1、華亭煤業集團有限責任公司硯北煤礦地表移動觀測站設計說明書華亭煤業集團硯北煤礦2013年3月13日、3、刖言為了獲得硯北煤礦1502采區工作面、2502采區工作面最可靠的地表移動 參數，掌握該地質采礦條件下的地表移動規律，硯北煤礦決定建立地表移動觀 測站，對兩采區各工作面地表移動規律進行長期觀測和研究工作。此次地表移動觀測與研究的主要內容：進一步確定煤層開采后，其上覆巖層及地表移動的各類參數和地表裂縫 的發肓情況；掌握地表塌陷范圍及對耕地和地面建筑物的影響情況；確保礦井安全生產，確保采動范圍內廣大居民的生命財產安全；合理確定保護煤柱,減少資源浪費，提高經濟效益。通過對地表移動觀測站的研究，為硯北

2、煤礦保護煤柱留設、征地、遷村和 實現煤礦安全生產等提供科學依據，并進一步探求厚松散層條件下的地表移動 規律。一、采區地質條件概況1、采區位置及區內地形：巖移觀測主要針對1502采區的1502-11工作面和2502采區的 2502-03工作面開采引起的地表移動進行觀測。1502采區位于硯北井田東 南部，其上部(東部)為南一采區南翼，已開采結束，南部為華亭煤礦開采范圍, 北部為保護煤柱，西部(下部)為未采區，其中東南部已受采動影響。2502 采區位于井田中部，2502-03工作面為本采區第四個工作面。區內地貌形態主要是梁峁相間的低山丘陵，植被茂密，海撥高度在 1430-1680米之間,相對高差28

3、0.4米，區內無大河流,但硯峽溝內有少量流 水。2、區內地層:煤五層及其頂板以上主要地層為中侏羅統延安組（2y）、宜羅組J2z）與安定組Ja），上第三系1肅群（Ngr）和第四系Q）。其中中侏羅統延安組為主含 2煤地層，巖性主要為灰白、灰、褐灰色砂巖、含礫砂巖與黑色泥巖、深灰及灰綠 色粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層、炭質泥巖和劣質油頁巖；直安組和主 要由紫紅、灰黃、淺灰綠等雜色砂質泥巖、泥巖、粉砂巖及細砂巖互層組成； 第三系甘肅群主要巖性以淺紫紅、黃褐、灰白色厚層狀粗砂巖、砂巖、砂質礫巖 為主，夾紫紅、淺灰色砂質泥鄢四系分布較廣，構成黃土丘陵的表層主要 為耕植土層、坡積物和沖積物，廣泛分布于山頂和

4、山坡，沖積層主要分布于河谷 及其兩側階地，由礫石、砂礫石層、亞砂土組成，厚度一左右。3、構造1502采區為單一傾斜構造，沿走向發育次級褶曲，無斷層等其它構造 現象。煤5層產狀在采區南部為252/45，中部為270Z25，北部為 253Z10，煤層傾角由北向南增大，由東向西（由上向下）變緩。2502采 區為一背斜構造，背斜軸向由北13西至南25。東，向南傾伏，背斜兩翼 沿走向發育有次級褶曲，煤五層產狀90/515。4、煤層賦存情況兩采區為特厚煤層，賦存較穩定，但結構復雜，1502采區煤層厚度 為38.160.8米，2502采區厚度為18.243.4米，在向斜軸部煤層較厚， 背斜軸部煤層較薄。5、

5、含水層及井下涌水情況煤5層上部含水層有下侏羅統延安組含水層、上第三系甘肅群含水 層和第四系砂礫卵石含水層，其中第四系砂礫含水層，主要分布在硯峽 溝中，雨季有少量流水。各含水層主要靠大氣降水補給，補給條件差， 滲透性差，地下涇流速度很緩慢，含水性弱，涌水量小。二、采礦條件1、采區內工作面情況1502采區的150210工作面分層煤層厚18.0米，煤層傾角10 55，工作面走向長為13741423米，傾斜寬4295米，工作面高程 為925931米，采深590672米；150211工作面分層煤層厚9.717.2 米，煤層傾角1050，工作面走向長為1331米，傾斜寬4895米， 工作面高程為91091

6、8米，采深603689米。2502采區的2502-03工作面為一矩形，工作面走向長1910米，傾斜 寬為223230米；工作面高程為9981070米，采深為452531米。2、開采情況1502采區各工作面采煤方法為走向壁式水平分段綜合機械化放頂 煤，首采工作面1502-01于2005年5月份開始推采，1502-10工作面于 2013年1月下旬開始回采，1502-11工作面預計2013年10開始回采;2502 采區各工作面采煤方法為走向長壁傾斜分層綜合機械化放頂煤，首采工 作面2502-05于2006年3月份開始推采，2502-03工作面預計2013年7 月開始回采；各工作面使用支撐掩護式液壓支

7、架，全部垮落法管理頂板。3、可采煤層頂底板工程地質特征煤5層直接頂板為灰、灰黑色砂質泥巖、泥巖，厚3.26.5米，機 械強度較弱，較松軟，不穩定，易垮落；老頂為灰、灰白色厚層、巨厚 層狀粉砂巖夾薄層泥巖，厚8.018.2米，較致密堅硬，普氏系數3.8 4.9,平均4.4，為中等堅固巖石。底板巖性主要為泥質膠結的含礫粗砂巖、中細砂巖及粉砂巖和砂質 泥巖，局部直接底上有薄層泥巖及炭質泥巖，普氏系數隨粒度的增大而減 小，粉砂巖3.4，中砂巖2.6,粗砂巖2.1，砂礫巖1.3，粉砂巖屬不堅 固至中等堅固巖石，中砂巖以上屬不堅固巖石。三、測量資料及移動參數1、測量資料選擇本礦基礎控制點三個，并對其檢核，

8、在確定各點穩定時,分別向 1502采區、2502采區外邊界預計不受采動影響的區域布設7級閉合導線 或附和導線，標定設計觀測線的控制點。7級導線點和觀測線控制點的埋 設嚴格按7級等級點的要求制造埋設。2、移動參數:設計采用移動參數為初步設計使用和我礦2502-05上工作面觀測確定 數據。1502采區走向移動角(8)73。，下山移動角(。)48，上山移動角(y)73， 最大下沉角(。)80，松散層移動角(們45。，下山移動角調整值(AP)13, 上山移動角調整值(Ay)20，走向移動角調整值(A8)20。2502采區走向移動角(8)60，下山移動角(。)55，上山移動角(y)60， 最大下沉角(。

9、)83，松散層移動角(們45，下山移動角調整值(A0)17， 上山移動角調整值(Ay)20，走向移動角調整值(A8)20。四、觀測站的設計1、觀測站形式由于本井田內地表為低山丘陵的地貌形態，植被茂密，地形復雜，所 以采用主斷面觀測線，即沿傾向主斷面和走向主斷面設置兩條觀測線。 2502采區已回采三個工作面，1502采區上部南一采區已回采結束，本采 區也已回采9個工作面，采空區均在現回采工作面上山方向，兩采區地 表均已移動。據此，2502-03工作面沿傾向主斷面布置整條觀測線，但只 在地表未移動的下山方向設置控制點；由于工作面走向較長，且地形復 雜，所以走向觀測線僅在開切眼一側布置半條。1502

10、采區各工作面切眼 一側受華亭煤礦開采影響，地表已移動，因此1502-10工作面沿傾向主斷 面布置整條觀測線，但只在地表未移動的下山方向設置控制點；而走向 主斷面只能在停采線一側布置半條觀測線。2、觀測站位置的確定(1)、傾向觀測線位置為工作面走向的中分線，同時中分線到停采線的水平距離D1和到開 切眼的水平距離D2應滿足下式要求，D10.7H0D2(H0 h)ctg(8A3) +hctgg,式中H0一采區平均采深h 松散層厚度；2502-03工作面走向長為1910米，采區平均采深為487米，計算中 分線到停采線的水平距離D1M341米，到開切眼的水平距離D2M578米， 因此能夠布置傾向觀測線的

11、位置較多，根據地形條件擇地建立。1502-10 工作面走向長為1423米，采區平均采深為631米，計算中分線到停采線 的水平距離D1M441米，到停采線的水平距離D2M496米，根據地形條 件擇地建立。、走向觀測線位置由傾向觀測線與采區上邊界的交點到傾向觀測線與走向觀測線的交 點之距離D3確定，而D3為：D3=1/2L1cosa +H0etg0 ,式中L一采區的傾斜長a 一煤層傾角0 最大下沉角通過計算2502-03工作面D3約為160米，1502-10工作面D3約為 150米。通過作圖確定2502-03工作面走向觀測線位置為工作面材料順槽 以東160米，方位0的位置；1502走向觀測線位置為

12、1502-10工作面運 輸順槽向下150米，方位158的位置。(3)、觀測線的長度根據本礦目前采用移動參數通過計算和作圖確定觀測線長度，1502 采區和2502采區上山方向上部地表已經移動，1502采區切眼一側受華礦 采動影響，2502采區走向長且地形復雜，因此走向觀測線布置布置半條， 傾向觀測線布置整條，但只在下山方向地表穩定處設置控制點。據此 1502-10工作面傾向觀測線長長為1500米，走向觀測線布置在停采線一 側，觀測線長為1100米。2502采區走向觀測線布置半條，布置在開切眼 一側，長為1200米，布置整條傾向觀測線，長為1000米。(4)、觀測點點位根據工作面長度和移動參數確定

13、觀測點點位和點間距，其中1502采 區共布置控制點6個，觀測點80個，2502采區共布置控制點6個，觀測 點70個，各觀測線點間距和個數見下表；兩采區合計共布置162個點， 其中控制點12個，觀測點150個。由于條件限制，控制點只設在地表穩 定一側，每條觀測線布置3個控制點，點間距50米，觀測點間距離為25 米，在地形復雜地區或遇陡崖等可放寬點間距。五、地表移動觀測站的標定與埋設1、標定的方法利用井田范圍內已有的國家級測量控制點和地表移動觀測站設計平 面圖，首先確定傾向觀測線上控制點的位置，給出傾向觀測線方位，確 定走向觀測線和傾向觀測線的交點，再依設計標出走向觀測線方位，最 后在走向觀測線和

14、傾向觀測線的方向上根據點間距依次標定出各觀測線 上的控制點和觀測點的點位。2、測樁的構造及埋設要求測樁使用廢舊鉆桿，其中一個端頭要平整，并刻上十字。埋設時在 點位處挖一直徑為0.4米、深為0.8米的坑，將測樁用混凝土灌住，將刻 十字一端向上，外露0.1米。同時在埋設測樁時，為防止挖坑時點位移動， 應事先在點位四周適當位置打入四根木樁，用十字交線法保留點位。測導線點、控制點、觀測點標設10-15天后，即可進行各個點的平面 坐標（7級導線測量要求）與高程（三等水準測量的要求）的聯測工作。 通過聯測確定觀測站與設站地區的地物、地貌以及井下采區和井巷的相 對位置關系。2、采動前和穩定后的觀測分別進行兩

15、次全面觀測，兩次觀測間隔57天，對兩次觀測結果進 行比較，只有在同一個觀測點的高差不大于10mm、同一個點間距之差不 大于4mm、同一個觀測點支距差不大于30mm時，取兩次觀測結果的平 均值作為觀測點的原始數據。3、地表開始移動的時間和移動穩定時的時間的確定由于1502采區地表已經移動，只確定2502-03工作面地表開始移動 的時間，工作面開始回采以后，在工作面開切眼上方的走向觀測線上的 16號觀測點之間進行觀測，每隔37天進行一次高程測量，當其中某 一觀測點累計下沉量達到10mm時，即認為地表已開始移動，此時間作 為地表開始移動的時間。工作面回采結束的時間只確定1502-11工作面回采結束的

16、時間，在工 作面停采線上方走向觀測線上的113號觀測點之間進行觀測，每隔1 個月進行一次觀測，直到觀測點在6個月內累計下沉值小于30mm時， 即為地表移動結束，取最后一次觀測的時間為地表移動穩定的時間。4、各觀測點高程、點間距離、支距的測量方法從地表開始移動時進行全面觀測，全面觀測至少要進行四次，時間 間隔由下式確定：T=H0/6C式中T一觀測的時間間隔,d(日);H0平均采深,m;C一回采工作面的推進速度,m/d;計算1502每個工作面觀測的時間間隔為12天，2502-03工作面觀測 的時間在工作面推采后另行確定。(1)、測角方法及限差實地測量采用索住全站儀應用方向觀測法，附和導線必須進行往

17、返 測量，對中一次二個測回，測角中誤差為15，方位角閉合差20寸n(n為 測站數)。其它限差和方法按煤礦測量規程要求進行。、高程測量、距離測量因硯北礦區地處丘嶺地區，水準測量很難滿足工程的需要。因此在 整個測量過程中均采用三角測量高程。高程測量、距離測量與測角同時 進行，取其往返測量的平均值。往返測量高差之互差允許值 h(mm) = 8+0.1L(L為兩觀測點之間的水平距離，單位：米)；點與點之間的距離測 量，往返測量不得少于4次，互差不得超過2mm。(3)、支距計算支距指的是觀測點偏離觀測線方向的垂直距離。可由外業測得的角 值及距離計算求得。七、勘查觀測的內容1、主要進行控制點及觀測點高程測量、點間距測量、支距測量；2、地表裂縫及臺階狀塌陷形成的時間、延展方向、形狀、寬度、 深度、臺階落差；3、各種建筑物的破壞形態、程度、位置、