充填麵地表岩移觀測設計說明書

一.礦井概述：

　　　田莊煤礦位於濟寧市高新開發區王因鎮境內，兗州煤田的西南部。礦井於2002年11月投產，設計能力為30萬噸/年，後經技術改造核定生產能力為90萬噸/年。采用立井兩個生產水平開拓，兩水平分別為-167m和-256m。礦井西部、北部至各煤層露頭，東與楊村煤礦為鄰，西南與太平煤礦相鄰，南與橫河煤礦相鄰，麵積32.07km2。井田內基岩全為第四係覆蓋，區內主要河流為自北而南的泗河。井田內主要含水層有：第四係含水層，石炭係太原組第十下層石灰岩與本溪組第十三、十四層石灰岩含水層，奧陶係石灰岩含水層。直接充水含水層為太原組第十下層石灰岩。

二.設站目的

　　　為了最大限度回收煤炭資源，實現礦井的可持續發展，我礦在3603充填麵采用“超高水充填材料和矸石複合充填開采”的工藝進行開采。通過對該工作麵進行地表岩移觀測，用以尋求薄煤層充填開采引起的地表移動變形與地質采礦條件的關係，求出薄煤層充填開采引起的最大下沉係數和水平移動係數等各項技術參數。通過觀測了解16上煤層的充填開采對地表移動的影響，掌握地表移動情況，以便為指導田莊煤礦的“三下”采煤，提供可靠的數據依據。

三.地形及地質構造：

1.地形及工作麵布置情況：

　　　3603工作麵位於田莊煤礦工業廣場東南，廣場以東393m～1210m，沙崗頭村北端以北65～166m。該麵位於沙崗頭村北側保護煤柱以內，屬於沙崗頭村莊保護煤柱下的壓煤，有4條生產公路經過本工作麵（三條南北方向，一條為東西方向）。西側3701工作麵正在回采，南側3612工作麵正在掘進，其他方向16、17煤均已回采完畢。南側為沙崗頭村莊，其餘均為耕地，無其他建築物，地勢平坦，無河流、湖泊等地表水係。

　　　充填工作麵的布置為仰斜開采。煤層平均厚度為1.2m，平均坡度5°，工作麵走向長770m，傾斜長95m。

2.地質構造：

　　　本工作麵總體形態為由西向東傾俯的單斜構造，工作麵整體趨向延煤層傾向掘進，工作麵內斷層較少。回采煤層為16上煤，16上煤位於太原組下部主要含煤段的上部，上距15上煤40m左右，下距17煤6.4m左右，層間距穩定，為本井田主采煤層。16上煤為黑色塊狀，暗亮型，沉積穩定，厚度一般在1.22m左右，煤層結構簡單，偶含夾矸，夾矸岩性為炭質泥岩及黃鐵礦，厚度一般為0.1m～0.3m。

3.其他地質情況：

　　　煤的自燃：屬於Ⅲ類不易自然煤層。

　　　煤塵：有強爆炸性危險，煤塵爆炸指數為47.89%。

　　　瓦斯：16上煤為低瓦斯煤層，瓦斯相對湧出量：0m³/t，絕對湧出量：0m³/min。

　　　地壓：16上煤頂板為十下灰岩屬3類I級頂板，底板屬2類；16上煤直接頂板初次來壓步距25m，老頂初次來壓步距30m。周期來壓步距13～14m。

　　　根據各含水層的安全隔水厚度計算與比較得知，各承壓含水層的實際隔水層的厚度均大於安全隔水厚度。本工作麵不會受到底部含水層十三灰，十四灰和奧灰的威脅。由於工作麵形態因素（西高東低），均無其他水源影響。掘進過程中水體已經基本疏幹，因此，不會對工作麵產生較大的影響。

四、開采方案及充填方法：

　　充分考慮超高水材料充填的技術優勢，結合田莊煤礦實際情況最終確定選擇“超高水充填材料和矸石複合充填開采”做為具體實施方案。

　　工作麵采用充填法管理頂板，充填料主要是超高水材料。由充填站利用管路輸送至采空區。

五、控製網及觀測設計：

　　　為了確保觀測成果的可靠性，觀測站的控製點應布設在地表不受采動影響的穩定區域，本次觀測原始數據統一采用山東科技大學地測科學院GPS近井與副井聯係測量技術報告（2005.02）提供的控製點坐標及高程。采用GPS靜態長時間（超過2個小時）測量的方法。儀器支設在礦區工廣附近“近6”點， “臨1”點。

　　　為了充分反映地表移動與變形規律，根據采深及煤厚等實際技術參數，按《煤礦測量規程》要求可設一條全盆地傾向觀測線，一條全盆地走向觀測線。這樣傾向觀測線共設置21個工作測點（編號1～21）和六個控製點（N1～N4、S1-S2）全長704米。走向線共設置76個工作測點（編號1～67、R1-R10、27號點為交叉點）和七個控製點（W1～W3、E1-E4），全長1492米。點間距離的確定方法：按《煤礦測量規程》規定，工作麵內每兩個工作測點間距離定為20米，控製點的間距為50米。

1. 測點結構及埋設方法要求：

　　　在地麵上選擇一條適宜的路線，在其中的一些點上設置測站，采取GPS靜態長時間（超過2個小時）測量測定控製點並進行平差改正後，再用全站儀測邊和測角方法來測定監測點的水平位置，利用DSZ2水準儀測量所有點的高程。

　　　選定展望良好、易於擴展的有利位置埋設觀測點。用混凝土預澆灌，標石上麵100*100mm，下麵150*150mm，高400mm，埋350mm，外露50mm，用全站儀標定埋設。

　　　1.埋設的控製點和觀測點必須用全站儀標定，並應盡可能使觀測點中心位於控製點連線的方向上。

　　　2.埋點時盡量選擇在路邊或者比較隱蔽的地段，防止來往車輛等對觀測點造成破壞。

　　　3.標石上的十字線要盡量居中，線條清晰，粗細均勻。方便以後觀測。

　　　4.埋設觀測點後要用紅漆標注，並在周圍顯眼處指明觀測點的位置。

2.連接觀測：

　　　觀測點埋設10-15天後即可開始連接測量。平麵連接測量以礦區工廣附近“近6”點為起始點，采用走向觀測法進行觀測，按照一級導線和四等水準的精度要求進行施測。施測時要獨立進行兩次。符合規程規定後方可進行下一步。

3.采動前的全麵觀測：

　　　控製點觀測完畢後開始進行工作站的全麵聯測工作，在被采動前用全站儀進行兩次全麵觀測，兩次觀測的時間不能超過5天。同一點高程相差不能大於10mm，支距不能大於30mm，同邊長不能大於4mm，兩次取平均值做為各測點的原始數據。

　　　全麵觀測的內容包括：測定各測點的平麵位置和高程，各測點的距離，各測點偏離方向的距離，記錄地表原有的破壞狀況，並作出素描。

　　　①高程測量：

　　　在確認觀測站控製點未遭碰動，其高程值沒有變化的前提下，可直接從觀測

站控製點開始進行水準測量。所布設的走向觀測線的兩端和傾向觀測線兩端設有控製點，水準測量應附合到兩端的控製點上。高程測量S3型水準儀配合水準塔尺按四等水準的測量規範要求采用閉附合水準路線進行觀測的。

　　　②平麵位置測量：

水平角觀測及距離測量按Ⅰ級導線規範要求,采用日本尼康廠生產的DTM-632觀測一個測回,允許閉合差±10√n。傾角觀測一測回。

4.巡視測量：

　　　工作麵采動後，應進行巡視測量。在走向線開切眼的上方選擇10個觀測點，每隔3-7天進行一次水準測量。當某一點累計下沉達到10mm時，就認為地表已經開始移動。

　　　進入移動的開始期，要進行一次全麵測量。移動期間水準測量按照四等水準測量要求進行。

5.移動後的全麵觀測：

　　　當地表下沉達到50～100mm時，應進行采動後的第一次全麵觀測。當全麵觀測工作開始後，整個觀測應該盡量在一天內完成，最長為兩天。為了準確求出各項技術參數，對各項工作的時間間隔，根據有關的規定要求如下：

　　　初級階段：每月觀測一次

　　　活躍階段（緩傾斜和傾斜煤層地表每月下沉值大於50mm，急傾斜煤層地表每月下沉值大於30mm）：進行不少於四次的全麵觀測，為了獲得準確的下降速度和研究岩移動態效果，在最大下沉階段適當的增加水準測量的觀測次數。力爭2-5天一次。

6.後期觀測：

　　　當觀測點下沉速度小於50mm/月時，進入衰退期。在走向觀測線停采線上方選擇10個觀測點，每隔1個月進行一次水準測量，直到觀測點在6個月內累積下沉不大於30mm時，認為地表移動結束。此時可進行兩次穩定後的全麵觀測，精度要求同采動前的觀測相同，最後一次全麵觀測，必須從礦區內的已知點開始。

7.注意事項：

　　　1.采動後每次觀測求得的各觀測點高程附合差和邊長附合差，應及時進行近似平差，並按照平差結果計算各種移動和變形值。

　　　2.觀測計算完畢後，及時按設計要求繪製移動與變形曲線及其他圖紙。

　　　3.地表移動和變形的主要參數和各種移動角值的求得，應根據最後一次全麵觀測的結果進行計算。

　　　4.在進行上述觀測工作時，還必須隨時掌握和觀察井上下的各種情況，觀測地表出現的裂隙、塌沉的位置、形態、采動對農作物生長的影響、測點破壞記錄等。為觀測地表裂隙發展過程及鉛垂和平麵分布，選擇有代表性的裂隙灌石灰水，觀測是否存在隱蔽裂隙，觀測幾處機井和機房，便於分析資料。

　　　5.在全麵觀測的同時，由技術科配合，定期對井下進行測記，包括工作麵推進位置、采高、傾角、頂板冒落、水溫及地質構造等，在有條件的情況下與地質人員配合，通過打鑽的方法觀測“三帶”（冒落帶、裂隙帶、彎曲帶）的變化情況。

　　　6.一個觀測站結束後應及時編寫技術總結。多個觀測站結束後，應進行綜合分析，以便總結礦區地表移動和變形的基本規律。

六、設備配置：

GPS 1套 溫度計 1隻

水準儀 2台 氣壓計 1隻

塔 尺 4副 記錄本 6本

對講機 4部 2H鉛筆 6隻

棱 鏡 4組 小鋼尺 4把

三角架腿 4個 測 傘 2把

後視對點器 2台 相 機 1架

尺 墊 4個 噴漆、水泥樁、鋼釘等若幹

七、人員配備：

　　　負責人：尚洪祥

參加人員：郭洪運、劉建法、劉青山、李慶瑞、高修偉、孫欽浩、徐正喜、孟凡斌、孟超、鄭帥。

　　　資料整理人：劉建法、李慶瑞。

3603充填麵地表岩移觀測

設計說明書

臨礦集團田莊煤礦

2010年2月28日