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金桥煤矿条带开采地表移动观测站设计 济宁市金桥煤矿 山东科技大学 二○○六年四月 1 前言 2 2 观测站设计目的与地质采矿条件概述 2 2.1 观测站设计目的 2 2.2 采区地址采矿条件 2 3 观测站设计原理 5 3.1 观测站的设计原则 5 3.2 观测线位置的确定 5 4 地表观测站设计、观测工作及数据处理 7 4.1 地表观测站设计 7 4.2 地表移动观测站的观测工作 9 4.3 地表移动观测进度安排 9 4.4 数据处理 10 5 建筑物变形观测站设计与裂缝检测处理 14 5.1 地表移动和变形对建筑物的影响 14 5.2 地基不均匀沉降引起的墙体裂缝 14 5.3 变形观测站设计及观测 16 5.4 裂缝检测处理方法 17 6减缓开采对地表建筑物影响的技术措施 19 6.1 德国建筑物下开采建筑物变形标准 19 6.2 建筑物下开采允许开采速度计算方法： 20 6.3 工作面允许停采时间 20 6.4 控制在开切眼附近地表的非连续变形 21 6.5 计算结果 21 7 经费预算 21 8 设计初步结论 22 1 前言 受济宁市金桥生建煤矿的委托，山东科技大学地科学院与金桥煤矿根据矿井的地质资料，按照《建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》、《煤矿测量规程》的有关规定，编制了《条带开采观测设计方案》。 本次设计的依据和主要基础资料如下： 1．《建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》 2．《煤矿测量规程》 3．金桥煤矿采掘工程平面图 4．金桥煤矿井上下对照图 5．金桥煤矿深厚表土层薄基岩厚煤层村庄下条带开采方案研究 6．济宁金桥煤矿分层开采地表移动变形机理研究总结报告 2 观测站设计目的与地质采矿条件概述 2.1 观测站设计目的 为了保护井上下的建筑物、构筑物以及水体免受开采的有害影响，就必须掌握地表及岩层的移动规律。地表移动和变形过程受到多种地质采矿因素的影响，是一个十分复杂的时空力学过程，所以最可靠的办法是通过实地观测，依据对观测成果的分析研究来掌握地表移动规律，为研究矿区的岩层和地表移动变形的分布规律和各种移动参数，为解决“三下”开采提供科学的依据。 2.2 采区地址采矿条件 试验区域位于首采区-430m西皮带运输大巷北侧，东以1321长壁工作面下顺槽为界，西与3煤层冲刷带为界，北靠二采区，南北均长600m，东西均宽840m，面积0.504Km2（见图2.1），储量约470万t。 条带试验区域主采煤层为3#煤，3煤为稳定～较稳定的厚煤层，根据首采区3煤层采掘工程平面图中钻孔6-5、7-4、8-7、乡-57揭煤点揭示此区域内煤厚6.14～7.15m。3煤结构较简单，采深456～466m，倾角3o～5o，顶板多为中细砂岩，厚度变化较大，常分叉变薄而变相为泥岩、炭质泥岩等；老底一般为细砂岩或细砂岩与砂质泥岩互层，除古河流冲刷形成一冲刷缺失区外，赋存范围内全部可采。由于某些客观原因目前金桥煤矿仅存极少部分地面勘探钻孔资料，对照条带试验区域内的钻孔布置情况，3煤层顶底板岩性只能参考6-5钻孔柱状图（见图2.1a）， 图2.1a 6-5钻孔柱状图（真厚度） 从图2.1a可知，6-5钻孔揭露表土层厚374m，根据6-5钻孔与条带开采区域的位置关系，估计条带开采区域表土层厚约374m。由于3＃煤层底板标高为-420～-430m，3煤厚6.14～7.15m，地面标高＋36m，得出条带开采区域基岩层厚度为75～85m。由图2.1a及条带开采区域3＃煤层底板标高得到条带开采区域内的综合柱状图如图2.1b。 图1.1b　条带开采区域综合柱状图 3 观测站设计原理 3.1 观测站的设计原则 为了获得比较准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中，应遵循下列一般原则： （1）观测线应布设在地表移动盆地主断面上； （2）观测线的长度要大于地表移动盆地范围； （3）观测线上的测点应有一定的密度； （4）观测期间不受相邻开采的影响。 3.2 观测线位置的确定 图3.1观测线位置确定方法 （1）确定走向观测线的位置及长度 如图3.1所示，观测线要有足够的长度，且沿走向布置的观测线位于开采区沿倾斜的最大下沉点位置，以使得观测线能够控制半盆地，控制线的长度为G—F+2～3个测点的间距： （3-1） 式中H0—回采工作面的平均开采深度； D2—布置两条相互平行的观测线，线间的平距一般取D2=50m； h—松散层厚度； (—走向移动角； ((—走向移动角的修正值； (—松散层移动角。 走向观测线位于采空区中心向下山方向偏移d0的位置： （3-2） （2）确定倾斜观测线的位置及长度 倾斜观测线应能够控制沿倾斜的全盆地，其长度A—B为： （3