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[摘 要] 在地下煤炭资源被采出后，开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，达到新的平衡。在此过程中，使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏，通过对已获得的数据进行综合分析，找出各种因素对移动过程的影响规律。本文通过对告成煤矿21031工作面岩移观测站数据的分析，求得边界移动角，进而运用到解决开采沉陷问题中去。
[关键词] 岩层 测量 观测
中图分类号：TF083.4 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
告成井田属“三软”不稳定煤层，75%的煤层顶板受芦 F1断层影响为滑动构造顶板，滑动构造破碎带的厚度0.45～113.4m，平均36.2m，岩性极为复杂，以紫红色、灰绿色的断层泥、断层角砾岩、二叠系砂岩、砂质泥岩与泥岩为主，有时包括一部分三叠系红、绿色砂岩、砂质泥岩，软硬不一。21031工作面工作面南部靠近中央集中下山附近为滑动构造破碎带直接压煤， 煤层顶底板起伏变化较大，煤厚变化较大，地质条件十分复杂。21031工作面上方地表附近，有国家第一批文物保护单位观星台、告成镇村庄和登封铁路、颍河特大桥等建（构）筑物，提高工作面回采率与对地面建（构）筑物特别是颍河铁路特大桥保护的矛盾已经非常突出。因此对21031工作面岩移观测有非常重要的意义。
2 重复采动时滑动构造带下开采的地表移动变形观测
随着21采区21021工作面、21041工作面和21031工作面的相继回采，重复采动对地表移动范围的影响日益显现，重复采动对登封铁路及颍河铁路特大桥的影响亟待研究。
2.1 21031工作面地表移动变形观测
受滑动构造的影响，滑动构造带上方覆岩倾向与二 1煤层倾向相反，特殊的地质采矿条件，造成现场地表裂缝走向与煤层走向斜交 45°的独有特点。
2.1.1地表观测站的设站目的
21031 工作面地表移动观测站采用剖面线状形式布设，设站的目的在于：
（1）研究走向断面的位置和最大下沉角，得到走向移动角、 走向边界角等参数。
（2）研究覆岩产状和地表移动盆地范围、地表裂缝产状的关系。
（3）研究地表移动变形和登封铁路变形的关系。
（4）研究得到 21031 工作面重复采动时，地表移动和变形分布及主要预计参数，获得滑动构造带下采煤下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、拐点偏移距等概率积分法参数。
2.1.2地表观测站的日常观测
21031回采后，地表移动变形加剧，21采区三个已采工作面采空区形成一体，老采空区活化，地表受到重复采动的影响，变形加剧，这反映在以下几个方面：
（1）地表移动范围扩大。21031工作面前方，沿走向方向，1测点下沉达到10mm，超前影响距为369m，走向超前影响角为49°。工作面停采后，地表变形趋于稳定，超前影响角等于走向边界角。
（2）地表裂缝范围扩大。21031工作面回采后，由于采空区活化，覆岩进一步破碎，地表的破坏程度加剧，破坏范围加大，沿走向方向地表裂缝超前工作面340m，裂缝走向为NE75°左右。伪倾向方向附近地表的裂缝超前工作面310m，裂缝宽度2-8cm，走向为NE75°左右，
（3）地表出现非连续的破坏
21031工作面回采后，多处地表出现台阶状裂缝，使地表不连续，这种非连续裂缝对地面建筑物、铁路等危害极大。
（4）地表移动参数的变化
据我国部分矿区的统计，重复采动时，地表移动参数的变化如下：
（1）下沉系数
式中，q初、q复1、q复2—分别为初采、第一次复采、第二次复采的下沉系数；
a—下沉“活化”系数，由下表来确定。
岩性
一次重采
二次重采
三次重采
四次及四次以上重采
坚硬
0.15
0.20
0.10
0
中硬
0.20
0.10
0.05
0
（2）最大下沉角
重复采动时最大下沉角较初次采动增大，其增大值为：坚硬覆岩，增大（0.05～0.20）α；中硬覆岩，增大0.15α；软弱覆岩，增大0.1α。
（3）边界角、移动角
重复采动时，边界角减小5～10°；移动角减小10～15°。
（4）充分采动角、超前影响角、最大下沉速度角
重复采动时，充分采动角增大1～5°；超前影响角减小10～15°；最大下沉速度角（滞后角）增大5～10°。
3 成果研究
告成煤矿21041工作面属于第一次重复采动，21031工作面属于第二次重复采动。重复采动后，地表移动加剧，地表移动和变形分布及其参数值都和21021工作面初次采动有显著变化。
（1）移动角和边界角显著减小。
21031重复采动后，走向移动角减小8.7°，上山移动角减小13.7°，下山移动角减小2°；走向边界角减小7.9°，上山边界角减小13.2°，下山边界角减小5.6°。
（2）非连续的破坏增加
在重复采动时，经受初次开采破坏的岩体可能进一步破碎，使岩层和地表的破坏程度加剧，破坏范围加大，采动不大时地表还会出现裂缝，使地表不连续，甚至出现大断裂或台阶。而且，地表的这种非连续破坏常常是突然出现的，对地面建筑物、铁路等危害极大。因此，在重复采动时要特别注意加强对地表非连续破坏的观测和整治工作。
4 小结
（1）通过对21031工作面地表移动变形观测研究，可获得重复采动条件下，滑动构造带下采煤地表移动角值参数和概率积分参数，为地面建（构）筑物留设保护煤柱以及其下压煤安全合理的设计提供理论基础和技术资料。
（2）重复采动对告成矿滑动构造带下开采的影响，体现在移动角和边界角显著减小，非连续的地表破坏增加，对地面建筑物、铁路等危害极大。可以提前预知地表建筑物、铁路等的破坏程度，从而制定合理的安全保护措施。
郭中华（1987.2—），男，河南省开封人，助理工程师，专科学历，现在郑煤集团告成煤矿从事矿山测量管理工作。
[关键词] 岩层 测量 观测
中图分类号：TF083.4 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
告成井田属“三软”不稳定煤层，75%的煤层顶板受芦 F1断层影响为滑动构造顶板，滑动构造破碎带的厚度0.45～113.4m，平均36.2m，岩性极为复杂，以紫红色、灰绿色的断层泥、断层角砾岩、二叠系砂岩、砂质泥岩与泥岩为主，有时包括一部分三叠系红、绿色砂岩、砂质泥岩，软硬不一。21031工作面工作面南部靠近中央集中下山附近为滑动构造破碎带直接压煤， 煤层顶底板起伏变化较大，煤厚变化较大，地质条件十分复杂。21031工作面上方地表附近，有国家第一批文物保护单位观星台、告成镇村庄和登封铁路、颍河特大桥等建（构）筑物，提高工作面回采率与对地面建（构）筑物特别是颍河铁路特大桥保护的矛盾已经非常突出。因此对21031工作面岩移观测有非常重要的意义。
2 重复采动时滑动构造带下开采的地表移动变形观测
随着21采区21021工作面、21041工作面和21031工作面的相继回采，重复采动对地表移动范围的影响日益显现，重复采动对登封铁路及颍河铁路特大桥的影响亟待研究。
2.1 21031工作面地表移动变形观测
受滑动构造的影响，滑动构造带上方覆岩倾向与二 1煤层倾向相反，特殊的地质采矿条件，造成现场地表裂缝走向与煤层走向斜交 45°的独有特点。
2.1.1地表观测站的设站目的
21031 工作面地表移动观测站采用剖面线状形式布设，设站的目的在于：
（1）研究走向断面的位置和最大下沉角，得到走向移动角、 走向边界角等参数。
（2）研究覆岩产状和地表移动盆地范围、地表裂缝产状的关系。
（3）研究地表移动变形和登封铁路变形的关系。
（4）研究得到 21031 工作面重复采动时，地表移动和变形分布及主要预计参数，获得滑动构造带下采煤下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、拐点偏移距等概率积分法参数。
2.1.2地表观测站的日常观测
21031回采后，地表移动变形加剧，21采区三个已采工作面采空区形成一体，老采空区活化，地表受到重复采动的影响，变形加剧，这反映在以下几个方面：
（1）地表移动范围扩大。21031工作面前方，沿走向方向，1测点下沉达到10mm，超前影响距为369m，走向超前影响角为49°。工作面停采后，地表变形趋于稳定，超前影响角等于走向边界角。
（2）地表裂缝范围扩大。21031工作面回采后，由于采空区活化，覆岩进一步破碎，地表的破坏程度加剧，破坏范围加大，沿走向方向地表裂缝超前工作面340m，裂缝走向为NE75°左右。伪倾向方向附近地表的裂缝超前工作面310m，裂缝宽度2-8cm，走向为NE75°左右，
（3）地表出现非连续的破坏
21031工作面回采后，多处地表出现台阶状裂缝，使地表不连续，这种非连续裂缝对地面建筑物、铁路等危害极大。
（4）地表移动参数的变化
据我国部分矿区的统计，重复采动时，地表移动参数的变化如下：
（1）下沉系数
式中，q初、q复1、q复2—分别为初采、第一次复采、第二次复采的下沉系数；
a—下沉“活化”系数，由下表来确定。
岩性
一次重采
二次重采
三次重采
四次及四次以上重采
坚硬
0.15
0.20
0.10
0
中硬
0.20
0.10
0.05
0
（2）最大下沉角
重复采动时最大下沉角较初次采动增大，其增大值为：坚硬覆岩，增大（0.05～0.20）α；中硬覆岩，增大0.15α；软弱覆岩，增大0.1α。
（3）边界角、移动角
重复采动时，边界角减小5～10°；移动角减小10～15°。
（4）充分采动角、超前影响角、最大下沉速度角
重复采动时，充分采动角增大1～5°；超前影响角减小10～15°；最大下沉速度角（滞后角）增大5～10°。
3 成果研究
告成煤矿21041工作面属于第一次重复采动，21031工作面属于第二次重复采动。重复采动后，地表移动加剧，地表移动和变形分布及其参数值都和21021工作面初次采动有显著变化。
（1）移动角和边界角显著减小。
21031重复采动后，走向移动角减小8.7°，上山移动角减小13.7°，下山移动角减小2°；走向边界角减小7.9°，上山边界角减小13.2°，下山边界角减小5.6°。
（2）非连续的破坏增加
在重复采动时，经受初次开采破坏的岩体可能进一步破碎，使岩层和地表的破坏程度加剧，破坏范围加大，采动不大时地表还会出现裂缝，使地表不连续，甚至出现大断裂或台阶。而且，地表的这种非连续破坏常常是突然出现的，对地面建筑物、铁路等危害极大。因此，在重复采动时要特别注意加强对地表非连续破坏的观测和整治工作。
4 小结
（1）通过对21031工作面地表移动变形观测研究，可获得重复采动条件下，滑动构造带下采煤地表移动角值参数和概率积分参数，为地面建（构）筑物留设保护煤柱以及其下压煤安全合理的设计提供理论基础和技术资料。
（2）重复采动对告成矿滑动构造带下开采的影响，体现在移动角和边界角显著减小，非连续的地表破坏增加，对地面建筑物、铁路等危害极大。可以提前预知地表建筑物、铁路等的破坏程度，从而制定合理的安全保护措施。
郭中华（1987.2—），男，河南省开封人，助理工程师，专科学历，现在郑煤集团告成煤矿从事矿山测量管理工作。