復(fù)采工作面地表移動規(guī)律初探

甘圣豐 王金寧

摘 要：文章通過利用GPS技術(shù)對百善煤礦復(fù)采工作面地表移動監(jiān)測分析，初步掌握復(fù)采條件下的地表移動規(guī)律，從而更有效地為礦區(qū)征遷工作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；復(fù)采；地表移動

百善煤礦資源儲量較少，經(jīng)過30余年的大規(guī)模開采，資源幾近枯竭。復(fù)采將成為回收煤炭資源并延長礦井服務(wù)年限的一種嘗試。礦區(qū)以前建立觀測站所求得的地表移動參數(shù)均為工作面初次回采下的觀測成果，對復(fù)采工作面造成的地表移動變形已不適用，所以需在復(fù)采工作面上建立地表移動觀測站，通過觀測求取復(fù)采情況下地表移動與變形的參數(shù)，為今后礦區(qū)征遷復(fù)墾工作提供指導(dǎo)。

FC635工作面（見圖1）相應(yīng)地表標(biāo)高為+29m。該面走向長約324m，傾斜寬60～128m，分復(fù)采和殘采兩個部分，其中復(fù)采部分平均遺煤厚度1.0m，可采面積22641m2，殘采部分平均煤厚2.6m，可采面積4009m2，兩部分總共地質(zhì)儲量4.9萬噸。煤層賦存趨勢為風(fēng)巷高，機(jī)巷低，煤層底板標(biāo)高為-185.1m～-224.8m，煤層傾角5°～25°。

1 方法的選擇

FC635工作面為皖北煤電公司及百善礦第一個復(fù)采工作面，回采后重新造成地表農(nóng)田、建筑物和魚塘塌陷。那么如何測量地表移動情況？

在礦山地表移動與變形觀測研究中，傳統(tǒng)的方法是定期地用水準(zhǔn)儀測量高程，用全站儀測定點(diǎn)位坐標(biāo)，但其工作效率低，工作量大，且有一定的局限性[1]。而GPS定位技術(shù)具有觀測迅速、自動化程度高、測站間無需通視、能夠全天候觀測，能同時測定點(diǎn)的坐標(biāo)和高程等優(yōu)點(diǎn)，故此次觀測工作采用新型GPS定位觀測地表移動變形規(guī)律，工作的基本內(nèi)容就是定期、重復(fù)測定工作測點(diǎn)在采動過程中的變化情況，主要是地表沉降情況。此次建站采用GPS地表直接定位測站，并采集原始數(shù)據(jù)。外業(yè)采用南方靈銳S86RTK，即利用新型GPS技術(shù)采集測點(diǎn)的數(shù)據(jù)（坐標(biāo)和高程），內(nèi)業(yè)通過計算機(jī)輸出，再進(jìn)行觀測資料的計算及整理工作。

2 測線布置

本觀測站（部分見圖1）是百善礦首個復(fù)采地表移動觀測站，走向觀測線橫穿魚塘后沿著路向東南方向延伸，傾向觀測線設(shè)置為半盆地觀測線，在下山方向一側(cè)，觀測線控制點(diǎn)在距工作面切眼及收作線190m外；走向觀測線直線長度為680m，傾向觀測線直線長度為400m。測點(diǎn)總數(shù)50個。

3 數(shù)據(jù)分析

FC635工作面為不規(guī)則工作面，平均推進(jìn)1.8-3.6m/d，工作面回采期間每周觀測兩次，在進(jìn)入地表移動的活躍期后兩天觀測一次，觀測結(jié)果如下：

3.1 工作面回采28m時，地表開始移動和變形。

3.2 工作面回采過程中，走向主斷面最大下沉值為0.97m，主斷面在傾向方向上最大下沉了0.17m（參見下表及相應(yīng)下沉曲線）。

3.3 工作面回采42m時，工作面切眼西北方向55m處房屋圍墻出現(xiàn)裂縫，回采至85m時，裂縫寬度不再增加。

4 地表移動變形規(guī)律及特點(diǎn)

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，得出如下復(fù)采工作面的巖移規(guī)律及特點(diǎn)：

4.1 工作面地表移動下沉速度與采深、采高的關(guān)系

地表移動變形、下沉的速度與采高成正比，與采深成反比，復(fù)采635工作面平均采深超過228m，平均采高1.6m，采深與采高比大。再加上該面頂板已經(jīng)受過一次采動破壞，故地表下沉速度較緩，持續(xù)時間較短，最大下沉速度為24mm/d。

4.2 工作面地表移動下沉影響因素

初次回采后，上覆巖層的巖體遭到破壞，地表與巖層移動歷經(jīng)冒落、彎曲、下沉，沿層面的滑動等形式，頂板整體已經(jīng)被破壞，殘采的煤層厚度小，由于初次回采距今已三十余年，巖層“三帶”已經(jīng)得到充分發(fā)展，復(fù)采后，巖層移動下沉過程中產(chǎn)生的離層裂隙比初次回采時小，結(jié)果是工作面地表最大下沉量小于采高的數(shù)值，下沉系數(shù)為q=0.57。

4.3 工作面回采結(jié)束兩個月后地表移動趨于穩(wěn)定，最大超前影響距為80m左右。

5 結(jié)束語

使用GPS技術(shù)比傳統(tǒng)的全站儀、水準(zhǔn)儀建站有快速、高效、靈活優(yōu)勢，因不需要在地表埋設(shè)基樁，對農(nóng)田破壞少，大大降低建站成本，并避免因埋設(shè)基樁和損壞青苗而造成的地礦矛盾，減少觀測站建站和觀測費(fèi)用30萬元。

另外，本次傾向觀測線布置偏少，復(fù)采面本身也不規(guī)則，后期由于煤層薄提前收作，對復(fù)采時造成的地面影響結(jié)論可能有一定的誤差，需要以后再深入研究。由于本人水平有限，不足之處肯定很多，敬請專家批評指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]狄乾生，隋旺華，黃山民.開采巖移動工程地質(zhì)研究[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.

作者簡介：甘圣豐（1971-），男，安徽舒城人，副高級職稱，1994年畢業(yè)于淮南礦業(yè)學(xué)院并獲得學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在皖北煤電公司百善煤礦工作。