地表移动观测站设计

山西陵川崇安苏村煤业有限公司 150201回采工作面地表移动观测站设计

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二〇一三年

150201回采工作面地表移动观测站设计

为了获得1502采区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，进一步确定煤层开采后, 其上覆岩层及地表移动的各类参数和地表裂缝的发肓情况，确保矿井安全生产。结合我公司实际，特制定150201回采工作面地表移动观测站设计。

一、 采区地质条件概况

1、采区位置及区内地形

岩移观测主要针对1502采区的150201工作面开采引起的地表移动进行观测。1502采区位于井田西南部, 其北部为1501采区西南翼, 已开采结束, 南部为矿区西南部边界、1503采区, 东部为礼义保安煤柱，西部为矿区边界。2502-03工作面为本采区第一个工作面。

区内地貌形态主要为山区丘陵区域, 海拨高度在1146—999米之间, 相对高差147米, 地表无河流水体。

2、区内地层

1502采区内地层大部分为第四系黄土层所覆盖，基岩出露地层为二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、二叠系下统山西组。

二叠系下统山西组：主要出露于区内中部，主要为灰黑色泥岩、灰色砂岩和煤层组成；二叠系下统下石盒子组：露于区内中部，主要为一套海陆相沉积的灰、灰白色薄层砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，结构松散，易风化。一般厚度为46.79～80.57m ，平均64.60m 。含三角织羊齿等化石；二叠系上统上石盒子组：出露于区内中部及西北部，该组地层井田内赋存不全，钻孔仅揭露其下部地层，残留最大厚度约42.72m 。其岩性主要为杏黄色～黄绿色砂质泥岩、泥岩、黄～黄绿色中粗粒长石石英砂岩m ；第四系中更新统：区内广泛分布，主要为浅红、红色亚粘土、粘土，含钙质结核，底部有时见砂砾石层，呈层状或透镜状。厚0～25.00m ，平均厚15.00m ；第四系上更新统：主要分布于沟谷及山前地带，主要为灰黄、浅黄色粉质砂土、粘土及砂砾石层，有时零星分布小钙质结核，具垂直节理。厚0～6.00m ，一般厚4.00m 。

3、构造

1502采区为单一倾斜构造, 构造形迹主要为一些较宽缓的褶曲构造，断裂构造不发育，未见岩浆岩侵入。区内分布有东崔向斜、小山背斜。东崔向斜位

于区内中南部，东崔村～礼义镇一带，轴向北西，两翼倾角约2°～9°，井田内延展长约2.7km 。该向斜轴部基本为黄土层所掩盖，呈隐伏状。小山背斜

位于井田内中东部，东庄向斜和东崔向斜之间，轴向北西，两翼倾角约2°～9°，井田内延展长约2km 。其南部基本为黄土层所掩盖，北部出露上石盒子组和下石盒子组地层。

4、煤层赋存情况

1502采区西部为厚煤层、东部为中厚煤层，赋存较稳定，结构简单。

5、含水层及井下涌水情况

1502采区煤层含水层为K2灰岩顶板裂隙水，含水层主要靠大气降水补给，补给条件差，渗透性差，地下泾流速度很缓慢，含水性弱，涌水量小。

二、采矿条件

1、采区内工作面情况

1502采区的150201工作面煤层平均厚3.6米，煤层倾角1°～7°，工作面走向长为1710米，倾斜宽150米，工作面高程为906～946米。

2、开采情况

1502采区各工作面采煤方法为走向长壁式一次性采全高，150201工作面于2013年5月下旬开始回采，预计2014年10月回采完；工作面使用支撑掩护式液压支架，全部垮落法管理顶板。

3、可采煤层顶底板工程地质特征

15号煤层直接顶板为灰黑色灰岩、多溶蚀，岩心破碎，底部见粘土胶结厚1.18米；基本顶为灰黑色生物碎屑灰岩，含燧石团块，厚7.71米。

底板岩性主要为灰黑色泥岩，含植物化石，厚4.61米。

三、测量资料及移动参数

1、测量资料

选择本矿基础控制点二个，并对其检核, 在确定各点稳定时, 分别向1502采区外边界预计不受采动影响的区域布设7″级闭合导线或附和导线，标定设计观测线的控制点。7″级导线点和观测线控制点的埋设严格按7″级等级点的要求制造埋设。

2、移动参数:

设计采用移动参数为初步设计中的数据。1502采区走向移动角(δ)72°，下山移动角(β)68°，上山移动角(γ)72°，最大下沉角(θ)84° ，松散层

移动角(φ)45° ，下山移动角调整值(Δβ)17°, 上山移动角调整值(Δγ)20°，走向移动角调整值(Δδ)20°。

四、 观测站的设计

1、观测站形式

由于本井田内地表为山地丘陵的地貌形态，所以采用主断面观测线，即沿倾向主断面和走向主断面设置两条观测线。150201工作面为1502采区首采面，1502采区北部1501采区已回采两个工作面，地表均已移动。因此，150201工作面沿倾向、走向主断面布置整条观测线。

2、观测站位置的确定

150201工作面走向长为1630米，倾向长150米，平均采深为120米，倾向观测线距切眼的距离设计为110米，平均采深120米。走向观测线的位置，由倾向观测线与走向观测线的交点之距离，设置在工作面回风顺槽以东62米, 方位179°的位置；因此能够布置倾向观测线的位置较多，根据地形条件择地建立。

(3)、观测线的长度

根据本公司目前采用移动参数通过计算和作图确定观测线长度，150201工作面倾向观测线长为282米，走向观测线长为1700米。

(4)、观测点点位

根据工作面长度和移动参数确定观测点点位和点间距，其中1502采区共布置控制点6个，观测点80个，测点间距为15m ，控制点间距为50m 。

五、地表移动观测站的标定与埋设

1、标定的方法

利用井田范围内已有的国家级测量控制点和地表移动观测站设计平面图，首先确定倾向观测线上控制点的位置，给出倾向观测线方位，确定走向观测线和倾向观测线的交点，再依设计标出走向观测线方位，最后在走向观测线和倾向观测线的方向上根据点间距依次标定出各观测线上的控制点和观测点的点位。

2、测桩的构造及埋设要求

测桩使用废旧钻杆，其中一个端头要平整，并刻上十字。埋设时在点位处挖一直径为0.4米、深为0.8米的坑，将测桩用混凝土灌住，将刻十字一端向上，外露0.1米。同时在埋设测桩时，为防止挖坑时点位移动，应事先在点位

四周适当位置打入四根木桩，用十字交线法保留点位。测桩预制参数见下图所示：

六、地表移动观测站的观测方法及精度要求

1、观测站连测

导线点、控制点、观测点标设10－15天后，即可进行各个点的平面坐标（7″级导线测量要求）与高程（三等水准测量的要求）的联测工作。通过联测确定观测站与设站地区的地物、地貌以及井下采区和井巷的相对位置关系。

2、采动前和稳定后的观测

分别进行两次全面观测，两次观测间隔5～7天，对两次观测结果进行比较，只有在同一个观测点的高差不大于10mm 、同一个点间距之差不大于4mm 、同一个观测点支距差不大于30mm 时，取两次观测结果的平均值作为观测点的原始数据。

3、地表开始移动的时间和移动稳定时的时间的确定

150201工作面开始回采以后，在工作面开切眼上方的走向观测线上的1～6号观测点之间进行观测，每隔3～7天进行一次高程测量，当其中某一观测点累计下沉量达到10mm 时，即认为地表已开始移动，此时间作为地表开始移动的时间。

工作面回采结束的时间只确定150201工作面回采结束的时间, 在工作面停采线上方走向观测线上的1～13号观测点之间进行观测，每隔1个月进行一次观测，直到观测点在6个月内累计下沉值小于30mm 时，即为地表移动结束，取最后一次观测的时间为地表移动稳定的时间。

4、各观测点高程、点间距离、支距的测量方法

从地表开始移动时进行全面观测，全面观测至少要进行四次，时间间隔由下式确定:

T=H0/6C

式中 T—观测的时间间隔,d(日); H0—平均采深,m;

C—回采工作面的推进速度,m/d;

计算150201工作面观测的时间在工作面推采后另行确定。

(1)、测角方法及限差

实地测量采用索佳全站仪应用方向观测法，附和导线必须进行往返测量，对中一次二个测回, 测角中误差为15″，方位角闭合差±20√n －(n为测站数）。其它限差和方法按《煤矿测量规程》要求进行。

(2)、高程测量 、距离测量

因矿区地处丘岭地区，水准测量很难满足工程的需要。因此在整个测量过程中均采用三角测量高程。高程测量、距离测量与测角同时进行，取其往返测量的平均值。往返测量高差之互差允许值Δ h(mm)＝8+0.1L(L为两观测点之间的水平距离，单位：米）；点与点之间的距离测量，往返测量不得少于4次，互差不得超过2mm 。

(3)、支距计算

支距指的是观测点偏离观测线方向的垂直距离。可由外业测得的角值及距离计算求得。

七、勘查观测的内容

1、主要进行控制点及观测点高程测量、点间距测量、支距测量;

2、地表裂缝及台阶状塌陷形成的时间、延展方向、形状、宽度、深度、台阶落差;

3、各种建筑物的破坏形态、程度、位置、时间、以及在地表移动过程中它们的变化发展情况;

4、记录每次观测时工作面的位置、回采工艺、煤层倾角、厚度、地质构造、工作面采净程度、采区顶板垮落以及井下涌水量变化情况。

八、观测成果的整理与分析

每次观测结束后，应对野外观测记录进行检查，如发现有粗差、超限或漏测的情况，应立即进行重测或补测，全部观测数据符合要求后，再进行整理和计算，并将计算结果填入地表移动与变形综合计算表。在观测成果计算工作完成以后，绘制提交以下资料图纸。

(1)、观测成果报告；

(2)、塌陷范围平面图;

(3)、观测线平面图和观测线剖面图;

(4)、观测线的移动变形曲线图;

(5)、观测点的下沉速度曲线图;