【正文】 術(shù)條件 （一）瓦斯 呂溝礦屬低瓦斯礦井，全礦井瓦斯絕對涌出量一般為~，瓦斯相對涌出量一般為 ~ d；二氧化碳絕對涌出量一般為 ~，相對涌出量一般為~ d；六 2 煤瓦斯絕對涌出量一般為 ~，瓦斯相對涌出量一般為 ~ d；二氧化碳絕對涌出量一般為 ~，相對涌出量一般為 ~ d；七4 煤瓦斯絕對涌出量一般為 ~3/min，瓦斯相對涌出量一般移動觀測站設(shè)計說明書 3 為 d；二氧化碳絕對涌出量一般為 ，相對涌出量一般為 d；隨著開采深度的增加，礦井瓦斯含量可能有增加的趨勢。 （二） 煤的自燃 五 2（六 2）、六 4（七 4）煤自燃傾向等級為Ⅱ級，屬自燃煤層。 (三 )煤塵 六 七 4煤煤塵具有爆炸危險性。隨著五 2（六 2）、六 4（七 4）煤開采強度的增加，煤塵將有所增大。 （四）地溫 目前最大開采水平為 200m。據(jù)測，回風(fēng)巷中的溫度 22℃左右、其它地區(qū) 19～ 22℃，淺部溫度受季節(jié)影響明顯。據(jù)此推斷，未來最大開采水平 400m 以淺無高溫區(qū)存在。屬地溫正常區(qū)。 礦井地質(zhì) 礦區(qū)地層 禹州煤田區(qū)域地層劃分屬華北地層區(qū)嵩箕小區(qū)，區(qū)域上主要發(fā)育地層為震旦系上統(tǒng)馬鞍山組、寒武系、石炭系上統(tǒng)、二疊系和第四系，其中石炭～二疊系為主要含煤地層。 水文地質(zhì)條件 根據(jù)地層時代、巖性及富水程度來劃分礦井中主要含水層和隔水層。 （一）礦井中主要有以下含水層 （ 1）寒武 奧陶系灰 巖巖溶承壓含水層； （ 2）太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組； 移動觀測站設(shè)計說明書 4 （ 3）砂巖裂隙承壓含水組； （ 4）新生界松散巖類孔隙潛水含水層。 （二）礦井隔水層 根據(jù)巖性組合，本區(qū)隔水層段較發(fā)育。對本礦井有主要意義的是二疊系地層中 七 4 煤層上部和 六 2 煤層下部的泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖隔水層。 礦井構(gòu)造 呂溝煤礦區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為走向東西、傾向南的單斜構(gòu)造，局部有小的波狀起伏，地層傾角 10~20?，一般 15?左右。該區(qū)斷裂不發(fā)育，據(jù)礦井開采揭露，局部發(fā)育北東向和北西向兩組小斷層，且以北東 向為主，落差多小于 5m。本礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單。 該礦區(qū)發(fā)育的主要斷層為七西大巷正斷層（ F1），延展長度約，斷層走向北東向，傾向北西，傾角 60176。左右，錯斷 七 六 2煤層， 最大落差 19m，區(qū)內(nèi)延展長度 ，由 七 六 2 煤層 五西、六西、七西大巷控制。 七 4 煤層發(fā)育落差小于 5m 的小斷層 7 條，密度 條 /km2，長度30~280m，總長度 830m，其中 NE 向 5 條， NW 向 2 條。六 2 煤層發(fā)育小于 5m 的斷層 14 條，密度 條 /km2，延展長度 30~430m，總長度 2530m，其中 NE 向 8 條， NW 向 2 條， SN 向 4 條。 移動觀測站設(shè)計說明書 5 設(shè)立觀測站的目的和任務(wù) 目的和意義 隨著大量的煤炭資源從地下采出，所引起的地表沉陷及采動損害問題日益突出。礦山開采沉陷不僅破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且對地表及其村莊建筑物造成嚴(yán)重?fù)p害，影響工農(nóng)關(guān)系和農(nóng)村的穩(wěn)定工作，同時為給煤炭企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟賠償負(fù)擔(dān)，也影響到礦區(qū)乃至社會工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。為最大限度地解放村莊下壓煤，提高資源回收率，控制地表沉陷，同時最大限度地保護地表村莊建筑物，需要開展巖層與地表移動規(guī)律的研究。建立地表移動觀測站進行地表移動規(guī)律和巖移參數(shù)的研究是進行村莊 下采煤的必備基礎(chǔ)。 為了最大限度地解放建筑下壓煤，提高煤炭資源的采出率，延長礦井服務(wù)年限，同時保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)與礦區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采目標(biāo)，提高礦井技術(shù)經(jīng)濟效益，河南永錦能源有限公司在呂溝礦實施高水充填開采技術(shù)。為了井下安全生產(chǎn)和地表建筑物的安全，確保項目的順利實施，需要進行充填開采的移動變形監(jiān)測研究， 在 C 七 401 工作面上方地面建立移動觀測站， 通過建立地表移動變形觀測站，對地表移動變形進行觀測，掌握 充填開采引起的 地表移動變形規(guī)律，獲得礦區(qū) 充填開采 地表移動參數(shù)和概率積分參數(shù)，為工作面充填開采 的安全生產(chǎn) 提供理論基礎(chǔ) 和技術(shù)資料 。因此，建立地表移動觀測站進行 充填開采 地表移動規(guī)律和巖移參數(shù)的研究具有重要的理論和實際意義。 移動觀測站設(shè)計說明書 6 主要任務(wù) 為了掌握由于充填開采引起的巖層與地表移動的基本規(guī)律，通過建立充填開采地表移動觀測站進行現(xiàn)場實測、綜合分析，可實現(xiàn)如下目的： （ 1） 收集煤礦地質(zhì)采礦資料及有關(guān)工程圖紙，結(jié)合上覆巖層結(jié)構(gòu)及巖性特征，分析 呂溝煤礦 巖層與地表移動規(guī)律及參數(shù)，分析地表建筑物的現(xiàn)狀及抗變形能力； （ 2） 進行地表移動觀測站設(shè)計：根據(jù)實際地質(zhì)采礦條件合理選擇和設(shè)計觀測線，觀測線沿走向一條，沿傾向一條； （ 3） 觀測站的 建立：按《 建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》 （ 20xx）及設(shè)計要求埋設(shè)控制點和測點，并采取措施保護測點； （ 4） 現(xiàn)場觀測：按《 建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》 （ 20xx）要求的精度進行現(xiàn)場測量，獲得比較準(zhǔn)確、可靠的觀測資料； （ 5） 數(shù)據(jù)分析研究：負(fù)責(zé)觀測數(shù)據(jù)的整理與分析，獲得巖層移動角等角量參數(shù)，進行概率積分法 預(yù)測 參數(shù)求取，主要包括下沉系數(shù)、水平移動系數(shù)、主要影響角正切、拐點偏移距等，研究地表移動規(guī)律。 （ 6） 通過現(xiàn)場觀測 及觀測資料分析， 分析評價充填 開采 效果，分析地表村莊建筑物受影響情況 ，進行地表建筑物采動影響 情況分析 評價 ； （ 7） 根據(jù) 觀測資料分析結(jié)果及井下充填情況 ， 對井下高水充填開采提出合理化建議及 開采技術(shù)措施，進行技術(shù)指導(dǎo)，服務(wù)煤礦生產(chǎn)。 移動觀測站設(shè)計說明書 7 （ 8） 提交成果資料：觀測站技術(shù)設(shè)計說明書；觀測原始記錄、分析計算圖紙資料；觀測站技術(shù)總結(jié)報告、觀測站驗收報告；提交科技鑒定所需的研究報告。 移動觀測站設(shè)計說明書 8 工作面地質(zhì)采礦條件 工作面位置 C 七 401 采面位于呂溝煤礦七 4 煤層八號水平東翼，東至Y=38441590 坐標(biāo)線，西至 Y=38441400 坐標(biāo)線，北至七 4集中運輸平巷保護煤柱，南至礦井邊界（ 400m 水平等高線） 。 采面上限標(biāo)高為，下限標(biāo)高為 ，地面標(biāo)高 +148～ +166m，走向長 190m，傾向長約 736m，面積 14 萬 m2。 煤層賦存情況、煤質(zhì)及頂?shù)装迩闆r 該面 七 4煤層 煤種為焦煤，厚度 ~， 平均 厚度 ，以薄煤層為主，煤層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，硬度系數(shù) f=，煤層傾角 13176。~15176。，平均傾角為 14176。基本頂為炭質(zhì)泥巖，厚度 ，特征為灰黑色、底部含炭質(zhì)；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度 ，深灰色；基本底為中粒砂巖，厚度 ，灰色。 地質(zhì)構(gòu)造情況 七 4 煤 層走向 270176?！?275176。，傾向 180176。～ 185176。，煤層傾角 13176?！?15176。，平均為 14176。，為緩傾斜煤層。根據(jù)現(xiàn)有 C 七 401 采煤工作面機巷揭露資料分析， C 七 401 采煤工作面繞巷掘進范圍內(nèi)揭露 F6 斷層。 F6 斷層為正斷層，走向 242176。，傾向 152176。，傾角 85176。，落差 ，對回采有一定影響。 根據(jù)現(xiàn)有巷道揭露資料分析，在推進過程中可能會出現(xiàn)小褶曲，對采面回采無大的影響。 水文地質(zhì)條件 本區(qū)域水文地質(zhì)簡單，正常涌水量為 5m3/h，最大涌水量 6m3/h。 七 4 煤層頂板砂巖含水層（ Ⅶ 1），可造成七 4 煤層頂板淋水，但 水量小、持續(xù)時間短，對開采偶有影響。 C 七 401 采面防治水工作簡單易移動觀測站設(shè)計說明書 9 行，采掘工程不受水害影響。 工作面開采技術(shù)條件 （ 1）瓦斯：七 4 煤層?xùn)|翼采區(qū)屬于低瓦斯、低二氧化碳區(qū)域，七 4 煤層?xùn)|翼瓦斯絕對涌出量為 ，二氧化碳絕對涌出量為。 （ 2）煤塵：煤層干燥無灰基揮發(fā)分為 %，具有中等強度爆炸危險性。 （ 3）煤自燃傾向性：七 4 煤層的自燃等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。 （ 4）地溫：溫度在 20176。23℃之間。無地溫危害。 （ 5）地壓：無沖擊地壓危害。 采煤方法及回 采工藝 （ 1）采煤方法：工作面回采采用傾斜長壁后退式采煤法，超高水材料充填采空區(qū)?；夭裳h(huán)進尺 ，放頂步距 ；充填循環(huán)進尺 ，即 “兩采一準(zhǔn) (充 )”。 （ 2）回采工藝：采用炮采工藝。 回采工藝流程： 第一班：打眼 → 裝藥 → 放炮 → 掛梁攉煤 → 運煤 → 移溜 → 紉柱 → 回柱 → 維修 第二班：打眼 → 裝藥 → 放炮 → 掛梁攉煤 → 運煤 → 移溜 → 紉柱 → 回柱 第三班：架設(shè)擋板封堵充填空間（維修） → 注漿充填。 移動觀測站設(shè)計說明書 10 地表移動觀測站設(shè)計 觀測站設(shè)計的原則 觀測站是指在開采進行之前，在開采影響范圍內(nèi)的地表或其它研究對象上，按 照一定要求設(shè)置的一系列互相聯(lián)系的觀測點。在采動過程中，根據(jù)要求定期地對這些觀測點進行監(jiān)測，以確定它們的空間位置及其相對位置的變化，從而掌握地表移動和變形的規(guī)律。設(shè)計原則如下： （ 1）觀測線設(shè)計在移動盆地的主斷面上； （ 2）觀測線的長度應(yīng)大于移動盆地的范圍； （ 3）觀測期間盡量不受臨近采區(qū)的影響； （ 4）觀測線上應(yīng)根據(jù)采深和設(shè)站的目的布置一定密度的測點； （ 5）觀測線的控制點應(yīng)在移動盆地范圍之外埋設(shè)牢固，在凍土區(qū)控制點的底面應(yīng)在凍土線 以下。 觀測站設(shè)計包括編寫設(shè)計說明書和繪制設(shè)計圖兩部分工作，其中設(shè)計 圖包括平面圖和斷面圖，比例尺一般與井上下對照圖一致。 觀測站設(shè)站地點的選擇取決于設(shè)站的目的。觀測站設(shè)站地點的選擇會直接影響到觀測成果的使用價值。選擇設(shè)站地點時，應(yīng)根據(jù)我國生產(chǎn)發(fā)展的具體情況及開采沉陷的研究現(xiàn)狀，密切結(jié)合開采影響的實際問題。 觀測站類型及布設(shè)形式 按照觀測站設(shè)置的地點分為地表移動觀測站和專門觀測站。地表移動觀測站是為了研究地表移動和變形的規(guī)律，在開采影響范圍內(nèi)的移動觀測站設(shè)計說明書 11 地表上所布設(shè)的觀測站；專門觀測站是為了某一個特定的目的所設(shè)立的觀測站，如建筑物觀測站、鐵路觀測站、邊坡移動觀測站等。 根據(jù) 本項 目的目的，本次設(shè)置 地表移動觀測站 。 按照觀測的時間分為 普通 觀測站和短期觀測站，普通觀測站觀測時間較長（一般一年以上），它是在地表移動的開始到結(jié)束的整個過程中定期進行觀測，主要為了研究地表移動和變形的規(guī)律；短期觀測站是觀測時間較短，它是在地表移動過程中的某個階段進行觀測，是在急需開采沉陷資料的情況下才采用。 按布站的形式分為網(wǎng)狀觀測站和剖面線狀觀測站。網(wǎng)狀觀測站是在產(chǎn)狀復(fù)雜的礦層或在建筑物密集的地區(qū)開采時，可考慮多布設(shè)一些測點，組成網(wǎng)格狀觀測站。網(wǎng)狀觀測站可以對整個采動影響范圍進行觀測，所得資料比較全面、準(zhǔn)確 ，但測點數(shù)目較多，野外觀測和室內(nèi)成果整理工作量大，且受地形、地物條件的限制。剖面線狀觀測站是目前各礦區(qū)用得較多的一種布站形式。它是在沿移動盆地主斷面的方向上，將觀測點布設(shè)成直線的觀測站。有時因條件限制不能布設(shè)成直線時，也可布設(shè)成具有少量轉(zhuǎn)點的折線形。剖面線狀觀測站通常由兩條互相垂直且相交的觀測線所組成。 觀測站的布設(shè)形式：我國礦區(qū)大多數(shù)采用剖面線狀觀測站，走向觀測線和傾斜觀測線互相垂直且相交。在充分采動條件下，通過移動盆地的平底部分都可以設(shè)置觀測線。在非充分采動的條件下，觀測線設(shè)在移動盆地的主斷面上。觀測線 的長度應(yīng)保證兩端（半條觀測線時為一端）超出采動影響范圍，以便建立觀測線控制點和測定采動影響移動觀測站設(shè)計說明書 12 邊緣。采動影響范圍內(nèi)的測點為工作測點，在采動過程中應(yīng)保證其與地表一起移動，以反映地表的移動狀態(tài)。 本 次 觀測站設(shè)計 類型 為剖面線狀普通地表移動觀測站。在地表移動盆地的主斷面上設(shè)計走向觀測線 （ 1 條） 和傾斜觀測線 （ 1 條） 互相垂直 。 觀測線設(shè)計所用參數(shù)分析 根據(jù)地表移動觀測站設(shè)計的基本原理，需要確定以下參數(shù)：工作面傾斜長度 l工作面走向長度 l上山移動角 γ、下山移動角 β、松散層移動角 φ、最大下沉角 θ、走向移動角 δ、 工作面平均開采深度H0 等。其參數(shù)選取與工作面上覆巖層的巖性及地質(zhì)采礦條件等有關(guān)。 河南永錦能源有限公司呂溝煤礦 C 七 401 工作面走向總長為190m，傾斜長度為 736m。由于呂溝煤礦及附近區(qū)域尚未設(shè)置過地表移動觀測站，沒有巖層與地表移動的實際觀測資料。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》規(guī)定，在缺少實際