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      研究煤礦采煤工程活動影響范圍的確定與評價

      2019-07-09 19:28:40陸遠(yuǎn)瑋
      科技風(fēng) 2019年18期
      關(guān)鍵詞:普安縣井巷采空區(qū)

      陸遠(yuǎn)瑋

      摘 要:針對普安縣嘉龍煤礦采礦工程活動對樓下鎮(zhèn)構(gòu)筑物產(chǎn)生的影響,進(jìn)行全面分析,并加大監(jiān)測力度,能夠保證房屋等構(gòu)筑物的各項功能得到更好發(fā)揮,有效提升煤礦采礦工程的安全性,希望能夠為有關(guān)學(xué)者提供良好借鑒。

      關(guān)鍵詞:煤礦采煤工程;活動影響范圍

      最近幾年來,普安縣樓下鎮(zhèn)補者村一、二組和禹歇四組部分村民房屋墻體、地面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象,懷疑是普安縣嘉龍煤礦采煤工程活動引發(fā)而成,已經(jīng)引起了當(dāng)?shù)厝嗣裾闹匾?,為了更好的處理地質(zhì)災(zāi)害糾紛,本文深入分析煤礦采煤工程活動影響范圍的確定和評價。

      1 區(qū)域概況

      普安縣嘉龍煤礦位于貴州省普安縣樓下鎮(zhèn),行政區(qū)劃屬普安縣樓下鎮(zhèn)所轄。地質(zhì)災(zāi)害點位于普安縣樓下鎮(zhèn)補者村一、二組和禹歇四組三個村民組所在區(qū)域,補者村禹歇四組位于普安縣嘉龍煤礦礦界外西側(cè),補者村一、二組位于普安縣嘉龍煤礦礦界內(nèi)東南側(cè),工作區(qū)地理坐標(biāo)為;東經(jīng):104°51′46″~104°52′00″,北緯:25°23′28″~25°23′47″。距普安縣城平距約48km,普安至興義縣級公路經(jīng)過樓下鎮(zhèn),樓下至糯東鄉(xiāng)村公路經(jīng)過礦區(qū),交通比較便利。

      2 煤礦采煤工程活動影響范圍的確定與評價研究

      2.1 井巷頂板穩(wěn)定性計算及評價

      結(jié)合《工程地質(zhì)手冊》(第二版)井巷頂板穩(wěn)定性評價公式:

      當(dāng)H達(dá)到某一深度時,井巷上方的巖層恰好能保持自然平衡而不塌陷。因為普安縣嘉龍煤礦采面掘進(jìn)井巷一般寬度在2m到3m之間,局部地段最寬達(dá)4m左右,故井巷頂板穩(wěn)定性計算時,取巷道寬度為4m進(jìn)行計算。

      經(jīng)過詳細(xì)計算,嘉龍煤礦礦井井下若只有單一寬小于或等于4m的采巷時,如果頂板完整且厚度大于38.0m,是不會造成地表發(fā)生開裂、沉降等地面環(huán)境問題,當(dāng)井巷間形成寬度大于4m的采面,而且采空后未采取及時有效的支護(hù),使其頂板圍巖應(yīng)力發(fā)生變化,造成頂板發(fā)生冒頂跨落后發(fā)生位移形變,直至破壞,隨著頂板冒落帶裂隙的逐漸延伸和擴(kuò)張,直至到達(dá)地表,從而引發(fā)地面開裂、塌陷下沉等地質(zhì)災(zāi)害。

      根據(jù)具體的調(diào)查數(shù)據(jù)得知,嘉龍煤礦主井巷道、副井巷道及風(fēng)井巷道均支護(hù),未發(fā)現(xiàn)垮塌冒頂現(xiàn)象,且該巷道距本次調(diào)查的村民居住地較遠(yuǎn),故嘉龍煤礦主井巷道、副井巷道及風(fēng)井巷道施工對本次委托論證的村民建筑地基穩(wěn)定性未產(chǎn)生影響。

      2.2 煤礦開采安全深度計算與評價

      普安縣樓下鎮(zhèn)補者村禹歇四組位于普安縣嘉龍煤礦礦界外西側(cè),補者村一、二組位于普安縣嘉龍煤礦礦界內(nèi)東南側(cè),村民房屋多為磚混結(jié)構(gòu),部分為木瓦、石木瓦結(jié)構(gòu),且木瓦、石瓦結(jié)構(gòu)房屋修建時間較為久遠(yuǎn),磚混結(jié)構(gòu)多為最近幾年來修建。

      由于煤礦頂板管理方法采用全頂板垮落法,當(dāng)煤礦開采形成采空區(qū)后,支護(hù)措施回撤后,頂板失去支撐而發(fā)生脫離,上覆巖體發(fā)生位移、變形破壞,從而導(dǎo)致頂板跨落。所以,嘉龍煤礦開采形成采空區(qū)后頂板塌落導(dǎo)致上覆巖體變形、跨落,隨著裂隙的不斷擴(kuò)展和發(fā)展,引發(fā)地面塌陷、地裂縫、滑坡、崩塌、地面不均勻沉降等地質(zhì)災(zāi)害的可能性大,危險性大。

      2.3 采空區(qū)移動邊界角的確定與計算

      普安縣嘉龍煤礦開采C17和C19煤層時,上覆巖層為粘土巖、粉砂巖,為中硬覆巖類型,煤層平均傾角約10°。結(jié)合《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中垂直投影法的圖解法,適用山區(qū)地表移動與變形值的預(yù)計和參數(shù)的求取方法,采用邊界角進(jìn)行礦山影響性判別,按覆巖性質(zhì)區(qū)分的地表移動一般參數(shù)見下表。

      2.4 煤礦采空區(qū)影響范圍的確定

      在具體的調(diào)查過程中,因為原豫貴和原鎮(zhèn)中煤礦開采時間過長,形成了大面積采空區(qū),開采多層煤,調(diào)查結(jié)果表明,兩煤礦均閉井多年,無法進(jìn)入老采空區(qū)實測,劃定原鎮(zhèn)中煤礦和豫貴煤礦采空區(qū)邊界,并結(jié)合本次實測的11705采面和901采面資料和嘉龍煤礦提供的整合后開采的采面情況,劃定采空區(qū)范圍。

      經(jīng)過詳細(xì)計算之后,嘉龍煤礦上覆巖層厚度均遠(yuǎn)小于煤礦的安全采深,當(dāng)煤礦開采形成一定面積的采空區(qū)后,頂板發(fā)生跨落,煤層采空區(qū)一旦發(fā)生頂板崩落冒頂,使上覆巖層應(yīng)力發(fā)生改變而變形位移,其地面變形影響范圍因崩頂和巖層移動角的擴(kuò)展、延伸而大于采空區(qū)范圍,且礦層采高越厚,傾角越陡,其采空區(qū)向下山方向偏移的距離越大。

      2.5 爆破震動影響范圍的確定

      因為原鎮(zhèn)中煤礦距本次調(diào)查村民房屋最近,再加上原鎮(zhèn)中煤礦開采時間為2001年~2006年期間,2007年閉井,采用放炮落煤方式進(jìn)行開采,在此次調(diào)查過程當(dāng)中,因為時間久遠(yuǎn),煤礦整合和礦主變更,導(dǎo)致以往開采資料丟失,原鎮(zhèn)中煤礦開采時使用炸藥量臺賬無法收集和調(diào)查取證,神峰礦業(yè)集團(tuán)于2013年2月接手嘉龍煤礦,接手時驗收后已布置好但未開采的11701、11703、11705采面,然后對11701、11703、11705采面進(jìn)行開采,并掘進(jìn)901采面巷道并進(jìn)行開采,因此本次調(diào)查時采用煤礦提供的炸藥量為計算依據(jù),炸藥量為神峰礦業(yè)集團(tuán)接受后采煤工程所用炸藥量。

      2.6 礦井疏排水影響范圍

      結(jié)合該地區(qū)地表井泉的枯竭情況等水文地質(zhì)特征,根據(jù)煤礦開采歷史,經(jīng)井下實測數(shù)據(jù)和地面調(diào)查情況綜合分析計算。泉點水位標(biāo)高1385.6m,調(diào)查時該泉點水流量減少,但未完全干涸,有水流出,泉水類型為基巖裂隙水,富水性中等-貧乏,主要靠大氣降水補給,泉點為該區(qū)域內(nèi)地下水的排泄泉點。

      由于原鎮(zhèn)中煤礦開采期間在泉點下游進(jìn)行礦井大量的疏排水活動,導(dǎo)致該區(qū)域地下水水位降低且地下水滲流速度加快,從而致使采空區(qū)東側(cè)上方的S1泉點流量減少,這一點從煤礦開采歷史也能充分證明,由于原鎮(zhèn)中煤礦2007年前停止生產(chǎn)且閉井,礦井疏排水活動停止,導(dǎo)致礦坑和采空區(qū)大面積積水而未得到疏排而囤積,也間接地減小了地下水的疏排量,該區(qū)域內(nèi)地下水滲流速度減小,地下水水位逐漸上升且接近煤礦未開采前的地下水文,從泉點處溢出。

      樓下鎮(zhèn)補者村禹歇四組4戶村民房屋所在位置位于嘉龍煤礦礦界外,采空區(qū)所在位置相對于該4戶村民房屋所在地為該區(qū)域地下水的流通區(qū),且村民房屋所在標(biāo)高與煤礦開采采空區(qū)30m左右,距煤礦開采最近采空區(qū)約90~120m,且位于煤礦C17煤層底板之下,C19煤層頂板之上。因此,根據(jù)該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件特征、地下水徑流方向及相對位置關(guān)系,礦井疏排水破壞其流通區(qū),該區(qū)域地層富水性中等-貧乏,地下水主要由大氣降水補給。因此,嘉龍煤礦礦井疏排水對該村寨4戶村民房屋所在區(qū)域地下水變化無影響。

      3 結(jié)語

      綜上,通過對普安縣嘉龍煤礦采煤工程活動范圍與影響進(jìn)行綜合評價,能夠有效減小房屋裂縫的擴(kuò)大。由于煤礦開采是一個動態(tài)的過程,而且引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有滯后特點,結(jié)合現(xiàn)階段形成的采空區(qū)影響范圍之內(nèi)的各項構(gòu)筑物,有關(guān)部門需要進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象,要及時搬遷,更好的保障居民生命財產(chǎn)安全。

      參考文獻(xiàn):

      [1]劉四平.爐峪口煤礦采煤沉陷區(qū)綜合治理淺談[J].技術(shù)與市場,2018,25(03):72-74.

      [2]郭小峰.中小煤礦采煤方法與采掘工藝及采區(qū)施工措施[J].技術(shù)與市場,2018,25(03):177.

      [3]司栓柱.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的運用分析[J].山西能源學(xué)院學(xué)報,2017,30(03):12-13.

      [4]張福義.基于煤礦采煤技術(shù)及安全管理的幾點思考[J].科技風(fēng),2017,(13):294.

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