许疃煤矿地表移动与变形典型曲线建立及应用

王猛

许疃煤矿位于安徽省蒙城县许疃镇境内，井田面积 61平方公里，地质储量 37408.6万吨，可采储量 19650.2万吨，煤质为低灰、特低硫、特低磷， 煤种为国家稀有的肥煤。矿井是国家“九五”重点建设项目， 1997年 10月 20日破土动工， 2004年 11月 8日正式投产。一期设计生产能力为 150万吨 /年，经改扩建， 2007年核定生产能力为 300万吨 /年， 2009年核定生产能力为 350万吨 /年， 4859万吨，创造利润 39.88亿元。

1. 煤矿地表沉陷预计概述及主要方法

对一个计划进行开采的一个或多个工作面，根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的地表移动和变形的工作，称为地表移动和变形预计。预计参数指在预计函数（解析公式或图形等）中用到的一系列数据，对一个特定的矿区和开采而言，预计参数是固定的；对于不同的矿区和开采，预计参数是不同的。在理论研究上，利用预计结果定量地研究受开采影响地表在时间上和空间上的分布规律。在生产实践上，利用预计结果可以指导建筑 物下、铁路下和水体下开采实践。煤矿生产活动中，进行沉陷预计最直接普遍的应用在于征迁工作的科学性及精准搬迁。

开采沉陷预计方法按照建立途径可分为三类：基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法。

基于实测资料的经验方法是通过对大量的已知开采沉陷实测数据进行数据处理，确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。这种方法是当前最为可靠的一中预测方法，常见的经验方法包括：典型曲线法和剖面函数法。

2. 典型曲线法原理及建立方法

1、典型曲线法简介

典型曲线法是用无因次曲线表示移动盆地主断面下沉、倾斜、曲率、水平移动与水平变形曲线的一种方法，适用于矩型或近似矩型采区的地表移动和变形预计。通过对实测资料进行数据处理，建立用地质采矿数据求取预计参数和地表移动变形最大值的经验公式；

1）将矿区在充分采动或接近充分采动情况下观测到的地表移动资料按照剖面方向（下山、上山与走向）与变形的类别(下沉、倾斜、曲率、水平移动等)进行分组

2）将每一组的观测资料进行无因次化

以最大下沉点为坐标原点，量出各观测点横坐标，在用相应半盆地长除以各测点横坐标，得出各测点的无因次横坐标。然后查出各测点相应移动与变形值，并用其相对应的最大值去除，得出各测点的无因次变形值。

3)根据上述方法所得的无因次横坐标和无因次变形值（纵坐标），绘制无因次曲线。

4)将绘制出的无因次曲线进行修匀，得到一条圆滑曲线即为典型曲线。

2、许疃煤矿7₁28工作面地表岩移观测站成果

为了研究许疃矿地表移动变形规律，为矿区 “三下”压煤开采和保护煤柱留设提供基础数据，中国矿业大学于2007年至2009年，在许疃煤矿7₁28工作面上方建立了地表移动观测站。期间共进行了14次野外观测工作，获得了大量的实测数据。

中国矿业大学在实测数据基础上对观测数据整理改正后，进行了变形观测线上各测点和各测点间的下沉、移动和变形计算。获得了倾向线地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形等动态曲线。

通过综合分析，总结出充分采动条件下边界角、移动角取值如下：

上山综合边界角γ0综 =50°，下山综合边界角β0综 =46°，走向综合边界角取平均值δ0综 =48°.

3、许疃煤矿典型曲线建立

根据7₁28工作面岩移观测站实测数据资料，分别绘制出下沉、曲率、水平移动典型曲线。以7₁28工作面最大下沉点为坐标原点，量出各观测点横坐标，在用相应半盆地长L除以各测点横坐标。然后查出各测点相应移动与变形值，并用其相对应的最大值去除，依此绘制出典型曲线。

图-1 倾向下山下沉曲线

图-2 倾向下山移动曲线

3. 典型曲线预计方法应用

典型曲线的建立资料直接来源于7₁28工作面地表移动观测站实测资料，具有广泛的代表性，能够较好反映许疃煤矿地表移动变形规律，为矿区 “三下”压煤开采和矿井征迁工作提供了技术依据。典型曲线先后直接应用于3₂20工作面、3₂39工作面、8₂24工作面、7₂28工作面地面征迁及矿区铁路、生产道路沉陷治理工作，具有广泛的应用前景。

王猛（1989.12）男，汉族，工程师，现任淮北矿业股份有限公司许疃煤矿生产技术部测量主管，Tel：18705610110，E-mail：294164490@qq.com。