五沟煤矿1013工作面地表移动观测站设计

皖北煤电集团有限责任公司

五沟煤矿1013工作面地表移动观测站设计

安徽理工大学

五沟煤矿

2008年4月

前言

为了获得五沟煤矿1013工作面最可靠的地表移动参数，掌握该地质采矿条件下的地表移动规律，皖北煤电集团有限责任公司五沟煤矿决定建立1013首采面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。

1013首采面地表移动观测与研究的主要内容：

(1)掌握地质采矿条件与地表移动与变形的关系；

(2)获得厚松散层、综采条件下地表移动与变形的分布规律；

(3)确定首采面地质采矿条件下的角量参数、动态参数和预计参数。

通过对首采面地表移动观测站的研究，为五沟煤矿保护煤柱留设、征地、迁村和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求厚松散层条件下的地表移动规律，丰富和发展我国“三下”采煤技术。

1 1013首采工作面地质采矿条件

1013工作面倾向长1000m，走向宽150m，面积约15万m2，平均采深为385m，平均倾角10o，该工作面10煤层厚度在0~5.5m之间，平均3.1m。采用走向长壁垮落采煤法，综合机械化采煤。本工作面掘进水文地质条件较复杂，本区有“四含”水，其中四含岩性复杂，泥质含量高，渗透性差，补给条件较差，直接覆盖在煤系地层之上，而与上覆一、二、三含水层无直接水力联系。该工作面老顶为泥岩、粉细砂岩，岩性和厚度变化大。直接顶工作面外段为中厚层灰白色中、细粒砂岩，厚度为6.4~10m；中段为灰色~浅灰色粉砂岩，一般厚度为3.7m；里段直接顶板则为深灰色~灰黑色块状泥岩，含炭质，厚度为2.5m。直接底板岩性变化不大，岩性为粉、细砂岩或粉细砂岩互层。上部松散层厚度为270m左右。

1013工作面上方主要为农田和沟渠，地表地势平坦，无大型建筑物，地面标高+26.7~+27.5m 。

2 地表移动观测站的设计

1） 观测站设计原则

为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中，应遵循以下原则：

（1）观测线应设在地表移动盆地的主断面上； （2）观测线在观测期间不受邻近开采的影响； （3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；

（4）根据开采深度和设站目的，观测线上的测点应有一定的密度； （5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m 以下。 2） 角量参数的选定

由于该观测站为五沟煤矿第一个观测站，角量参数的选定只能参照邻近相似地质采矿条件矿区地表移动观测站成果资料。

徐州西部矿区的角度参数为：

，

040=ϕαβ*8.0~750＝ 000075~7075~70==δγ，

由淮北矿区地表移动规律研究报告中经验公式可得:

0000

005.49.585.46.257.508.71±=±-H h H m －＝＝综综γδ 0000

009.15.589.132.02.247

.555.73±=±--αβH h H m －＝综

其中ϕ——松散层移动角；

γ、β——上、下山移动角；

δ——走向移动角；

α——煤层倾角；

m——煤层平均厚度；

h——松散层厚度；

H——回采工作面平均开采深度。

3）观测线位置的确定

根据观测站设计原则，在1013工作面上方地表布置两条观测线。A号观测线位于工作面下山边界43m，B号观测线位于距离开切眼325m的采空区上方，详见图1、2。

图1 A号观测线断面图

图2 B 号观测线断面图

观测站平面位置设计见附图。 4） 观测线长度的确定

根据《煤矿测量试行规程》第217条规定，调整β∆、γ∆、δ∆取020。以剖面法求得A 号和B 号观测线长度分别为1610m 和1095.5m ，共计2705.5m ，如图1所示。

A 号观测线长度按下式计算：

l h A A +∆--=)cot()2(H 0581δδ

式中l —工作面走向长度；

δ∆—为走向移动角的修正值。

同理可得B 号观测线的长度：

αγγββcos )cot()cot(21361L H H B B +∆-+∆-=

式中γ∆、β∆—分别为上、下山移动角的修正值；

L —工作面倾斜长度；

1H 、2H —分别为采区下边界和上边界的开采深度。

3 控制点及工作测点的个数和埋设方法

1) 控制点及工作测点数

按《煤矿测量试行规范》规定，测点间距为25m，控制点间距为50m，

由观测线长度计算得各测线控制点和工作测点的个数，见表1。

表1 控制点和工作测点个数

观测线编号控制点（个）工作测点（个）合计（个）

A 4 58 62

B 4 36 40

合计9 94 102

2）控制点和工作测点结构

所有控制点和工作测点全部为混凝土予制桩，钢筋露出水泥桩的高度

为5mm,如图2和图3。

3）埋设方法

（1）埋设控制点应用全站仪根据施工测量要求按设计坐标在实地标定其位置，工作测点用全站仪标定，尽量使其中心位于同一方向线上，用木桩做标志；

图2 控制点图图3 工作测点图

（2）挖坑前先把点位引到1米外的四个临时十字桩上，在所标定位置

挖一直径为0.5m左右，控制点坑深为0.7m以上、工作测点坑深为0.5m 以上的坑，坑底捣实，先铺一层0.1米厚的混凝土后放置予制桩，并用混凝土固定工作测点及控制点周围，固定高度分别为0.3m和0.5m；由十字桩拉线指示测点位置，控制点的偏心不要大于1cm，工作测点偏心不要大于5cm。观测线上为三个控制点时，先埋设两端点，然后用全站仪标埋中间控制点；

（3）在整个观测期间必须采取有效措施对控制点和工作测点严加保护，如有破坏应及时补埋；

（4）部分控制点和工作测点标定坐标见表2；

（5）观测站各控制点和工作测点的埋设工作应于5月10日前完成。

表2 控制点和工作点坐标