嵩山煤矿关于赵城区域地表岩移沉降的监测设计方案

河南煤化集团 永华能源嵩山煤矿 邹雨霖

随着嵩山煤矿2204综采工作面的推进，即将推进至赵城水库附近下部，有可能对赵城水库附近农田及其他设施产生影响。因此，必须加强对赵城附近区域进行地表岩移沉降进行实时观测。本文，笔者依据在赵城区域设置不同的沉降观测点，结合下沉活跃情况按周期进行沉降观测，采取了计算比较相对高差位移的方法。

一、2204工作面地质采矿条件

2204 工作面北临2202 工作面采空区，东部、西部及北部皆无采动影响，无村庄保护煤柱。本煤田可采煤层为二1煤层，2204工作面上方表土层厚度平均为84 m，工作面设计简单，形状规整，受外界影响因素相对较少，但由于上方为赵城水库，地表移动观测站设计相对较难。夏季雨水相对较多，表土遇水较黏，对外业观测有一定影响，冬季冻土层较薄。

二、岩移沉降观测线位置的确定

1.设计参数的选取。为准确反映地表岩移情况，观测线应设置在能够达到充分采动的地表移动盆地的主断面上，故根据临近矿区地表移动规律选用设计参数。各参数的选取：上山移动角γ=75°，上山移动角的修正值△γ=20°，下山移动角β=78°-0.6 α，下山移动角的修正值△β=15°，走向移动角δ=75°，走向移动角的修正值△δ=20°，最大下沉角θ=90°-0.4α，松散层移动角ψ=45°。

2.倾斜观测线位置的确定。用公式：

公式（1）中，δ为走向移动角，△δ为走向移动角的修正值，H0为回采工作面平均开采深度，H 为松散层厚度，Ψ为松散层移动角。参数根据临近矿区地表移动规律选用：

D2≥0.7H0=0.7×339=237.3 m。

为保证观测线设在移动盆地主断面上（因受赵城水库影响），D2取267 m，即停采线向开切眼方向偏移267 m为倾向观测线位置。

3.走向观测线位置的确定。根据一般规律为使走向观测线建立在主断面上，用经验公式：

公式（2）中，α为为煤层平均倾角，θ为为最大下沉角，k 为为系数，k取0.4，α取15°，代入公式θ=84°。

由公式OM=H0×cotθ=423×cot84°=44.213 m，取OM=44 m，OM为沿倾斜方向从工作面中心平移的距离，即为走向观测线位置。

4.观测线长度的确定。倾斜观测线长度的确定：

取825 m。

5.走向观测线长度的确定。由于走向观测线受地理条件限制，故布设半条观测线：

取700 m。

6.地表岩移观测站如图1所示。

图1 地表岩移观测站

三、岩移观测点的数目及密度的确定

在采动过程中，需要定期观测测点的空间位置，以反映地表点的移动情况。因此，测点的埋设深度应在本地区冻土深度以下0.5 m，并保证它和土层密实固结，以使测点和地表一起移动。因本地区开采深度较深（平均深423 m），则各观测点的间距为30 m。根据观测线的长度可以在工作区域内倾向观测线上设置测点27个，依次编号为Q1，Q2，…，Qn。在走向观测线上设置测点23个，依次编号为Z1，Z2，…，Zn。

四、沉降观测点的观测

在观测点埋设好10～15 d、点位固结之后，首先进行观测站控制点与矿区控制网之间的联测，以确定控制点的平面位置和高程。然后再根据它来测定工作测点的平面位置。连接测量可按定向基点的测量精度（点位误差小于7 cm）要求进行。观测线工作测点的平面位置，从已知坐标的控制点，按5 导线测量的精度要求确定。

五、观测数据分析

根据布设的观测点进行周期观测，并将各次观测的记录结果检查无误后，进行闭合差测量，得出各测点的高程，然后计算个观测点的沉降移动量，确定2204综采工作面回采期间对赵城水库区域产生的影响大小、范围等，根据成果数据及时制定相应的措施。