就應將設計好的觀測站標定到實地上。其方法是：在觀測站設計平面圖上，根據設計的測點間距，利用觀測站附近的礦區(qū)控制點確定各觀測線及觀測線上各測點的平面位置，并對各測點進行編號。如果礦區(qū)控制點離觀測站較遠，則需在觀測站地區(qū)進行插點，也可利用其它控制點或圖根點標定觀測站。測點不應布置過早，以防丟失。應該在工作面開采前10天左右進行布置為宜。設站要求觀測站的控制點和工作測點一般用預制的混凝土樁埋設或用混凝土灌注。設計測點的構造及其埋設方法如下：測點構造為帶鋼筋的梯形混凝土樁，長600mm，頂部截面積為100×100mm2的正方形，底部截面積為200×200mm2的正方形。在預制混凝土標志樁時，在其上端內鑲入長約10~20cm、直徑10mm左右的鋼筋，在鋼筋頂部刻十字絲或鉆有小孔，鋼筋露出混凝土樁10mm，作為測點標志的中心。埋設測點時，~、，預制好后統(tǒng)一埋設，將混凝土樁先立坑中，水泥樁露出地面100mm，然后填土或混凝土使其牢固，每個樁要注明測點號。控制點和觀測點標志樁及埋設方法如圖5-1所示。在觀測線附近不受工作面采動影響的區(qū)域布置相互通視的2個觀測站控制點，其位置的選擇既要考慮便于與各觀測測點聯測，又要使其在觀測期間能可靠保存。

圖5-1觀測點及控制點構造，可采用鋼管式測點，測點也可根據具體情況埋設簡易測點。為了保證觀測站控制點的穩(wěn)定性，應定期地進行從礦區(qū)水準基點到觀測站控制點的水準測量。如果礦區(qū)水準基點離觀測站較遠，可在觀測站附近1~2km處，至少要埋設兩個水準基點。由于觀測站控制點和工作測點的服務年限一般較長（至地表移動結束），所以對測點的要求有：（1）便于觀測高程和丈量距離，若標志露出地表不會被破壞時，用露出式測點比較方便；（2）在觀測期間能可靠保存，并和地面牢固結合，埋凍土線以下，底部最好墊石子，夯實夯牢；（3）工作測點盡量埋在同一方向線上，以便簡化觀測和計算；（4）對控制點和工作測點制定可靠的保護措施，避免外界對其破壞。

6、觀測站的觀測工作地表移動觀測的主要內容是：在采動過程中，定期地、重復地測定觀測線上各測點在不同時期內空間位置的變化。地表移動觀測站的觀測工作可分為觀測站的連接測量、全面觀測、單獨進行的水準測量、地表破壞的測定和編錄。測量作業(yè)依據及測量控制系統(tǒng)測量作業(yè)的依據（1）《煤礦測量規(guī)程》，1989年；（2）《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》，2000年；（3）本觀測站設計說明書。測量控制系統(tǒng)平面控制系統(tǒng)為國家統(tǒng)一分帶的3°帶第38帶，中央子午線為東經114°，1954年北京坐標系；高程系統(tǒng)為1956年國家高程基準。觀測內容及要求從觀測內容上可以分為：（1）觀測站連測；（2）全面觀測（水準測量和坐標測量）；（3）日常觀測。連接測量在觀測點埋好10~15天、點位固定后，在觀測站地區(qū)被采動之前，為了確定觀測站與開采工作面之間的相互位置關系，首先應在觀測站的某一個控制點與礦區(qū)控制網之間進行連接測量，以確定這個控制點的平面位置和高程，然后再利用它來確定觀測線上個工作測點的平面位置和高程。連接的目的是把觀測站和礦區(qū)控制網聯系到一起，以確定井上下的對應關系。連接測量應獨立進行兩次觀測。平面位置測量按5″導線測量的精度進行其具體指標見表6-1、表6-2、表6-3。儀器選用拓撲康GTS-332全站儀。高程測量按三等水準測量的精度觀測其具體指標見表6-4、表6-5。儀器選用DS3自動安平水準儀。表6-1導線測量的主要技術要求等級導線長度（km）平均邊長（km）測角中誤差（″）測距中誤差（mm）測距相對中誤差測回數方位角閉合差（″）導線全長相對閉合差一級45151/300002表6-2水平角方向觀測法的技術要求等級儀器精度等級半測回歸零差（″）一測回內互差（″）同一方向值各測回較差（″）5″7536表6-3測距的主要技術要求平面控制網等級儀器精度等級每邊測回數一測回讀數較差(mm)單程各測回較差(mm)一級10mm級儀器2表6-4水準測量的主要技術要求等級每千米高差全中誤差（mm）路線長度（km）水準儀型號水準尺觀測次數往返測較差、附合或環(huán)線閉合差（mm）三等6雙面往返各一次四等10雙面往返各一次表6-5水準觀測的主要技術要求等級水準儀型號視線長度（m）前后視距離較差（m）前后視距離較差累積（m）視線離地面最低高度（m）黑、紅面讀數較差（mm）黑、紅面所測高差較差（mm）三等7536四等100510全面觀測全面觀測包括各工作測點平面位置和高程測量。（1）為了準確的確定工作測點在地表移動開采前的空間位置，在連接測量之后、地表移動之前，應獨立進行兩次全面觀測，兩次全面觀測的時間間隔不得超過5d，全面觀測的內容包括：測定各測點的平面位置和高程，各測點間的距離，各測點偏離觀測線方向的距離。記錄地表的破壞狀況，并作出素描。獨立進行的兩次全面觀測，兩次測得的同一點高程差不得大于10mm，測點偏離觀測方向的距離差不得大于30mm，同一條邊的長度差不得大于4mm，取其平均值作為觀測站的原始觀測數據。同時按實測數據將各測點展繪到觀測站設計平面圖上。平面位置觀測可用全站儀按5″導線測量的精度確定，水準測量按四等水準的要求進行。其具體指標見表6-1~表6-5。（2）當地表下沉達到50mm~100mm時，應開始進行采動后的第一次全面觀測。為了獲得地表移動過程的全部資料，在一般情況下除應進行采動后第一次和地表移動穩(wěn)定后的最后一次全面觀測外，還須在活躍期（即緩傾斜和傾斜煤層地表每月下沉值大于50mm）地行不少于四次全面觀測，并適當加密水準測量。（3）在地表移動的初始期和衰退期，可根據開采深度、回采工作面推進速度和頂板巖性等具體條件，每隔3個月測量一次各觀測點的高程。當地表下沉值達到10mm時，即進入地表移動的初始期后，應按時進行水準測量。衰退期的水準測量直到六個月內的下沉值不超過30mm時為止。（4）每次觀測時，還必須實測回采工作面位置、煤層厚度、采高，并記錄采礦、地質和水文地質情況。日常觀測工作日常觀測工作是指首次和末次全面觀測之間適當增加水準測量工作，為判定地表是否開始移動，在回采工作面推進一定距離（~）后，在預計可能首先移動的地區(qū)，選擇幾個工作測點，每隔幾天進行一次水準測量，如果發(fā)現測點有下沉的趨勢，即說明地表已經開始移動。在移動過程中，要進行日常觀測工作，即重復進行水準測量。重復水準測量的時間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔1~3個月觀測一次。在移動的活躍階段，還應在下沉較大的區(qū)段，視具體情況，增加水準觀測次數，甚至10~20天觀測一次。采動過程中的水準測量，可用單程的附合水準或水準支線的往返測量，施測按四等水準測量的精度要求進行。觀測站的各項觀測，一般情況下可參照表6-6的程序進行。在采動過程中，不僅要及時地記錄和描述地表出現的裂縫，塌陷的形態(tài)和時間，還要記載每次觀測時的相應工作面位置、實際采出厚度、工作面推進速度、頂板陷落情況、煤層產狀、地質構造、水文條件等有關情況。表6-6觀測站觀測程序觀測時間觀測內容觀測時間觀測內容設站后10～15d與礦區(qū)控制網連接測量地表移動活躍期全面觀測、加密水準測量采動影響前全面觀測、預測地表移動衰減期水準測量地表移動初始階段水準測量地表移動基本穩(wěn)定后全面觀測

7、觀測資料的整理與分析實測資料處理和分析的內容（1）觀測成果的處理在觀測工作結束后，根據各個觀測站野外記錄手薄，繪制計算表格，求取各條觀測線上各點的實測下沉、傾斜、曲率、水平移動和水平變形等。據此繪制實測移動、變形分布曲線圖，求取一些通用的角量參數，如邊界角、移動角、裂縫角、最大下沉角和充分采動角等。（2）實測參數的求取根據觀測站的實測資料，求取各種參數值。這些參數中，少數參數可以是各種預計方法通用的，如下沉系數q等。（3）實測移動變形值分布規(guī)律的研究用選定的預計方法和求得的實測參數，預計該觀測站上各觀測線方向的移動變形值，將這些值與實測值相比較，可以看出實測值與哪種方法預計的結果較為接近。以便從理論上研究觀測站所揭示的地表移動規(guī)律。（4）編寫觀測站總結根據觀測站的情況和上面三項工作求得的資料，編寫觀測站總結報告，為建筑物下充填開采的安全生產提供理論數據。觀測數據的處理觀測數據的整理在進行移動和變形計算之前，觀測數據的整理包括：（1）為了確保實測數據的正確性，應對每一次觀測的記錄本進行全面的檢查