谷興龍

[摘要]本章采用概率積分方法，對工作面開采造成的上工業(yè)廣場及相鄰地表移動變形進(jìn)行預(yù)測。計(jì)算結(jié)果更針對于平緩地形地表移動及變形現(xiàn)象，對于山區(qū)陡坡地帶，地表移動變形規(guī)律需要參考現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)。

[關(guān)鍵詞]海石灣煤礦 工業(yè)廣場 現(xiàn)狀分析

[中圖分類號]X752 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-220-1

1海石灣礦概況

海石灣煤礦地處甘肅與青海兩省交界處，位于甘肅省蘭州市紅古區(qū)海石灣鎮(zhèn)，礦井采用立井開拓方式，主采煤層為煤二層。礦井劃分為一、二、三采區(qū)。井田內(nèi)地形復(fù)雜，溝壑發(fā)育，幾乎全為黃土層所覆蓋，形成大小不等的坪、塬、梁、峁的地貌景觀。這些具有切割程度不等而侵蝕劇烈的黃土塬梁，與近代洪積物所充填的山間盆地和多級階地的狹長河谷，代表著海石灣地區(qū)的地貌特征。井田內(nèi)具有山高、谷深、土多、石少的特點(diǎn)，地形是北部高而南部低，海拔多在1827～2380m之間，相對高度200～550米，具有隴中黃土高原的形態(tài)。

此外，海石灣煤礦上工業(yè)廣場坐落于陡峭山地邊緣，該地緣曾發(fā)生過滑坡坍塌，后經(jīng)設(shè)置抗滑樁加固后，上工業(yè)廣場暫時處于穩(wěn)定狀態(tài)。但在煤層開采影響下，該邊坡體是否會再次活動，影響上工業(yè)廣場設(shè)施和井筒安全運(yùn)行，需要開展邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和研究。

2開采影響范圍地表移動變形預(yù)測結(jié)果

本章節(jié)運(yùn)用基于隨即介質(zhì)理論的三維概率積分方法，依據(jù)上述計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出了海石灣煤礦的地表移動變形，包括地表下沉、水平移動、水平變形、傾斜和曲率，并把開采過程分為三個工況。

2.1地表下沉

地表下沉量和下沉盆地范圍隨開采工作面的開采稍有增加，最大下沉區(qū)域?yàn)?121（Ⅰ）-1工作面開切眼上方。截止到2014年2月28日開挖為止（開采工況一），地表最大下沉為2100mm，坡底測線沉降量明顯大于坡中和坡頂測線，其中，坡底測線沉降量為150mm至400mm不等；坡中測線沉降量為90mm至200mm不等；坡頂測線沉降量為50mm至180mm不等。隨著6223-2工作面向前開采30m后（開采工況二），地表沉降沒有明顯變化，最大下沉量仍為2100mm，三條測線沉降量變化范圍不大。當(dāng)6223-2工作面全部開采完畢后（開采工況三），三條測線沉降稍有增加，坡底沉降量為170mm至490mm左右，坡中測線沉降量為100mm至240mm不等；坡底測線沉降量為50mm至200mm不等，與截止到2月底結(jié)果相比增加了10%-20%不等。

2.2地表水平移動

地表水平移動值和移動范圍隨工作面開采變化不大，最大水平移動出現(xiàn)在6121（Ⅰ）-1工作面停采線附近。截止到2014年2月28日開挖為止（開采工況一），地表最大水平移動為1600mm，坡體上三條測線均向東產(chǎn)生了水平移動，其中，坡底測線向東水平移動390mm至950mm不等；坡中測線為290mm至550mm不等；坡頂測線則為180mm至410mm不等。隨著6223-2工作面向前開采30m后（開采工況二），地表水平移動稍有增加，坡頂和坡中的兩條測線水平移動增加5mm至10mm，坡底的測線最大水平位移量達(dá)到了1000mm。當(dāng)6223-2工作面全部開采完畢后（開采工況三），坡底測線水平移動為410mm至1050mm不等；坡中測線為310mm至630mm不等；坡頂測線則為190mm至500mm，三條測線的水平位移量與2月底相比增加了5%-20%，坡頂變化更為明顯。

2.3地表水平變形

地表水平變形隨工作面開采變化不大，最大水平變形出現(xiàn)在坡底監(jiān)測線中部附近。截止到2014年2月28日開挖為止（開采工況一），地表最大水平變形為3mm/m，坡體上三條測線均產(chǎn)生了拉伸變形，其中，坡底測線變形范圍為1.7mm/m至3mm/m不等；坡中測線為1.5mm/m至2.5mm/m不等；坡頂測線則為1mm/m至1.8mm/m不等。隨著6223-2工作面向前開采30m后（開采工況二），地表水平變形稍有增加，三條測線水平變形增加0.05mm/m左右。當(dāng)6223-2工作面全部開采完畢后（開采工況三），坡底測線水平變形為1.9mm/m至3.5mm/m不等；坡中測線為1.7mm/m至2.8mm/m不等；坡頂測線則為1.2mm/m至2.1mm/m不等，地表水平變形與2月底相比增加10%-20%。

2.4地表傾斜

地表傾斜變形隨工作面開采變化不大，最大傾斜變形出現(xiàn)在6121（Ⅰ）-1工作面前部附近。截止到2014年2月28日開挖為止（開采工況一），地表最大傾斜變形為3.5mm/m，主立井傾斜變形略大于副立井，為0.39 mm/m，副立井則為0.34 mm/m。隨著6223-2工作面向前開采30m后（開采工況二），地表傾斜變形變化不大，兩個井筒變形增加量約為0.01mm/m左右。當(dāng)6223-2工作面全部開采完畢后（開采工況三），地表傾斜變形稍有增加，主立井傾斜變形為0.43 mm/m，副立井為0.39 mm/m。

2.5地表曲率

地表曲率變形隨工作面開采變化不大，最大曲率出現(xiàn)在坡底監(jiān)測線中部向東80m附近。截止到2014年2月28日開挖為止（開采工況一），地表最大曲率為7mm/m2，主立井傾斜變形略大于副立井，為2.5 mm/m2，副立井則為2.1 mm/m2。隨著6223-2工作面向前開采30m后（開采工況二），地表曲率稍有變化，兩個井筒變形增加量約為0.1 mm/m2左右。當(dāng)6223-2工作面全部開采完畢后（開采工況三），地表曲率又稍有增加，主立井傾斜變形為2.9 mm/m2，副立井為2.5 mm/m2。

3地表采動損害預(yù)測

地表變形會直接使土體產(chǎn)生的裂縫，并使建筑及設(shè)施產(chǎn)生傾斜，給工作面生產(chǎn)和安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。參考《山西省工礦企業(yè)土地破壞狀況調(diào)查技術(shù)規(guī)程（試行）》提出的山區(qū)丘陵低潛水位采煤塌陷土地破壞程度的評價指標(biāo)以及我國磚石結(jié)構(gòu)建筑物的破壞（保護(hù)）等級，可以了解到地表變形與破壞等級關(guān)系，截止到2月28日開挖為止，地表中度破壞主要在采空區(qū)上方，涉及坡中和坡底大部分區(qū)域和坡頂少部分區(qū)域，之后隨著工作面推進(jìn)，至6223-2工作面開采結(jié)束，地表中度破壞區(qū)域基本不變。

4小結(jié)

地表沉降及移動變形隨工作面開采變化不大，整個地表破壞范圍始終處于輕度破壞和中度破壞等級。其中，坡底和坡中80%區(qū)域和坡頂測線東北區(qū)域?qū)儆谥卸绕茐牡燃??？梢姷叵麻_采對上工業(yè)廣場有一定的影響，但影響不大，因此可以繼續(xù)進(jìn)行開采工作。但由于地下開采可能會使邊坡產(chǎn)生一定的滑移。因此，需要時刻對邊坡進(jìn)行監(jiān)測，并采取一定的安全防護(hù)措施，以便結(jié)合相關(guān)邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確預(yù)測及掌握地表移動變形規(guī)律。