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      93上08工作面開采對鄒濟(jì)高等級公路影響預(yù)測研究

      2013-04-29 00:12:54賈忠國

      賈忠國 等

      摘要:針對高等級公路下采煤在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問題,根據(jù)地表移動對地面建筑物的破壞程度不同,構(gòu)建公路下開采方案沉陷預(yù)計模型,利用費用——效益分析法對方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價,選出最優(yōu)方案,使其在保證開采對地面建筑物影響程度較小的前提下,達(dá)到煤炭采出率最大,經(jīng)濟(jì)合理,效益最優(yōu)

      關(guān)鍵詞:三下采煤 預(yù)測研究 效益最優(yōu)

      1 概述

      1.1 礦井概況 兗州煤業(yè)股份有限公司南屯礦位于山東省鄒城市境內(nèi),井田含煤地層主要有二疊系下山西組和石炭系上統(tǒng)太原組、中統(tǒng)本溪組組成。共含有可采與局部可采煤層7層,平均煤層總厚為12.53m;其中主采煤層3上、3下、16上、17層煤共厚10.62m。目前3上、3下煤層是南屯煤礦的主采煤層,厚度大且穩(wěn)定,適合于綜放開采、綜采。

      1.2 鄒、擠公路概況 鄒濟(jì)公路,起點為濟(jì)寧太白東路與濟(jì)寧東環(huán)平交口處,終點為鄒城西環(huán)與礦建路平交口處,路線全長24.7km。該公路按一級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,路面寬20.25×2m,路基寬44m,雙向八車道,設(shè)計速度100公里/小時。目前鄒濟(jì)公路南屯礦區(qū)段已經(jīng)開始竣工,按規(guī)劃設(shè)計,礦區(qū)內(nèi)公路路線長約8.4km,橫跨南屯煤礦七、九、十采區(qū),93上08工作面為九采區(qū)中開采3上煤層的最后三個工作面,建設(shè)中的鄒濟(jì)公路正好穿過這三個工作面地表正上方。93上08工作面已初步設(shè)計完成,后作為接替工作面進(jìn)行開采。因此本課題主要研究93上08工作面開采分別對鄒濟(jì)公路造成的影響破壞,為公路建設(shè)部門及時對沉陷損壞路段進(jìn)行維護(hù)提供必要的可靠依據(jù)。

      2 開采沉陷預(yù)計模型和計算方案

      2.1 93上08工作面采礦地質(zhì)條件 93上08工作面位于南屯煤礦九采區(qū)。該區(qū)域內(nèi)第四系平均厚111m,其下侏羅系砂巖層平均厚460m;其下為石炭二疊系含煤地層。目前主采3上煤層,平均煤厚5.5米,設(shè)計切眼面長150m,推進(jìn)長度1700m,開采3上煤,煤層厚度4.39m~5.52m,平均5m,平均采深627m,煤層傾角平均為6°,采用綜采放頂煤開采工藝一次采全高。

      2.2 開采沉陷預(yù)計模型和預(yù)計參數(shù)選取 目前南屯礦采用概率積分法進(jìn)行地表移動變形預(yù)計,并且應(yīng)用效果較好,因此本次地表移動變形預(yù)計仍采用概率積分法。根據(jù)概率積分法的基本原理,概率積分法預(yù)計所需要的幾個預(yù)計參數(shù)為:下沉系數(shù)q、主要影響角正切tgβ、水平移動角b、最大下沉角θ和拐點偏距s等。根據(jù)以往研究成果,結(jié)合南屯礦九采區(qū)地質(zhì)采礦條件,確定南屯礦九采區(qū)綜放開采沉陷預(yù)計的概率積分法參數(shù)如下:下沉系數(shù)0.83;水平移動系數(shù)0.28;主要影響角正切2.2;主要影響傳播角90°-0.56α;拐點偏距0.057H。

      2.3 93上08面開采對鄒濟(jì)公路影響預(yù)測分析 根據(jù)選定的預(yù)計參數(shù),采用概率積分法預(yù)測了93上08工作面開采對鄒濟(jì)公路造成的影響情況。開采引起鄒濟(jì)公路預(yù)測點變形極值情況見下表。分析以上預(yù)計結(jié)果知,3上煤層93上08工作面綜放開采后,鄒濟(jì)公路區(qū)域?qū)⑹芷洳蓜佑绊懛秶鸀閗20+540至k22+450路段,影響總長度約1910m。受93上08工作面開采影響,鄒濟(jì)公路最大下沉約1783mm,位于第37號點處;公路最大傾斜和最大水平移動分別為5.2mm/m和521mm,都位于28號點處;地表最大正曲率0.02mm/m2,最大負(fù)曲率0.04mm/m2,分別位于52號和37號點位置;地表最大拉伸變形為1.8mm/m,最大壓縮變形為4.1mm/m,分別位于52號和37號預(yù)測點位置。預(yù)計將造成公路局部路段下沉變形,可能會出現(xiàn)局部微弱擠壓型裂縫、局部路段雨季積水問題;對公路的正常運(yùn)行有一定影響。為了確保運(yùn)行安全,應(yīng)及時通知公路管理部門,在采動塌陷影響路段兩端設(shè)立警示和限速標(biāo)志,確保交通運(yùn)行安全。

      3 結(jié)論

      ①93上08工作面開采將引起鄒濟(jì)公路最大下沉將達(dá)到1783mm,位于37號點(K21+500)處;最大拉伸變形為1.8mm/m,最大壓縮變形為4.1mm/m,分別位于52號(K22+100)和37號(K21+500)預(yù)測點附近;受采動影響線路總長約為1.91km。②預(yù)計結(jié)果表明,地下開采將對在建的鄒濟(jì)公路帶來明顯的采動損害影響,主要表現(xiàn)為造成公路局部路段下沉變形,可能會出現(xiàn)局部裂縫、局部路段雨季積水問題;對公路的正常運(yùn)行有一定影響。③為了減輕開采沉陷對公路的影響程度,建議目前在建的公路路基應(yīng)適當(dāng)抬高、預(yù)留出足夠的沉陷量,確保在采動沉陷影響下的鄒濟(jì)公路不出現(xiàn)雨季積水問題;并在采動影響期間加強(qiáng)對公路的巡視,發(fā)現(xiàn)路面裂縫現(xiàn)象及時采取維護(hù)措施,延長路面使用壽命。④為了確保運(yùn)行安全,建議應(yīng)及時設(shè)立鄒濟(jì)公路地表移動觀測站,及時對鄒濟(jì)公路受采動影響情況進(jìn)行監(jiān)測,定期反饋公路管理部門,為公路建設(shè)部門及時對沉陷損壞路段進(jìn)行維護(hù)提供必要的參考依據(jù)。應(yīng)及時通知公路管理部門在采動塌陷影響路段兩端設(shè)立警示和限速標(biāo)志,確保交通運(yùn)行安全。

      參考文獻(xiàn):

      [1]何國清,楊倫等.編礦山開采沉陷學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

      [2]梁希峰.鐵路橋下工業(yè)煤柱安全開采技術(shù)研究 遼寧工程技術(shù)大學(xué)出版.

      [3]余學(xué)義.采動區(qū)地表剩余變形對高速公路影響預(yù)計分析 西安公路交通大學(xué)學(xué)報.

      作者簡介:賈忠國(1961-),男,山東鄒城人,高級技師,從事井下測量工作。

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