【正文】 1—則：n1=，n2=。實(shí)測最大下沉值為1085mm。(q0/q)傾表51 回采區(qū)段開采充分度（L0Lc）或（l0lc）與q0q的關(guān)系L0Lc或l0lcq0q（Cy0或CxO）表中： q0為非充分采動條件的下沉系數(shù)； q為充分采動下沉系數(shù)。即： ① 當(dāng)回采區(qū)段一個(gè)方向?yàn)榉浅浞植蓜訒r(shí)Wmax01=Wmax0Cy0式中：Wmax0為當(dāng)回采區(qū)段一個(gè)方向?yàn)槌浞植蓜?，另一個(gè)方向?yàn)榉浅浞植蓜拥膶?shí)測最大下沉值，單位mm；Cy0為非充分采動剖面(沿y方向)最大下沉點(diǎn)的下沉值與充分采動的最大下沉值之比，由表31查得。（1）當(dāng)實(shí)測得到的是充分采動條件的最大下沉值時(shí)（）,下沉系數(shù)q可按下式直接計(jì)算。根據(jù)古城3207工作面實(shí)測數(shù)據(jù)及工作面推進(jìn)情況得，,，本工作面最大下沉值為1085mm，,因此，下沉速度系數(shù)為：K=。所以就可以用下式計(jì)算最大下沉速度滯后角φ：φ=cot1(LH0)所以，176。把地表最大下沉速度點(diǎn)與相應(yīng)的回采工作面開采位置連線，此連線和煤層（水平線）在采空區(qū)一側(cè)之夾角，稱為最大下沉速度滯后角[18]，用φ表示，其公式為：φ=cot1(LH0)式中：L——滯后距；H0——平均采深。 最大下沉速度及其滯后距當(dāng)?shù)乇磉_(dá)到充分采動后，在地表下沉速度曲線上，最大下沉速度總是滯后于回采工作面一個(gè)固定距離，此固定距離稱為最大下沉速度滯后距，用L表示。根據(jù)3207工作面垂直變形成果表中的下沉值表，并結(jié)合古城煤礦地表移動觀測站平面圖，我們可得到工作面前方152m超前影響距。開始移動的點(diǎn)與工作面的水平距離稱為超前影響距[17]。 超前影響距和超前影響角在工作面的推進(jìn)過程中，工作面前方的地表隨采動影響而下沉，這種現(xiàn)象稱為超前影響距。起動距的大小主要和開采深度及巖石的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。地表下沉是以觀測地點(diǎn)的下沉值達(dá)到10mm為標(biāo)準(zhǔn)。176。＋q061176。＋q059176。取最大下沉值M0= M1=1251，則東西線一的權(quán)為P1=M0/M1=，南北線八的權(quán)為P0=M0/M0=1由q=1/p，q1=，q0=1。 綜合移動角、綜合邊界角的確定1)定權(quán)東西線一最大下沉值為1085mm，南北線八最大下沉值為1008mm。2)南北線八走向綜合邊界角δ=59176。傾向下山綜合移動角δ=66176。5)充分采動角確定準(zhǔn)則在充分采動條件下，在地表移動盆地的主斷面上，移動盆地平底的主斷上、移動盆地的邊緣（在地表水平線上的投影點(diǎn)）和同側(cè)采空區(qū)邊界連線與煤層在采空區(qū)一側(cè)的夾角稱為充分采動角。若計(jì)算邊界在實(shí)際開采邊界的采空區(qū)一側(cè)，拐點(diǎn)偏距取正值；若計(jì)算邊界在實(shí)際開采邊界的煤柱一側(cè)，拐點(diǎn)偏距取負(fù)值。根據(jù)拐點(diǎn)的下沉值約為最大下沉值的一半這一性質(zhì)，可在下沉曲線圖上確定拐點(diǎn)位置。拐點(diǎn)的位置從理論上講應(yīng)位于工作面開采邊界的正上方，但由于工作面邊界的頂板并不切煤壁冒落或呈階狀彎曲，存在懸頂距，因此，拐點(diǎn)不在工作面開采邊界的正上方，而略偏向采空區(qū)或煤柱一側(cè)。2)移動角確定準(zhǔn)則根據(jù)一般轉(zhuǎn)石結(jié)構(gòu)的建筑物的臨界變形值（傾斜I=3mm/m，曲率k=10－3/m，水平變形ε=2mm/m）來確定。 地表移動角值由監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制的三條觀測線的下沉曲線圖，并結(jié)合采深，采空區(qū)尺寸，繪制了3207條帶開采工作面兩條線（東西線一和南北線八）的移動角值確定圖55，由圖求得兩條線所確定的地表移動角值。5 地表移動與變形值分布的巖移參數(shù) 地表移動與變形值分布根據(jù)古城煤礦3207條帶開采工作面三條觀測線的垂直和平面變形觀測數(shù)據(jù)，得到該面開采地表移動變形值分布如下：最大下沉值： 1085mm 在30號點(diǎn)；最大傾斜值： 　在32點(diǎn)上； 　在33點(diǎn)上； 最大曲率值： 103/m 　 在32號點(diǎn)上； 103/m 　　在33號點(diǎn)上；最大水平移動： 　在25號點(diǎn)； 　在22號點(diǎn)；最大水平變形： 　在23點(diǎn)上； 　在27點(diǎn)附近；最大下沉速度值： 　在31號點(diǎn)附近。由各種移動與變形值，應(yīng)用本系統(tǒng)繪制各條觀測線的下沉、傾斜曲率、下沉速度及水平移動、絕對水平移動變形值與相對水平變形圖。MSDFVS的數(shù)據(jù)流程圖：圖42系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖計(jì)算輸出由各測點(diǎn)多期的高程數(shù)據(jù)和平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，運(yùn)用該系統(tǒng)計(jì)算了各條線的各期垂直變形值、水平變形值。3）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)地表沉陷監(jiān)測、預(yù)計(jì)、分析和評價(jià)過程中，MSDFVS系統(tǒng)分為以下四個(gè)子系統(tǒng)：地表變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（）：主要用于對開采工作面的地表沉陷觀測數(shù)據(jù)的錄入、編輯、管理、分析和計(jì)算；地表沉陷預(yù)計(jì)分析子系統(tǒng)（）：主要根據(jù)已知的地表移動預(yù)計(jì)參數(shù)和地質(zhì)采礦條件進(jìn)行采煤工作面的采前沉陷和損害預(yù)計(jì)，為采煤方案的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；礦區(qū)土地沉陷評價(jià)（）：只研究了采動損害邊界的確定和可信度分析；地表下沉動態(tài)模擬（）：對地表下沉過程進(jìn)行動態(tài)、三維的模擬，以更直觀的方式加深對地表沉陷過程的認(rèn)識和理解，系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖41如下：圖41 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖（1）在監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)中，其具體詳細(xì)功能如下：工作面管理——新建、添加、修改、刪除工作面，打開、保存、另存、關(guān)閉文件，返回主界面；數(shù)據(jù)管理——錄入、修改、瀏覽、查詢、計(jì)算數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可視化——觀測線平面圖，垂直變形曲線，豎直變形曲線；格式打印——數(shù)據(jù)打印，圖形打印。GIS軟件平臺：MapInfo Professional 或更高兼容版本。輸出設(shè)備：打印機(jī)、噴墨繪圖儀或激光繪圖儀。1）MSDFVS的安裝及安裝環(huán)境（1）硬件環(huán)境主機(jī)：pc微機(jī)，CPU266MHZ以上，內(nèi)存32MB以上，4G以上的硬盤，VGA或更高分辨率的顯示器，顯示器最好選用17英寸以上。標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化原則：系統(tǒng)設(shè)計(jì)和構(gòu)造時(shí)應(yīng)充分應(yīng)用煤炭行業(yè)和相關(guān)行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范。人機(jī)界面友好原則：采用面向?qū)ο蟮慕缑嬖O(shè)計(jì)方法，讓用戶經(jīng)短時(shí)間培訓(xùn)和學(xué)習(xí)即可掌握系統(tǒng)的操作，從而提供系統(tǒng)的實(shí)用性。(mmm) 基于GIS巖移觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測與可視化系統(tǒng)為了做到對具有空間和時(shí)間特性的開采沉陷數(shù)據(jù)的空間表達(dá)、分析和可視化，充分突出礦區(qū)地表沉陷可視化系統(tǒng)（MSDFVS表示Mine Surface Subsidencing Forcasting System ）的新穎性和實(shí)用性，本報(bào)告基于地理信息平臺MapInfo開發(fā)設(shè)計(jì)了MSDFVS系統(tǒng)，該系統(tǒng)突出了GIS在礦區(qū)地表沉陷預(yù)計(jì)系統(tǒng)中關(guān)于空間數(shù)據(jù)管理、分析和可視化的應(yīng)用。（103m）　水平移動誤差：MV=177。(mm)　 傾斜誤差?。篗i=177。?Y=YnY0 　其移動方向?yàn)?：φ=cot1（?Y?X）　地表點(diǎn)總可采用兩個(gè)相互正交方向的坐標(biāo)位移來表示，與采用何種坐標(biāo)無關(guān)。是一個(gè)具有大小和方向的量，稱為地表點(diǎn)量。地表點(diǎn)P移動至P39。 。39。則水平移動為：?L=L39。及L39。7)n號點(diǎn)的橫向水平移動U橫=YmY0式中：Ym 、Y0 分別為第m次和首次觀測時(shí)n號點(diǎn)的支距。5)n號點(diǎn)至n+1號點(diǎn)間的水平變形εn→n+1=L(n→n+1)mL(n→n+1)0L(n→n+1)0 (mmm)式中：L(n→n+1)m 、L(n→n+1)0 分別為n號點(diǎn)至n+1號點(diǎn)在第m次觀測時(shí)和首次觀測時(shí)的水平距離。3)n+1號點(diǎn)附近的曲率（n號點(diǎn)至n+2號點(diǎn)間的平均曲率）kn+1=in+1→n+2in→n+1(Ln→n+1+Ln+1→n+2)2 (103m)式中：in+1→n+in→n+1 分別為Ln→n+Ln+1→n+2之傾斜。 如果觀測點(diǎn)編號按上面的規(guī)定（傾斜觀測線上向上山方向順序增加，走向線上按工作面推進(jìn)方向順序增加）時(shí)，移動和變形值用下列公式計(jì)算：1)某次觀測時(shí)n號點(diǎn)的下沉Wn=HmH0 (mm)式中：Hm和H0分別是n號點(diǎn)在第m次觀測時(shí)和首次觀測時(shí)的高程。沿主斷面方向上的移動和變形量的正負(fù)號人為的規(guī)定為：指向上山和走向方向的水平移動、傾向上山方向和走向方向的傾斜、上凸的曲率、拉伸變形為正號；其余的移動和變形量為負(fù)號。觀測站各測點(diǎn)和各測點(diǎn)間的移動變形計(jì)算主要包括：各測點(diǎn)的下沉和水平移動，相鄰兩測點(diǎn)間的傾斜和水平變形，相鄰兩線段（或相鄰三點(diǎn)）的曲率變形，觀測點(diǎn)的下沉速度等。觀測數(shù)據(jù)處理采用MapInfo編寫程序完成。于2014年7月7日、2014年11月10日、2015年4月18日進(jìn)行了三次平面觀測。采掘工程填圖工作。測點(diǎn)破壞記錄。地表和建筑物的裂縫損害及出現(xiàn)位置等有關(guān)情況。 地質(zhì)采礦條件編錄為了研究地質(zhì)采礦因素對地表移動的影響，每次觀測都要對地質(zhì)采礦情況進(jìn)行編錄，井上下還應(yīng)進(jìn)行觀測站的相關(guān)測量和調(diào)查工作，具體如下：回采工作面的位置、采高、采厚、煤層傾角、回采率、殘留煤柱尺寸及位置。在地表移動活躍期，要進(jìn)行加密水準(zhǔn)測量，以便確定下沉的動態(tài)過程，同時(shí)，還經(jīng)常地進(jìn)行巡視觀測，為確定地表動態(tài)移動與變形提供依據(jù)。在開采過程中仍需要進(jìn)行日常觀測工作，即重復(fù)進(jìn)行水準(zhǔn)測量，重復(fù)測量的時(shí)間間隔視地表下沉的速度而定，～3個(gè)月觀測一次。 日常觀測工作所謂日常觀測工作，是指在首次和末次全面觀測之間適當(dāng)增加的水準(zhǔn)測量工作。平面位置測量水平角觀測及距離測量按Ⅰ級導(dǎo)線規(guī)范要求,采用日本尼康生產(chǎn)的DTM830觀測一個(gè)測回,允許閉合差177。所布設(shè)的走向觀測線的兩端和傾向觀測線兩端設(shè)有控制點(diǎn)，水準(zhǔn)測量應(yīng)附合到兩端的控制點(diǎn)上。全面觀測的內(nèi)容包括：測定各測點(diǎn)的平面位置和高程，各測點(diǎn)的距離，各測點(diǎn)偏離方向的距離，記錄地表原有的破壞狀況，并作出素描。等級水準(zhǔn)路線最大長度（km）每公里高差中數(shù)全中誤差MＷ不符值、閉合差限差測段往返高差不符值附合或環(huán)線閉合差檢測已測測段高差的差三456四1510表32 水準(zhǔn)測量限差表注：表中R為測段長度；L為附合路線或環(huán)線長度；K為已測測段長度，均以km為單位。其限差要求見表（31）。然后，根據(jù)它來測定其余控制點(diǎn)的位置[12]。 連接測量在觀測站地表未受采動影響之前，測站埋設(shè)10～15天之后，即可進(jìn)行連接測量，就是確定各個(gè)測點(diǎn)和開采工作面之間的相互位置關(guān)系。  地表移動觀測工作地表移動觀測的基本內(nèi)容是：在采動過程中，定期、重復(fù)地測定觀測線上各測點(diǎn)在不同時(shí)期內(nèi)空間位置變化。 圖35 3207工作面觀測站布設(shè)圖 觀測站的標(biāo)設(shè)首先，在井上下對照圖量取計(jì)算個(gè)觀測線控制點(diǎn)及交叉點(diǎn)坐標(biāo)，解算出標(biāo)定參數(shù)（即角度，距離），然后進(jìn)行觀測站測點(diǎn)及側(cè)線控制點(diǎn)的標(biāo)設(shè)。其示意圖如圖33所示。工作測點(diǎn)的編號，傾斜觀測線按自下而上的方向順序編號，走向觀測線按工作面推進(jìn)方向順序編號。各測線的布設(shè)是根據(jù)古城煤礦地質(zhì)采礦條件的綜合影響和特殊性，以精確確定新驛煤礦在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造和采礦條件下巖層和地表移動過程的基本規(guī)律及各種影響因素之間關(guān)系；觀測、研究放頂及各種不同的處理采空區(qū)方法的效果；確定移動過程中各種參數(shù)，如移動角、最大下沉角、開采影響角等。 AB段的長度可按下式計(jì)算：AB=2hcot?+2(H1h)cotβ?β+(H2h)cotγ?γ+Lcosα式中：β，Δβ——下山移動角及其修正值； γ，Δγ——上山移動角及其修正值； H1，H2——分別為采區(qū)下邊界和上邊界的開采深度； L——工作面的傾斜長度。 圖32 走向主斷面圖。在工作面停采線處，向工作面外側(cè)用(δΔδ)角劃線與基巖和松散層的交接面相交于一點(diǎn)，再從此交點(diǎn)用Φ角劃線與地表相交于F點(diǎn)。設(shè)置走向觀測線的具體做法：自開切眼向工作面推進(jìn)方向，以角值(δΔδ)劃線與基巖和松散層交接面相交，再從交點(diǎn)以Φ角劃線與地表相交于H點(diǎn)。(3)觀測線的長度設(shè)計(jì)觀測線的長度應(yīng)保證兩端（半條觀測線時(shí)為一端）超出采動影響范圍，以便建立觀測線控制點(diǎn)和測定采動影響邊界。3207工作面地表巖移觀測站沿傾向布設(shè)一條觀測線東西線一。3207條帶開采工作面地表巖移觀測站沿走向布設(shè)一條走向觀測線南北線八，布設(shè)觀測點(diǎn)54個(gè)。 中砂巖灰色，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬，波狀層理砂質(zhì)泥巖黑灰色，含云母星點(diǎn)，層中含植物碎片，并充填細(xì)砂巖條帶及團(tuán)塊，水平層理中砂巖白灰色，成分以石英為主，長石次之，含云母碎片，鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬，有碳線影響掘進(jìn)的其它地質(zhì)情況瓦斯低瓦斯煤塵具爆炸性煤的自燃具自然發(fā)火傾向地溫22～26176。頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度(m)巖石特征煤3頂板細(xì)砂巖白色，以石英為主，含云母碎片，泥質(zhì)膠結(jié)較硬，具方解石細(xì)脈，緩波狀層理，具有炭面中砂巖灰白色，石英長石為主，夾暗色礦物，泥質(zhì)膠結(jié)，有炭化面，斷續(xù)狀水平層理，底部為鈣質(zhì)砂巖砂質(zhì)泥巖黑灰色，塊狀構(gòu)造，性脆，含植物化石，呈滑面?！?2176。井下位置及四鄰采掘情況位于32采區(qū)中部，上起始于32采區(qū)集中皮帶巷，下至井田邊界煤柱線，西南為設(shè)計(jì)中的3203工作面，東北為正在安裝的3207工作面。根據(jù)“古城礦井初步設(shè)計(jì)”及“首采區(qū)建筑物下采煤方法及巷道布置方案”，確定采用條帶開采，目前礦井全部采用綜采放頂煤工藝開采[9]。由于本礦井地處兗洲、曲阜兩市之間，工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，人口密集，地面建筑物較多，壓煤量大。伴隨周期來壓，常出現(xiàn)煤炮、片幫，使巷道內(nèi)煤塵飛揚(yáng)，有時(shí)會出現(xiàn)較強(qiáng)的震感、巷道頂部金屬網(wǎng)被撕開、支柱壓彎或壓裂現(xiàn)象，頂板最大下沉量達(dá)1m（2101皮帶順槽推進(jìn)690～710m