吕沟煤矿高水充填开采地表移动和变形监测研究观测站设计说明805485

1、吕沟煤矿高水充填开采地表移动和变形监测研究观测站设计说明书观测站设计说明书目目 录录1.1.矿井概况矿井概况.- 1 -1.1 位置交通和自然地理 .- 1 -1.1.1 位置与交通.- 1 -1.1.2 自然地理.- 2 -1.2 矿井开采技术条件 .- 2 -1.3 矿井地质 .- 3 -1.3.1 矿区地层.- 3 -1.3.2 水文地质条件.- 3 -1.4 矿井构造 .- 4 -2 2、设立观测站的目的和任务、设立观测站的目的和任务.- 5 -2.1 目的和意义 .- 5 -2.2 主要任务 .- 6 -3 3、工作面地质采矿条件、工作面地质采矿条件.- 8 -3.1 工作面位置 .

2、- 8 -3.2 煤层赋存情况、煤质及顶底板情况 .- 8 -3.3 地质构造情况 .- 8 -3.4 水文地质条件 .- 8 -3.5 工作面开采技术条件 .- 9 -3.6 采煤方法及回采工艺 .- 9 -4 4、地表移动观测站设计、地表移动观测站设计.- 10 -4.1 观测站设计的原则 .- 10 -4.2 观测站类型及布设形式 .- 10 -4.3 观测线设计所用参数分析 .- 12 -4.4 观测线位置确定 .- 19 -4.4.1 倾斜观测线位置的确定.- 20 -4.4.2 走向观测线位置的确定.- 20 -4.5 观测线长度的确定.- 21 -4.5.1 走向观测线长度的确定

3、.- 21 -4.5.2 倾斜观测线长度的确定.- 22 -4.6 测点数目及其密度 .- 22 -5 5、观测站的设置、观测站的设置.- 24 -5.1 设置时间 .- 24 -5.2 设站要求 .- 24 -6 6、观测站的观测工作、观测站的观测工作.- 27 -6.1 测量作业依据及测量控制系统 .- 27 -6.1.1 测量作业的依据.- 27 -6.1.2 测量控制系统.- 27 -6.2 观测内容及要求 .- 27 -6.2.1 连接测量.- 27 -6.2.2 全面观测.- 29 -6.2.3 日常观测工作.- 30 -7 7、观测资料的整理、观测资料的整理与与分析分析.- 32

4、 -7.1 实测资料处理和分析的内容 .- 32 -7.2 观测数据的处理 .- 32 -7.2.1 观测数据的整理.- 32 -7.2.2 移动和变形的计算.- 33 -7.2.3 移动和变形曲线图的绘制.- 35 -7.2.4 观测成果.- 35 -8 8、附、附 图图.- 36 -9、主要参考文献、主要参考文献.- 37 -移动观测站设计说明书- 1 -吕沟煤矿高水充填开采地表岩移观测研究吕沟煤矿高水充填开采地表岩移观测研究观测站设计说明书观测站设计说明书1.1.矿井概况矿井概况1.1 位置交通和自然地理位置交通和自然地理1.1.1 位置与交通位置与交通吕沟煤矿北东距禹州市10km、东距

5、许昌市50km。矿区北有许昌神后地方窄轨铁路至许昌市与京广铁路相接，北有许昌洛阳的豫31公路，往东至许昌市与107国道和京珠高速公路相连。区内沥青公路与周围各县市相通，简易公路四通八达，交通较为便利。见图1-1。图图 1-1 交通位置交通位置图图吕沟煤矿位于河南省禹州煤田三峰山米托寺矿区，地理坐标为东经11319411132249，北纬340544340716。矿区东移动观测站设计说明书- 2 -西长4.8km，南北宽1.92.7km，面积10.33km2。 1.1.2 自然地理自然地理(1)地形、地貌矿区属于以构造剥蚀类型为主之低山丘陵区，地势西高东低。煤系顶部之“平顶山砂岩” ，因耐剥蚀力

6、较强，在区内形成沿地层走向延展之单面山地形，自东而西构成三峰山、玉皇山、凤翅山、大刘山、牛颈山、云盖山。标高 300704m，地形比高东部约 110m，西部达 380m，煤系地层因松软易风化，形成低凹丘陵地形，标高一般为 200300m，西部较高，约 400500m。(2)水文区内冲沟较多，无长年有水河流。区外西部仅有一条常年性有水河流兰河，虽流量不大，但雨季流量倍增。据 1964 年 3 月到1965 年 2 月对该河的观测，流量 0.5273.288m3/s，1957 年 7 月涧渡村附近最高洪水位+142.96m。1.2 矿井开采技术条件矿井开采技术条件（一）瓦斯吕沟矿属低瓦斯矿井，全矿

7、井瓦斯绝对涌出量一般为1.9062.487m3/min，瓦斯相对涌出量一般为 1.9862.892m3/td；二氧化碳绝对涌出量一般为 4.4474.595m3/min，相对涌出量一般为4.6525.345m3/td；六2煤瓦斯绝对涌出量一般为1.2261.262m3/min，瓦斯相对涌出量一般为 1.3592.210m3/td；二氧化碳绝对涌出量一般为 2.0822.212m3/min，相对涌出量一般为移动观测站设计说明书- 3 -2.2423.987m3/td；七4煤瓦斯绝对涌出量一般为0.6750.835m3/min，瓦斯相对涌出量一般为 2.739m3/td；二氧化碳绝对涌出量一般为

8、1.278m3/min，相对涌出量一般为 4.192m3/td；随着开采深度的增加，矿井瓦斯含量可能有增加的趋势。（二） 煤的自燃 五2（六2） 、六4（七4）煤自燃倾向等级为级，属自燃煤层。(三)煤尘 六2、七4煤煤尘具有爆炸危险性。随着五2（六2） 、六4（七4）煤开采强度的增加，煤尘将有所增大。（四）地温 目前最大开采水平为-200m。据测，回风巷中的温度 22左右、其它地区 1922，浅部温度受季节影响明显。据此推断，未来最大开采水平-400m 以浅无高温区存在。属地温正常区。1.3 矿井地质矿井地质1.3.1 矿区地层矿区地层 禹州煤田区域地层划分属华北地层区嵩箕小区，区域上主要发育

9、地层为震旦系上统马鞍山组、寒武系、石炭系上统、二叠系和第四系，其中石炭二叠系为主要含煤地层。1.3.2 水文地质条件水文地质条件 根据地层时代、岩性及富水程度来划分矿井中主要含水层和隔水层。 （一）矿井中主要有以下含水层移动观测站设计说明书- 4 - （1）寒武-奥陶系灰岩岩溶承压含水层； （2）太原组灰岩岩溶裂隙承压含水组； （3）砂岩裂隙承压含水组； （4）新生界松散岩类孔隙潜水含水层。 （二）矿井隔水层 根据岩性组合，本区隔水层段较发育。对本矿井有主要意义的是二叠系地层中七4煤层上部和六2煤层下部的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩隔水层。1.4 矿井构造矿井构造吕沟煤矿区总体构造形态为走向东西、倾

10、向南的单斜构造，局部有小的波状起伏，地层倾角 1020，一般 15左右。该区断裂不发育，据矿井开采揭露，局部发育北东向和北西向两组小断层，且以北东向为主，落差多小于 5m。本矿区构造复杂程度为简单。该矿区发育的主要断层为七西大巷正断层（f1） ，延展长度约3.0km，断层走向北东向，倾向北西，倾角 60左右，错断七4、六2煤层，最大落差 19m，区内延展长度 2.2km，由七4、六2煤层五西、六西、七西大巷控制。七4煤层发育落差小于 5m 的小断层 7 条，密度 1.1 条/km2，长度 30280m，总长度 830m，其中 ne 向 5 条，nw 向 2 条。六2煤层发育小于 5m 的断层

11、14 条，密度 1.7 条/km2，延展长度30430m，总长度 2530m，其中 ne 向 8 条，nw 向 2 条，sn 向 4条。 移动观测站设计说明书- 5 -2 2、设立观测站的目的和任务、设立观测站的目的和任务2.1 目的和意义目的和意义随着大量的煤炭资源从地下采出，所引起的地表沉陷及采动损害问题日益突出。矿山开采沉陷不仅破坏矿区生态环境，而且对地表及其村庄建筑物造成严重损害，影响工农关系和农村的稳定工作，同时为给煤炭企业带来巨大的经济赔偿负担，也影响到矿区乃至社会工农业生产和可持续发展。为最大限度地解放村庄下压煤，提高资源回收率，控制地表沉陷，同时最大限度地保护地表村庄建筑物，需

12、要开展岩层与地表移动规律的研究。建立地表移动观测站进行地表移动规律和岩移参数的研究是进行村庄下采煤的必备基础。为了最大限度地解放建筑下压煤，提高煤炭资源的采出率，延长矿井服务年限，同时保护矿区生态环境，实现煤炭生产与矿区环境协调发展的绿色开采目标，提高矿井技术经济效益，河南永锦能源有限公司在吕沟矿实施高水充填开采技术。为了井下安全生产和地表建筑物的安全，确保项目的顺利实施，需要进行充填开采的移动变形监测研究，在 c 七401 工作面上方地面建立移动观测站，通过建立地表移动变形观测站，对地表移动变形进行观测，掌握充填开采引起的地表移动变形规律，获得矿区充填开采地表移动参数和概率积分参数，为工作面

13、充填开采的安全生产提供理论基础和技术资料。因此，建立地表移动观测站进行充填开采地表移动规律和岩移参数的研究具有重要的理论和实际意义。移动观测站设计说明书- 6 -2.2 主要任务主要任务为了掌握由于充填开采引起的岩层与地表移动的基本规律，通过建立充填开采地表移动观测站进行现场实测、综合分析，可实现如下目的：（1）收集煤矿地质采矿资料及有关工程图纸，结合上覆岩层结构及岩性特征，分析吕沟煤矿岩层与地表移动规律及参数，分析地表建筑物的现状及抗变形能力；（2）进行地表移动观测站设计：根据实际地质采矿条件合理选择和设计观测线，观测线沿走向一条，沿倾向一条；（3）观测站的建立：按建筑物、水体、铁路及主要井

14、巷煤柱留设与压煤开采规程 （2000）及设计要求埋设控制点和测点，并采取措施保护测点；（4）现场观测：按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 （2000）要求的精度进行现场测量，获得比较准确、可靠的观测资料；（5）数据分析研究：负责观测数据的整理与分析，获得岩层移动角等角量参数，进行概率积分法预测参数求取，主要包括下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、拐点偏移距等，研究地表移动规律。（6）通过现场观测及观测资料分析，分析评价充填开采效果，分析地表村庄建筑物受影响情况，进行地表建筑物采动影响情况分析评价；（7）根据观测资料分析结果及井下充填情况，对井下高水充填开采提出合理化建议及

15、开采技术措施，进行技术指导，服务煤矿生产。移动观测站设计说明书- 7 -（8）提交成果资料：观测站技术设计说明书；观测原始记录、分析计算图纸资料；观测站技术总结报告、观测站验收报告；提交科技鉴定所需的研究报告。移动观测站设计说明书- 8 -3 3、工作面地质采矿条件、工作面地质采矿条件3.1 工作面工作面位置位置c 七401 采面位于吕沟煤矿七4煤层八号水平东翼，东至y=38441590 坐标线，西至y=38441400 坐标线，北至七4集中运输平巷保护煤柱，南至矿井边界（ -400m 水平等高线） 。采面上限标高为-198.49m，下限标高为-377.35m，地面标高+148+166m，走向

16、长190m，倾向长约736m，面积14 万 m2。3.2 煤层赋存情况、煤质及顶底板情况煤层赋存情况、煤质及顶底板情况该面七4煤层煤种为焦煤，厚度 0.6m1.2m，平均厚度 0.9m，以薄煤层为主，煤层结构较稳定，硬度系数 f=1.5，煤层倾角 1315，平均倾角为 14。基本顶为炭质泥岩，厚度 1.22m，特征为灰黑色、底部含炭质；直接底为砂质泥岩，厚度 2.6m，深灰色；基本底为中粒砂岩，厚度 2.66m，灰色。3.3 地质构造情况地质构造情况七4煤层走向 270275，倾向 180185，煤层倾角1315，平均为 14，为缓倾斜煤层。根据现有 c 七401 采煤工作面机巷揭露资料分析，

17、c 七401 采煤工作面绕巷掘进范围内揭露 f6断层。f6 断层为正断层，走向 242，倾向 152，倾角 85，落差2.8m，对回采有一定影响。根据现有巷道揭露资料分析，在推进过程中可能会出现小褶曲，对采面回采无大的影响。3.4 水文地质条件水文地质条件本区域水文地质简单，正常涌水量为 5m3/h，最大涌水量6m3/h。七4煤层顶板砂岩含水层（1） ，可造成七4煤层顶板淋水，但水量移动观测站设计说明书- 9 -小、持续时间短，对开采偶有影响。c 七401 采面防治水工作简单易行，采掘工程不受水害影响。3.5 工作面开采技术条件工作面开采技术条件（1）瓦斯：七4煤层东翼采区属于低瓦斯、低二氧化

18、碳区域，七4煤层东翼瓦斯绝对涌出量为 0.31m3/min，二氧化碳绝对涌出量为0.38m3/min。（2）煤尘：煤层干燥无灰基挥发分为 19.39%，具有中等强度爆炸危险性。（3）煤自燃倾向性：七4煤层的自燃等级为类，属不易自燃煤层。（4）地温：温度在 20-23之间。无地温危害。（5）地压：无冲击地压危害。3.6 采煤方法及回采工艺采煤方法及回采工艺（1）采煤方法：工作面回采采用倾斜长壁后退式采煤法，超高水材料充填采空区。回采循环进尺 1.0m，放顶步距 2.0m；充填循环进尺 2.0m，即“两采一准(充)”。（2）回采工艺：采用炮采工艺。回采工艺流程：第一班：打眼装药放炮挂梁攉煤运煤移溜

19、纫柱回柱维修第二班：打眼装药放炮挂梁攉煤运煤移溜纫柱回柱第三班：架设挡板封堵充填空间（维修）注浆充填。移动观测站设计说明书- 10 -4 4、地表移动观测站设计、地表移动观测站设计4.1 观测站设计的原则观测站设计的原则观测站是指在开采进行之前，在开采影响范围内的地表或其它研究对象上，按照一定要求设置的一系列互相联系的观测点。在采动过程中，根据要求定期地对这些观测点进行监测，以确定它们的空间位置及其相对位置的变化，从而掌握地表移动和变形的规律。设计原则如下：（1）观测线设计在移动盆地的主断面上；（2）观测线的长度应大于移动盆地的范围；（3）观测期间尽量不受临近采区的影响；（4）观测线上应根据采

20、深和设站的目的布置一定密度的测点；（5）观测线的控制点应在移动盆地范围之外埋设牢固，在冻土区控制点的底面应在冻土线 0.5m 以下。观测站设计包括编写设计说明书和绘制设计图两部分工作，其中设计图包括平面图和断面图，比例尺一般与井上下对照图一致。观测站设站地点的选择取决于设站的目的。观测站设站地点的选择会直接影响到观测成果的使用价值。选择设站地点时，应根据我国生产发展的具体情况及开采沉陷的研究现状，密切结合开采影响的实际问题。4.2 观测站类型及布设形式观测站类型及布设形式按照观测站设置的地点分为地表移动观测站和专门观测站。地表移动观测站是为了研究地表移动和变形的规律，在开采影响范围移动观测站设

21、计说明书- 11 -内的地表上所布设的观测站；专门观测站是为了某一个特定的目的所设立的观测站，如建筑物观测站、铁路观测站、边坡移动观测站等。根据 本项目的目的，本次设置地表移动观测站。按照观测的时间分为普通观测站和短期观测站，普通观测站观测时间较长（一般一年以上） ，它是在地表移动的开始到结束的整个过程中定期进行观测，主要为了研究地表移动和变形的规律；短期观测站是观测时间较短，它是在地表移动过程中的某个阶段进行观测，是在急需开采沉陷资料的情况下才采用。按布站的形式分为网状观测站和剖面线状观测站。网状观测站是在产状复杂的矿层或在建筑物密集的地区开采时，可考虑多布设一些测点，组成网格状观测站。网状

22、观测站可以对整个采动影响范围进行观测，所得资料比较全面、准确，但测点数目较多，野外观测和室内成果整理工作量大，且受地形、地物条件的限制。剖面线状观测站是目前各矿区用得较多的一种布站形式。它是在沿移动盆地主断面的方向上，将观测点布设成直线的观测站。有时因条件限制不能布设成直线时，也可布设成具有少量转点的折线形。剖面线状观测站通常由两条互相垂直且相交的观测线所组成。观测站的布设形式：我国矿区大多数采用剖面线状观测站，走向观测线和倾斜观测线互相垂直且相交。在充分采动条件下，通过移动盆地的平底部分都可以设置观测线。在非充分采动的条件下，观测线设在移动盆地的主断面上。观测线的长度应保证两端（半条观测线时

23、为一端）超出采动影响范围，以便建立观测线控制点和测移动观测站设计说明书- 12 -定采动影响边缘。采动影响范围内的测点为工作测点，在采动过程中应保证其与地表一起移动，以反映地表的移动状态。本次观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站。在地表移动盆地的主断面上设计走向观测线（1 条）和倾斜观测线（1 条）互相垂直。4.3 观测线设计所用参数分析观测线设计所用参数分析根据地表移动观测站设计的基本原理，需要确定以下参数：工作面倾斜长度 l1、工作面走向长度 l3、上山移动角 、下山移动角、松散层移动角 、最大下沉角 、 、走向移动角 、工作面平均开采深度 h0等。其参数选取与工作面上覆岩层的岩性及

24、地质采矿条件等有关。河南永锦能源有限公司吕沟煤矿 c 七401 工作面走向总长为190m，倾斜长度为 736m。由于吕沟煤矿及附近区域尚未设置过地表移动观测站，没有岩层与地表移动的实际观测资料。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定，在缺少实际观测资料的矿区，可结合本区域上覆岩层岩性的综合评价系数 p、地质条件、开采技术条件等确定所需参数。 其中系数 p 取决于覆岩岩性及其厚度，可用下式表示：ni11inimqpm式中 mi覆岩 i 分层的法线厚度，m； qi覆岩 i 分层岩性评价系数,可由表 4-1 查得；当无实测移动观测站设计说明书- 13 -强度值时，q0值可从表 4

25、-2 查得。表表4-1 分分层层岩性岩性评评价系数价系数重复采动岩性单向抗拉强度（mpa）岩石名称初次采动q0q1q2坚硬90807060很硬的砂岩、石灰岩和粘土页岩、石英矿脉、很硬的铁矿石、致密花岗岩、角闪岩、辉绿岩硬的石灰岩、硬砂岩、硬大理石、不硬得花岗岩0.00.00.050.10.00.10.20.30.10.40.50.6中硬5040302010较硬的石灰岩、砂岩和大理石普通砂岩、铁矿石砂质页岩、片状砂岩硬粘土质片岩、不硬的砂岩和石灰岩、软砾岩0.20.40.60.80.90.450.70.80.91.00.70.951.01.01.1软弱10各种页岩（不坚硬的） 、致密泥灰岩，软页

26、岩、很软石灰岩、无烟煤、普通泥灰岩，破碎页岩、烟煤、硬表土-粒质土壤、致密粘土，软砂质粘土、黄土、腐殖土、松散砂层1.01.11.1表表4-2 初次采初次采动动岩岩层评层评价系数价系数q0地层时代q0值岩性震旦纪寒武纪奥陶纪志志留纪泥泥盆纪石炭纪二叠纪三叠纪侏罗纪白垩纪第三纪第四纪砂岩0.000.050.15（0.10）0.150.30（0.22）0.300.50（0.40）0.400.60（0.50）0.500.70（0.60）0.700.85（0.78）0.850.95（0.90）0.951.00（0.98）页岩泥灰岩0.000.100.30（0.20）0.300.50（0.40）0.50

27、0.70（0.60）0.600.80（0.70）0.700.85（0.78）0.850.95（0.90）0.850.95（0.90）移动观测站设计说明书- 14 -砂质页岩0.000.100.20（0.15）0.200.40（0.30）0.400.60（0.50）0.500.70（0.60）0.600.80（0.70）0.800.90（0.85）0.850.95（0.90）表表4-3 吕吕沟煤沟煤矿矿覆岩覆岩综综合合评评价系数价系数计计算表（算表（0375钻钻孔）孔）岩层序号岩性厚度mi岩性评价系数qimiqi岩层序号岩性厚度mi岩性评价系数qimiqi1黄土2.7312.73103砂质泥岩1

28、.90.61.142砾石0.540.90.486104粉砂岩2.460.51.233细粒砂岩3.350.51.675105粉砂质泥岩6.790.64.0744细粒砂岩2.790.51.395106粉砂岩3.360.51.685中粒砂岩9.260.43.704107细粒砂岩0.870.50.4356粉砂岩1.050.50.525108粉砂岩3.060.51.537中粒砂岩1.30.40.52109粉砂质泥岩6.840.64.1048粗粒砂岩4.220.52.11110细粒砂岩1.050.50.5259中粒砂岩1.760.40.704111粉砂质泥岩5.230.63.13810粉砂岩0.50.50

29、.25112粉砂岩5.370.52.68511中粒砂岩4.820.41.928113中粒砂岩3.190.41.27612细粒砂岩10.50.5114粉砂岩0.920.50.4613粉砂岩5.460.52.73115泥岩1.680.71.17614中粒砂岩6.10.42.44116煤层0.0510.0515粉砂岩3.580.51.79117泥岩1.10.70.7716中粒砂岩2.880.41.152118粉砂质泥岩1.40.60.8417粉砂岩8.860.54.43119中粒砂岩1.510.40.60418中粒砂岩1.360.40.544120粉砂质泥岩0.60.60.3619粉砂岩20.511

30、21粉砂岩1.890.50.94520细粒砂岩2.570.51.285122砂质泥岩0.870.60.52221粉砂岩6.20.53.1123粉砂岩2.350.51.17522细粒砂岩3.950.51.975124硅质泥岩0.890.60.53423细粒砂岩3.170.51.585125泥岩0.520.70.36424粉砂质泥岩7.190.64.314126煤层0.1810.1825细粒砂岩3.270.51.635127粉砂岩0.550.50.27526粉砂岩0.490.50.245128炭质泥岩0.640.60.38427细粒砂岩1.70.50.85129煤层0.4210.4228细粒砂岩0

31、.350.50.175130粉砂质泥岩2.130.61.27829粉砂岩0.510.50.255131细粒砂岩0.730.50.36530粉砂质泥岩5.750.63.45132粉砂质泥岩1.010.60.60631中粒砂岩9.550.43.82133中粒砂岩1.010.40.404移动观测站设计说明书- 15 -32粉砂质泥岩10.050.66.03134煤层0.1910.1933粉砂岩1.150.50.575135粉砂质泥岩2.520.61.51234细粒砂岩0.80.50.4136泥岩0.450.70.31535中粒砂岩4.450.41.78137粉砂质泥岩10.60.636细粒砂岩1.0

32、30.50.515138粉砂岩2.560.51.2837粉砂质泥岩10.930.66.558139细粒砂岩3.40.51.738细粒砂岩3.450.51.725140粉砂质泥岩7.390.64.43439中粒砂岩16.830.46.732141鲕状泥岩1.10.60.6640砂质泥岩1.210.60.726142粉砂岩3.090.51.54541粉砂岩5.180.52.59143细粒砂岩3.070.51.53542粉砂岩3.480.51.74144粗粒砂岩3.380.51.6943细粒砂岩1.640.50.82145中粒砂岩6.660.42.66444粉砂质泥岩3.30.61.98146粉砂质

33、泥岩2.240.61.34445粉砂岩10.50.5147粉砂岩3.610.51.80546细粒砂岩8.010.54.005148粉砂质泥岩2.780.61.66847中粒砂岩1.250.60.75149鲕状泥岩0.50.60.348粗粒砂岩40.030.520.015150粉砂岩1.060.50.5349粉砂质泥岩1.680.61.008151中粒砂岩2.330.40.93250粗粒砂岩38.150.519.075152粉砂质泥岩3.250.61.9551细粒砂岩0.890.50.445153细粒砂岩2.260.51.1352粗粒砂岩0.690.50.345154粉砂质泥岩20.61.253

34、中粒砂岩1.390.40.556155细粒砂岩0.650.50.32554粗粒砂岩6.460.53.23156粉砂质泥岩2.710.61.62655泥岩1.30.70.91157细粒砂岩1.10.50.5556细粒砂岩0.750.50.375158粉砂质泥岩2.920.61.75257泥岩0.740.70.518159泥岩0.60.70.4258粉砂质泥岩6.610.63.966160煤层0.210.259泥岩2.240.71.568161泥岩0.890.70.62360炭质泥岩0.050.60.03162粉砂质泥岩1.150.60.6961粉砂岩4.550.52.275163泥岩1.20.7

35、0.8462中粒砂岩0.340.40.136164煤层0.9110.9163粉砂质泥岩3.480.62.088165细粒砂岩0.810.50.40564中粒砂岩5.810.42.324166中粒砂岩2.720.41.08865粉砂质泥岩2.390.61.434167煤层0.6210.6266中粒砂岩0.80.40.32168粉砂质泥岩1.920.61.15267粉砂质泥岩0.550.60.33169细粒砂岩1.580.50.7968细粒砂岩0.650.50.325170粉砂岩0.870.50.43569泥岩0.830.70.581171煤层0.4210.4270粉砂质泥岩4.420.62.65

36、2172粉砂岩0.690.50.34571细粒砂岩0.650.50.325173中粒砂岩1.160.40.46472泥岩0.440.70.308174煤层0.1210.1273泥岩1.040.70.728175泥岩1.970.71.37974粉砂质泥岩1.060.60.636176细粒砂岩1.350.50.67575粉砂岩1.30.50.65177泥岩3.670.72.56976粉砂质泥岩3.030.61.818178鲕状泥岩0.50.60.377细粒砂岩0.550.50.275179粉砂质泥岩3.480.62.088移动观测站设计说明书- 16 -78粉砂岩0.890.50.445180泥岩

37、0.70.70.4979中粒砂岩0.940.40.376181粉砂质泥岩1.140.60.68480粉砂质泥岩2.610.61.566182粉砂岩2.230.51.11581粉砂岩0.60.50.3183粉砂质泥岩5.040.63.02482粉砂质泥岩6.230.63.738184紫斑泥岩12.550.78.78583粉砂岩0.530.50.265185细粒砂岩1.420.50.7184粉砂质泥岩0.50.60.3186粉砂质泥岩4.050.62.4385粉砂岩1.010.50.505187粉砂岩1.060.50.5386细粒砂岩1.080.50.54188粉砂质泥岩0.810.60.4868

38、7泥岩0.640.70.448189粉砂岩1.830.50.91588细粒砂岩1.60.50.8190粉砂质泥岩13.960.68.37689中粒砂岩2.940.41.176191粉砂岩1.50.50.7590砂质泥岩0.740.60.444192细粒砂岩2.770.51.38591粉砂质泥岩1.330.60.798193中粒砂岩2.550.41.0292粉砂岩1.250.40.5194粉砂质泥岩7.020.64.21293中粒砂岩1.550.40.62195炭质泥岩0.10.60.0694粉砂质泥岩5.30.63.18196泥岩0.980.70.68695粉砂岩0.950.50.475197

39、鲕状泥岩0.60.60.3696粉砂质泥岩4.180.62.508198粉砂质泥岩0.680.60.40897中粒砂岩1.520.40.608199泥岩0.230.70.16198粉砂质泥岩3.050.61.83200泥岩2.490.71.74399中粒砂岩1.980.40.792201鲕状泥岩2.870.61.722100粉砂岩1.510.50.755202粉砂岩5.60.52.8101细粒砂岩1.360.50.68203细粒砂岩10.50.5102中粒砂岩10.970.44.388204中粒砂岩1.020.40.408注：同一岩性开采深度不同综合评价系数值不同。表表4-4 吕吕沟覆岩沟覆岩

40、综综合合评评价系数价系数计计算表（算表（0394钻钻孔）孔）岩层序号岩性厚度mi岩性评价系数qimiqi岩层序号岩性厚度mi岩性评价系数qimiqi1黄土7.5917.5961炭质泥岩0.30.60.182中粒砂岩12.110.44.84462泥岩4.60.73.223粉砂岩1.750.30.52563中粒砂岩5.830.42.3324中粒砂岩12.250.44.964泥岩0.970.70.6795泥岩10.80.77.5665粉砂岩0.350.50.1756中粒砂岩11.370.44.54866中粒砂岩3.750.41.57粗粒砂岩4.120.52.0667泥岩5.10.73.578中粒砂岩

41、4.410.41.76468粉砂岩2.460.51.239泥岩4.10.72.8769砂质泥岩2.940.61.76410细粒砂岩3.180.51.5970粉砂岩10.50.511粉砂岩1.820.50.9171泥岩1.230.70.86112中粒砂岩7.350.42.9472粗粒砂岩0.80.50.413泥岩3.560.72.49273泥岩4.270.72.989移动观测站设计说明书- 17 -14粉砂岩5.80.52.974粉砂岩3.030.51.51515细粒砂岩1.70.40.6875泥岩4.80.73.3616泥岩8.850.76.19576细粒砂岩4.730.52.36517中粒砂

42、岩2.040.40.81677泥岩2.540.71.77818细粒砂岩1.780.50.8978粉砂岩1.860.50.9319泥岩0.80.70.5679中粒砂岩4.640.41.85620中粒砂岩0.50.50.2580粉砂岩1.750.50.87521粉砂岩1.950.50.97581泥岩2.050.71.43522泥岩0.50.70.3582粉砂岩0.80.50.423细粒砂岩1.350.40.5483细粒砂岩1.10.50.5524泥岩4.620.73.23484中粒砂岩4.630.41.85225细粒砂岩3.140.51.5785泥岩0.970.70.67926中粒砂岩2.260.

43、40.90486煤层0.1310.1327泥岩6.150.74.30587泥岩2.770.71.93928细粒砂岩2.130.51.06588煤层1.0811.0829粉砂岩4.50.52.2589砂质泥岩2.60.61.5630砂质泥岩2.20.61.3290中粒砂岩2.660.41.06431细粒砂岩4.20.52.191泥岩1.10.70.7732粉砂岩4.970.52.48592煤层0.1410.1433细粒砂岩1.50.50.7593粉砂岩1.370.50.68534砂质泥岩1.050.60.6394泥岩0.450.70.31535细粒砂岩0.980.50.4995炭质泥岩0.20.

44、60.1236砂质泥岩2.90.61.7496粉砂岩0.860.50.4337粉砂岩0.680.50.3497泥岩2.490.71.74338细粒砂岩1.350.50.67598中粒砂岩0.450.40.1839中粒砂岩2.30.40.9299粉砂岩0.50.50.2540粗粒砂岩2.80.51.4100细粒砂岩0.550.50.27541细粒砂岩1.80.50.9101粉砂岩10.50.542泥岩0.50.70.35102泥岩4.090.72.86343细粒砂岩1.340.50.67103细粒砂岩2.50.51.2544泥岩2.90.72.03104粉砂岩1.60.50.845细粒砂岩1.7

45、50.50.875105砂质泥岩21.290.612.77446泥岩2.830.71.981106砂岩4.770.41.90847细粒砂岩1.650.50.825107泥岩2.180.71.52648中粒砂岩4.470.41.788108粉砂岩1.240.50.6249粉砂岩2.50.51.25109泥岩4.230.72.96150泥岩3.950.72.765110泥岩6.70.74.6951中粒砂岩0.60.40.24111细粒砂岩7.290.53.64552硅质泥岩0.20.60.12112泥岩8.520.75.96453细粒砂岩1.750.50.875113鲕状泥岩0.740.60.44

46、454粉砂岩2.350.51.175114泥岩11.530.78.07155炭质泥岩0.30.60.18115煤层0.1510.1556泥岩3.20.72.24116粉砂岩1.220.50.6157细粒砂岩0.570.50.285117泥岩0.580.70.40658粉砂岩10.50.5118煤层0.0710.07移动观测站设计说明书- 18 -59细粒砂岩0.820.50.41119泥岩0.60.70.4260泥岩0.210.70.147120炭质泥岩0.290.60.174注：同一岩性开采深度不同综合评价系数值不同通过上述对吕沟煤矿提供的 0375、0394 号钻孔资料的覆岩岩性综合评价系

47、数的计算（见表 4-3、表 4-4） ，分别算得覆岩综合评价系数 p= 0.530448，p= 0.566711。 ，平均值 p= 0.55。参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中的岩性综合评价系数 p 与岩性影响系数 d 的对应关系表（见表 4-5） ，吕沟煤矿开采区域上覆岩层岩性影响系数 d 为 1.73，为中硬岩层。表表4-5 岩性岩性综综合合评评价系数价系数p与系数与系数d的的对应对应关系关系坚硬p0.000.030.070.110.150.190.230.270.30d0.760.820.880.951.011.081.141.201.26中硬p0.300.350.

48、400.450.500.550.600.650.70d1.261.351.451.541.641.731.821.912.00软弱p0.700.750.800.850.900.951.001.051.10d2.002.102.202.302.402.502.602.702.80 由于 c 七401 工作面的上覆岩层为中硬岩层，根据煤矿测量规程中第 258 条规定，在最大下沉角 尚未求得前，可按其近似公式计算（见表 4-6） 。同时，根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中的规定，其走向移动角 、上山移动角 和下山移动角 可通过覆岩岩性确定（见表 4-7） 。表表4-6 按覆岩性

49、按覆岩性质质区分的最大下沉角区分的最大下沉角移动观测站设计说明书- 19 -最大下沉角 覆岩类型 50坚硬 = 90 - ( 0.7 0.8 ) = 90 - ( 0.4 0.2 ) 中硬 = 90 - ( 0.6 0.7 ) = 90 - ( 0.4 0.2 ) 软弱 = 90 - ( 0.5 0.6 ) = 90 - ( 0.4 0.2 ) 注： 为煤层倾角表表4-7 按覆岩性按覆岩性质质区分的地表移区分的地表移动动一般参数一般参数综综合表（合表（50） ）覆岩性质移动角（）覆岩类型主要岩性单向抗压强度(mpa)下沉系数q水平移动系数b坚硬大部分以中生代地层硬砂岩、硬石灰岩为主，其它为砂质

50、页岩、页岩、辉绿岩600.270.540.20.375807580（0.70.8）中硬大部分以中生代地层中硬砂岩、石灰岩、砂质页岩为主。其它为软砾岩、致密泥灰岩、铁矿石30600.550.840.20.370757075（0.60.7）软弱大部分为新生代地层砂质页岩、页岩、泥灰岩及粘土、沙质粘土等松散层300.851.00.20.360706070（0.30.5）注： 为煤层倾角 根据上述计算分析，吕沟煤矿 c 七401 工作面上覆岩层移动参数确定如下：走向移动角： = 72；上山移动角： = 72；下山移动角：= -(0.60.7)=72-0.614= 63.6；最大下沉角： = 90-(0

51、.60.7)=90-0.614= 81.6。移动观测站设计说明书- 20 -4.4 观测线位置确定观测线位置确定本次观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站，观测的主要目的是研究地表移动规律。根据煤矿开采损害与保护中对剖面线状观测站布设形式与设计方法的规定，当工作面长度满足下述公式时，可考虑设置两条倾斜观测线。l3 = d1+d2+d3 1.4h0+50m 式中：l3 工作面走向长度，为 190m； d1外侧倾斜观测线到开切眼的距离； d2两条倾斜观测线的间距； d3内侧倾斜观测线到终采线的距离。 h0平均开采深度，约为 485m；经计算，l3 1.4h0+50m。说明工作面走向较断，为非充

52、分采动。根据对剖面线状观测站设计方法的规定,地表在走向方向上为非充分采动,倾斜观测线布置在采空区中心，沿煤层走向设置一条走向观测线。 根据以上计算公式和方法，参照吕沟煤矿的地质采矿条件以及煤矿测量规程的规定，设计走向观测线一条，倾斜观测线一条。走向观测线和倾斜观测线互相垂直，且均布置在地表移动盆地的主断面上。4.4.1 倾斜观测线位置的确定倾斜观测线位置的确定首先判断地表是否达到了充分采动。如果地表在走向方向上为移动观测站设计说明书- 21 -非充分采动，将倾斜观测线布置在采空区的中心。若地表达到了超充分采动，倾斜观测线应布置在平底部分。根据吕沟煤矿实际地质采矿条件，c 七401 工作面地表移

53、动沿走向为非充分采动，倾斜观测线布置在采空区的中心。4.4.2 走向观测线位置的确定走向观测线位置的确定走向观测线应位于走向主断面上，确定走向主断面的位置应在倾斜主断面上按最大下沉角 来确定。考虑到煤层倾角的影响，观测线应向下山方向平移，由采空区中心向下山方向偏移一段距离d，结合工作面上面地表具体情况，走向观测线沿潘庄村道路布设。4.5 观测线长度的确定观测线长度的确定4.5.1 走向观测线长度的确定走向观测线长度的确定走向观测线的长度是在移动盆地的走向主断面上确定，为了保证观测线不受邻近开采的影响，一般情况下，走向观测线一般只设一条。同时，走向观测线应与倾斜观测线垂直相交，并稍微超过一段距离

54、，然后在倾斜观测线和走向观测线交点处再向外延伸一定距离，适当加设 12 个观测点。在走向主断面上，走向影响距离 d 及走向观测先线长度 l走计算公式如下：d=（h0-h)cot(-)+hcot 式中：h0平均开采深度，485m； h松散层厚度，35m； 走向移动角，取 72； 走向移动角修正值，根据表 4-8 取 20；移动观测站设计说明书- 22 - 松散层移动角，45； l3工作面走向长度，190m。 经计算，走向影响距离为 386m，工作面内长度取 120m，走向观测线长度 l走为 506m。表表4-8 移移动动角修正角修正值值煤层倾角 （） （） （） （）02020201017202

55、0201520203013202040122020501120206092020707202080 及以上620204.5.2 倾斜观测线长度的确定倾斜观测线长度的确定一般情况下，倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主断面上确定。倾斜观测线长度 l倾按下公式计算：l倾下=（h1-h）cot（-）+h cot 式中：h1工作面下山边界开采深度，523m； h松散层厚度，35m； 下山移动角，63.6； 下山移动角的修正值；根据表 4-8 取 16； 松散层移动角，45。经计算，倾斜方向上下山长度 480m。结合走向观测线的位置，工作面内倾斜长度取 350m，倾斜线长度 l倾为 830m。移动观测站

56、设计说明书- 23 -为不影响观测数据采集和分析，一般情况下，不对倾斜观测线和走向观测线的长度及位置进行调整。4.6 测点数目及其密度测点数目及其密度 观测线上的测点数目及其密度，主要取决于开采深度和设站的目的（见表 4-9）。工作测点设置在预计的移动盆地范围内观测线上，布设一般是从移动盆地中央开始向两边的移动边界布置。为了反映地表点的移动情况，工作测点要与表土层牢固地固结在一起，以使测点和地表一起移动。并保证它和土层密实固结，工作测点应有适当的密度。为了以大致相同的精度求得移动相变形值及其分布规律，一般是等间距布设。控制点应埋设在观测线的两端，每端布置 2 个。若只在一端设置控制点时，控制点

57、不得少于 3 个。控制点与最外端工作测点的距离为 50100m。观测线和测点的设计位置确定以后，将它们绘制到观测站设计平面图上。表表4-9 测测点密度点密度开采深度（m）测点间距（m）开采深度（m）测点间距（m）505200300205010010300400251002001540030 c 七401 工作面下山方向平均采深为 485m，故测点间距为30m。由于本次观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站，走向观测线与倾斜观测线均在移动盆地主断面，且互相垂直。设计走移动观测站设计说明书- 24 -向观测线半条，总长度 506m，在走向观测线上可布置 17 个测点，可以适当增加 12 个测点

58、。倾斜观测线一条，总长度 830m，由于走向观测线与倾斜观测线垂直，有一个交点，因此在倾斜观测线上可布置 27 个测点，可以适当增加 12 个测点。根据工作面上方实际条件，控制点布置在潘庄村东公路上，设置 34 个控制点，因此，本次观测站总共 51 个观测点。走向观测线上观测点的编号按从西到东方向顺序增加，分别为 a1、a2、a3、;倾向观测线上观测点的编号自上山向下山方向顺序增加，分别为 b1、b2、b3、。两条观测线交点编号为 ab，控制点编号分别为 r1、r2、r3、。移动观测站设计说明书- 25 -5 5、观测站的设置、观测站的设置5.1 设置时间设置时间在工作面开始回采之前，或者是工

59、作面已开始回采，但至观测线还有一定的距离，并且移动尚未波及到设站地区地表时，就应将设计好的观测站标定到实地上。其方法是：在观测站设计平面图上，根据设计的测点间距，利用观测站附近的矿区控制点确定各观测线及观测线上各测点的平面位置，并对各测点进行编号。如果矿区控制点离观测站较远，则需在观测站地区进行插点，也可利用其它控制点或图根点标定观测站。测点不应布置过早，以防丢失。应该在工作面开采前 10 天左右进行布置为宜。5.2 设站要求设站要求观测站的控制点和工作测点一般用预制的混凝土桩埋设或用混凝土灌注。设计测点的构造及其埋设方法如下：测点构造为带钢筋的梯形混凝土桩，长 600mm，顶部截面积为100

60、100mm2的正方形，底部截面积为 200200mm2的正方形。在预制混凝土标志桩时，在其上端内镶入长约 1020cm、直径 10mm左右的钢筋，在钢筋顶部刻十字丝或钻有小孔，钢筋露出混凝土桩10mm，作为测点标志的中心。埋设测点时，在标定位置上挖一个直径约 0.2 0.3m、深度约0.6m 的土坑，预制好后统一埋设，将混凝土桩先立坑中，水泥桩露出地面 100mm，然后填土或混凝土使其牢固，每个桩要注明测点号。控制点和观测点标志桩及埋设方法如图 5-1 所示。移动观测站设计说明书- 26 -在观测线附近不受工作面采动影响的区域布置相互通视的 2 个观测站控制点，其位置的选择既要考虑便于与各观测