朝阳煤矿大采深厚煤层开采沉陷规律研究

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摘要：文中以朝阳煤矿首采区开采区域地表实测资料为依据,总结大采深厚煤层条带开采条件下地表移动与变形参数,并对结果进行了分析,对煤矿安全生产、地表建筑物保护和相似煤层开采条件下地表移动预计有一定借鉴意义。

关键词：大采深;厚煤层

Abstract: This paper on the basis of the first mining area in Chaoyang Coal mining area surface observation data, summarize large mining deep coal seam of surface movement and deformation parameters with mining conditions, and the results are analyzed, the coal mine safety production, surface protection of buildings and similar mining conditions of surface movement is expected to have certain reference significance.

Key words: deep mining; thick coal seam;

中图分类号：TD82

1 概述

朝阳煤矿是隶属山东省枣庄市市中区的一座煤矿，位于山东省滕州市西北部滨湖镇，该矿初步设计能力45万t／a，核定生产能力72万t／a，该矿首采区坐落在东焦、西焦两个村庄之下，开采3下煤层，面临村庄下采煤问题。两村共压煤1165万t，占3下煤总储量的52％，均为A+B级高级储量。

朝阳矿首采区开采3下煤层，东以F4断层为界，南以北徐楼断层为界，北以3下煤层露头为界，西以西焦村西侧保护煤柱边界为界。首采区地表标高+35 m，3下煤层底板标高-650~-870 m，埋藏深度685~905 m。

根据朝阳矿建设进展情况，面临以下选择，其一，如果因为村庄问题，先不采东焦、西焦两个村庄之下首采区，而先采第二采区，预计到2006年10月份左右才能够具备出煤条件；其二，如果先采首采区，在2004年9月左右即具备出煤条件，可又存在村庄下开采问题，迁村采煤矿上目前没有经济能力，不迁村而用传统的条带开采，由于采深大、煤层厚，采出率低，将损失大量宝贵的优质的煤炭资源。

为了及早出煤，最大限度开采利用煤炭资源，朝阳矿业有限公司与中国矿业大学合作开展“朝阳矿井村庄下深埋厚煤层开采关键技术” 项目研究，专门研究解决朝阳矿首采区3下煤层村庄下开采问题。

本矿首采区共进行了4个工作面的开采。厚煤层开采采用综采轻型支架放顶煤一次采全高。选用ZFZ2000/15/23D型轻型放顶煤液压支架，工作面支架为40架（3101工作面）；采用SGZ630/220刮板输送机，流量为2000L/min，公称压力为31.5MPa的BRW200／31.5型乳化液泵；使用SZZ-764/160型顺槽转载机，LPS-1000-110破碎机；

四个工作面的采高分别为：7.89m；7.55m；7.65m；7.76m。其中，3101工作面的回采率为84.1％，平均回采速度3.3m/天。开采顺序及时间见表1。

表1各工作面开采起止时间

2 首采区工作面地表移动观测结果

为了监测这个四个面开采可能对东焦村和西焦村产生的影响，在这四个工作面上方布置了4条地表移动观测线（1～4号观测线），从2004年12月开始进行观测，至2006年7月21日，共观测了8次。首采区与观测线相对位置见图1。3101、3103工作面基本位于东焦村下方，3105、3107工作面位于东、西焦

图1 首采面与地表观测线相对位置图

村之间。3101工作面与3107工作面相距约548m。四个工作面走向与倾向长度分别为：335m，70m；469m，70m；492m，70m；319m，70m。总的开采面积约为113050m2。

2.1地表下沉与水平移动观测

从2004年12月份开始进行观测，到2006年7月，共采集了八次比较完整的观测数据，取得了部分观测成果。中间有3次数据前后对比，有上升情况，与

图41号线地表下沉曲线

图52号线地表下沉曲线

图63号线地表下沉曲线

图74号线地表下沉曲线

图81号线东西水平移动曲线图

图9 2号线东西水平移动曲线图

图103号线东西水平移动曲线图

图114号线水平移动曲线图

图12 1号线南北水平移动曲线图

图13 2号线南北水平移动曲线图

图143号线南北水平移动曲线图

图154号线南北水平移动曲线图

实际情况不符，应该是由其他原因引起（后面将有分析），但基本上比第一次都有下降情况，其中，最后两次下降比较显著，说明地下开采活动已经对地表产生了明显的下沉影响。在历次观测中，存在有些点破坏，或是位于道路上，被掩盖而无法观测的情况，所以3号线8点和4号线2点只有一两次数据。4号线上测点被当地农户种上了花草，或条石压着，没有最后一次观测数据。1号线和4号线在眼工作面推进方向上布置的，但并不是布置在工作面正上方。也就是说不在下沉盆地的主断面上。而且1号线偏离走向主断面60米；2号线和3号线的布

置与工作面推进方向是垂直的。地表下沉曲线图见图4～图7，水平移动曲线图见图8～图15。

从图4～图7可以看出：①开采活动初期对1号线和2号线的影响最大，越是靠近3101工作面正上方，下沉也最厉害。引起数据误差的原因主要是，地表碾压，季节变化引起的热胀效应，气候影响（如风大，小雨影响视线）和转点误差等。②前面六次的观测结果，变化范围基本都在10mm左右，说明对地表的采动影响很小，在允许误差范围内，最后两次有了明显的下沉效果。③第八次的下沉比第七次下沉值更大，下沉处于活跃期，有加快下沉趋势。④1、2、4三条观测线的下沉值，基本都呈现从小点号到大点号逐步减小的现象，3号线出现从小到大在到小的现象，说明3号线中部靠近移动盆地底部。

从图8～图15可以看出：①靠近下沉盆地底部的点，水平移动变化值更大；②沿倾向方向的点，移动值的变化比走向方向的平缓；③3号观测线的水平移动变化值比其他几条的要大，除了地表的碾压有关外，主要是靠近移动盆地底部。④相比与第七次，1号线和2号线的最后一次水平移动值变化减小，而3号线还在继续增大，说明开采的滞后效应加大。

2.2地表建筑物观测

通过近两年时间的连续观测，没有发生东、西焦村村民因为房屋损害问题与朝阳矿业有限公司存在冲突的现象。表明条带开采对房屋的采动影响非常小，地表下沉值比预计的要小，说明当时的条带开采设计是安全的。

3 观测结果分析

①由于严格按照条带设计要求开采，在开采的观测的这近两年的时间里，东、西焦村房屋完好，正常使用，取得了预期的开采效果。

②从观测结果和预测结果来看，对地表开采的影响最大下沉值不到90mm。大部分下沉值分布在20mm～70mm之间，从地表下沉曲线看，属于不充分采动。实际开采对地表的影响比预计的结果要小。

③按朝阳矿首采区条带开采设计方案，进行工业性开采两年来，地表未出现明显开采破坏，没有发生村矿冲突，有效地保护了地表生态环境，达到了在不搬迁村庄的条件下安全采煤。

④通过预测最终，，，，可以知道：朝阳矿条带开采，对地表建筑物的损坏等级为Ⅰ，很好地保护了地表建筑物。

⑤通过本次成功试采，积累了该地质采矿条件下的开采实用经验。