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成庄矿大采高工作面地表移动特征研究 闫海琴 (晋城煤业集团成庄矿，山西 晋城 048021) 摘要：成庄矿通过5310大采高工作面地表移动观测站的建立与观测研究，初步掌握了大采高工作面回采引起的地表移动变形特征，为大采高工作面回采过程中科学合理地留设保护煤柱及“三下”采煤方法和措施的制定提供了可靠的依据。 关键词：大采高工作面；地表移动特征；研究 0 引言 地下煤炭采出后，破坏了地层内部原有的应力平衡状态，采空区顶板岩层在重力作用下向下弯曲下沉，乃至断裂充填采空区。当采空区面积达到一定范围时，这种移动和变形便波及至地表，导致地表出现下沉、裂缝甚至塌陷，严重威胁着地面建（构）筑物和重要设施的安全，因此“三下”采煤时，需要认真研究和掌握地表移动特征，确保地面和井下的安全。 1 基本概况 成庄矿5310工作面是成庄矿第一个大采高工作面，工作面地表位于老家村以东、刘河村以北，走向长2 560 m，倾斜长246 m，煤层总厚5.75 m，工业储量524×104 t，可采储量5 082 906 t。该工作面主要受一个背斜和一个向斜控制，向斜轴部距切眼140 m～231.5 m左右，背斜轴部距切眼1 130 m～1 139 m左右，工作面水文地质条件为简单—中等类型，受区域煤层沉积环境及地质构造发育影响，局部区域煤厚变化较大。工作面停采线以南122 m～147 m有2趟35 kV高压输电线路穿过工作面。为掌握大采高工作面回采引起的地表移动特征，矿井在该工作面地表建立了岩移观测站，对地表移动特征进行了观测和研究，为大采高工作面回采过程中科学合理地留设保护煤柱及“三下”采煤方法和措施的制定提供了可靠依据。 2 观测站布置及观测方法 2.1 观测站布置 在工作面倾向方向设置两条倾向观测线[1]、走向方向上设置一条走向观测线，倾向观测线长均为315 m，走向观测线长750 m，共布置测点59个。 2.2 观测内容及方法 2.2.1 观测内容 a) 设站后至停采线200 m影响前15 d～20 d，与控制网连测，独立进行两次，两次观测点位误差小于7 cm，高程不低于三等水准测量的精度； b) 至停采线200 m影响前10 d，独立观测两次，两次时间间隔小于5 d，坐标不低于5″导线的精度，高程不低于三等水准测量的精度，同一点坐标、高程差小于10 mm； c) 工作面推进至停采线200 m左右，每5 d进行一次四等水准测量； d) 地表点下沉达到10 mm后，每5 d进行一次四等水准测量； e) 工作面推进至停采线120 m左右，每10 d进行一次测量； f) 工作面停采后独立观测两次，坐标不低于5″导线的精度，高程不低于三等水准测量的精度； g) 地表移动稳定后每月观测一次，监测是否完全移动。 2.2.2 观测方法 a) 连接测量 利用5个四等已知点同7个观测站控制点组成12点的GPS控制网[2]，按照D级网的精度进行施测，平差计算后得到各控制点的平面坐标，之后用2″级全站仪进行常规检核。高程采用三等水准连测观测站控制点间的高差，利用4个2″级全站仪测回并往返测量三角高程（两种方法进行比较，合格后改用三角高程测量）； b) 高程测量 采用J2型全站仪以两个测回测竖直角，往返测量高差的允许互差： △h=8+0.1L，（1） 式（1）中，△h为往返测量高差的允许互差，mm；L为两点间水平距离，m； c) 日常记录与描述 在采动过程中，及时记录和描述地表出现的裂缝、塌陷形态和时间、每次观测时工作面位置、实际采出厚度、工作面推进速度，顶板塌陷情况、煤层产状、地质构造和水文条件等。 3 地表变形动态特征分析 a) m次观测时n点的下沉[3]： Wn=Hn0-Hnm，（2） 式（2）中，Wn为n点的下沉值，mm；Hn0为首次观测时n点的高程，mm；Hnm为m次观测时n点的高程，mm； b) n号点至n+1号点间的倾斜： ，（3） 式（3）中，in～（n+1）为n号点至n+1号点的倾斜，mm/m；；ln～（n+1）为n号点至n+1号点的水平距离，m；W(n+1)为n+1号点的下沉量，mm；Wn为n号点的下沉量，mm； c) n点附近的曲率，即n-1号点至n+1号点之间的曲率： ，（4） 式（4）中，K（n-1）～n～（n+1）为n号点附近的曲率，mm/m；i（n+1）～n、in～（n-1）为n+1号点至n号点和n号点至n-1号点的倾斜，mm/m；l（n+1）～n、ln～（n-1）分别为n+1号点至n号点和n号点至n-1号点的水平距离，m； d) n号点的水平移动: Un=[（Xnm-Xn1）×cosα+（Ynm-Yn1）×sinα]×1 0