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摘要：告成矿位置处于登封煤田卢店滑动构造带，且井田范围内自然村庄及文物较多，随着采矿生产的进行，地面建（构）筑物下压煤开采问题突出，文章以21021工作面为例对地面观测站设计方法进行阐述，对滑动构造带下地表岩移观测提供依据。
关键字：滑动构造 地表移动 “三软”煤层
中图分类号：B84-061
告成矿位置处于登封煤田卢店滑动构造带，井田属“三软”不稳定煤层，75 %的煤层顶板受芦F1断层影响，为滑动构造顶板，滑动构造破碎带的厚度0.45～113.4 m ， 平均36.2 m，岩性极为复杂，以紫红色、灰绿色的断层泥、断层角砾岩、二叠系砂岩、砂质泥岩与泥岩为主，有时包括一部分三叠系红、绿色砂岩、砂质泥岩，软硬不一。告成矿井田范围内自然村庄及文物较多，随着采矿生产的进行，对地面的影响范围日趋扩大，地面建（构）筑物下压煤开采问题突出，针对滑动构造带下采煤顶板岩层和地表移动规律研究对矿井开采有重大意义。
21021工作面是告成矿21采区第一个正规开采的工作面，建立21021地表移动变形观测站，获得矿区滑动构造带下采煤地表移动角值参数和概率积分参数，可以为地面建（构）筑物留设保护煤柱以及其下压煤安全合理的设计提供理论基础和技术资料。因此，地面移动观测站的设计对后期地表移动规律和岩移参数的研究具有重要的实际意义。
1、观测站设计的原则
（1）观测线设计在移动盆地的主断面上；
（2）观测线的长度应大于移动盆地的范围；
（3）观测期间不受临近采区的影响；
（4）观测线上应根据采深和设站的目的布置一定密度的测点；
2、观测线位置确定
21021工作面观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站，观测的主要目的是研究地表移动规律。根据《煤矿开采损害与保护》中对剖面线状观测站布设形式与设计方法的规定，当工作面的走向长度l3 >1.4H0+50m时，可以考虑在其采动区内设置两条相距50～ 70m的倾斜观测线（也可只设一条倾斜观测线），沿煤层走向设置一条走向观测线（也可只设半条走向观测线）。21021工作面是沿着走向推进，工作面的长度为154m。因此，倾向方向为非充分采动。而工作面实际走向总长约为900m，其值大于500m（1.2 H0）。所以，走向为充分采动。
根据以上情况，参照告成矿的地质采矿条件以及《煤矿测量规程》的规定，设计走向观测线半条，倾斜观测线两条。走向觀测线和倾斜观测线互相垂直，且均布置在地表移动盆地的主断面上。
3、观测线位置的确定
根据告成矿实际地质采矿条件， 21021工作面地表移动沿走向为充分采动，沿倾向为非充分采动。因此，倾斜观测线布置在采空区的中心。走向观测线应位于走向主断面上，确定走向主断面的位置应在倾斜主断面上按最大下沉角θ来确定。考虑到煤层倾角的影响，观测线应向下山方向平移，由采空区中心向下山方向偏移一段距离d，即：
21021工作面的平均采深H0约为415m，最大下沉角θ取83°。经上述公式计算可知，走向观测线向下山方向偏移的水平距离d=50m。
4、观测线长度的确定
4.1 倾斜观测线长度的确定
一般情况下，倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主断面上确定，自工作面边界以β – Δβ和γ – Δγ划线与基岩和松散层接触面相交，再以该点以角φ划线于地表交于两点，倾斜观测线长度L倾按下式计算：
式中：h—表土层厚度，2.1m；
φ—松散层移动角，45°；
l1—工作面倾斜长度，154m；
γ—上山移动角，75°；
β—下山移动角，68°；
Δγ—上山移动角的修正值，由于工作面在倾向方向为非充分采动，结合表4-8分析确定取20°；
Δβ—下山移动角的修正值；根据表1取17°。
H1，H2—分别为采区下山边界和上山边界的开采深度，根据工作面地质采矿资料可知，H1约为425m，H2约为405m。
根据以上数据，计算得出倾斜观测线长度L倾约为760m。
4.2 走向观测线长度的确定
走向观测线的长度是在移动盆地的走向主断面上确定，为了保证观测线不受邻近开采的影响。同时，走向观测线应与倾斜观测线垂直相交，在倾斜观测线和走向观测线交点处向外延伸一定距离，加设1～ 2个观测点。
走向观测线长度L走按下式计算：
式中：h—表土层厚度，约为2.1m；
φ—松散层移动角，45°；
H0—平均开采深度，415m；
δ —走向移动角，取75°；
—工作面长度，900m；
—增加一个测点，取40m；
Δδ—走向移动角的修正值，由于工作面在倾向方向为非充分采动，结合表4-8取20°。
经计算，L走半盆地约为780m。
5、测点数目及其密度
21021工作面平均开采深度约为400m，考虑到实际情况，结合表2，故测点间距取为25m。在倾斜观测线和走向观测线交点处向外延伸一定距离，加设2～ 3个观测点。由于本次观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站，设计走向观测线半条，长度为780m，故在走向观测线上布置至少32个测点；倾斜观测线二条，长度为760m，故在倾向观测线上布置至少31个测点。
6、结语
21021工作面地表移动观测站采用剖面线状形式布设，设计走向观测线一条，倾斜观测线两条，走向观测线与两条倾斜观测线互相垂直，分别布置在地表移动盆地走向、倾斜主断面上，观测线布设成“干”字型，观测线与工作面相对位置如图2所示。走向观测线（即A线）长度为590m，测点间距设计为25m。布置24个测点，分别为A1、A2、A3、…、AC；倾斜观测线两条（B、C线），互相平行，间距为50m，每条测点数为29个，长度为710m，两条倾斜观测线长度相同。编号自下山向上山方向顺序增加，两条观测线分别为B1、B2、B3、…，C1、C2、C3、….。因此，21021工作面观测站布置共需埋设82个工作测点，工作面观测站的科学设计，为工作面下一步采煤地表移动观测提供强有力的保证。
作者简介：朱俊杰（1980—），男 河南长葛人，助理工程师，现郑煤集团告成煤矿地质测量科从事矿山测量技术管理工作。
关键字：滑动构造 地表移动 “三软”煤层
中图分类号：B84-061
告成矿位置处于登封煤田卢店滑动构造带，井田属“三软”不稳定煤层，75 %的煤层顶板受芦F1断层影响，为滑动构造顶板，滑动构造破碎带的厚度0.45～113.4 m ， 平均36.2 m，岩性极为复杂，以紫红色、灰绿色的断层泥、断层角砾岩、二叠系砂岩、砂质泥岩与泥岩为主，有时包括一部分三叠系红、绿色砂岩、砂质泥岩，软硬不一。告成矿井田范围内自然村庄及文物较多，随着采矿生产的进行，对地面的影响范围日趋扩大，地面建（构）筑物下压煤开采问题突出，针对滑动构造带下采煤顶板岩层和地表移动规律研究对矿井开采有重大意义。
21021工作面是告成矿21采区第一个正规开采的工作面，建立21021地表移动变形观测站，获得矿区滑动构造带下采煤地表移动角值参数和概率积分参数，可以为地面建（构）筑物留设保护煤柱以及其下压煤安全合理的设计提供理论基础和技术资料。因此，地面移动观测站的设计对后期地表移动规律和岩移参数的研究具有重要的实际意义。
1、观测站设计的原则
（1）观测线设计在移动盆地的主断面上；
（2）观测线的长度应大于移动盆地的范围；
（3）观测期间不受临近采区的影响；
（4）观测线上应根据采深和设站的目的布置一定密度的测点；
2、观测线位置确定
21021工作面观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站，观测的主要目的是研究地表移动规律。根据《煤矿开采损害与保护》中对剖面线状观测站布设形式与设计方法的规定，当工作面的走向长度l3 >1.4H0+50m时，可以考虑在其采动区内设置两条相距50～ 70m的倾斜观测线（也可只设一条倾斜观测线），沿煤层走向设置一条走向观测线（也可只设半条走向观测线）。21021工作面是沿着走向推进，工作面的长度为154m。因此，倾向方向为非充分采动。而工作面实际走向总长约为900m，其值大于500m（1.2 H0）。所以，走向为充分采动。
根据以上情况，参照告成矿的地质采矿条件以及《煤矿测量规程》的规定，设计走向观测线半条，倾斜观测线两条。走向觀测线和倾斜观测线互相垂直，且均布置在地表移动盆地的主断面上。
3、观测线位置的确定
根据告成矿实际地质采矿条件， 21021工作面地表移动沿走向为充分采动，沿倾向为非充分采动。因此，倾斜观测线布置在采空区的中心。走向观测线应位于走向主断面上，确定走向主断面的位置应在倾斜主断面上按最大下沉角θ来确定。考虑到煤层倾角的影响，观测线应向下山方向平移，由采空区中心向下山方向偏移一段距离d，即：
21021工作面的平均采深H0约为415m，最大下沉角θ取83°。经上述公式计算可知，走向观测线向下山方向偏移的水平距离d=50m。
4、观测线长度的确定
4.1 倾斜观测线长度的确定
一般情况下，倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主断面上确定，自工作面边界以β – Δβ和γ – Δγ划线与基岩和松散层接触面相交，再以该点以角φ划线于地表交于两点，倾斜观测线长度L倾按下式计算：
式中：h—表土层厚度，2.1m；
φ—松散层移动角，45°；
l1—工作面倾斜长度，154m；
γ—上山移动角，75°；
β—下山移动角，68°；
Δγ—上山移动角的修正值，由于工作面在倾向方向为非充分采动，结合表4-8分析确定取20°；
Δβ—下山移动角的修正值；根据表1取17°。
H1，H2—分别为采区下山边界和上山边界的开采深度，根据工作面地质采矿资料可知，H1约为425m，H2约为405m。
根据以上数据，计算得出倾斜观测线长度L倾约为760m。
4.2 走向观测线长度的确定
走向观测线的长度是在移动盆地的走向主断面上确定，为了保证观测线不受邻近开采的影响。同时，走向观测线应与倾斜观测线垂直相交，在倾斜观测线和走向观测线交点处向外延伸一定距离，加设1～ 2个观测点。
走向观测线长度L走按下式计算：
式中：h—表土层厚度，约为2.1m；
φ—松散层移动角，45°；
H0—平均开采深度，415m；
δ —走向移动角，取75°；
—工作面长度，900m；
—增加一个测点，取40m；
Δδ—走向移动角的修正值，由于工作面在倾向方向为非充分采动，结合表4-8取20°。
经计算，L走半盆地约为780m。
5、测点数目及其密度
21021工作面平均开采深度约为400m，考虑到实际情况，结合表2，故测点间距取为25m。在倾斜观测线和走向观测线交点处向外延伸一定距离，加设2～ 3个观测点。由于本次观测站设计类型为剖面线状普通地表移动观测站，设计走向观测线半条，长度为780m，故在走向观测线上布置至少32个测点；倾斜观测线二条，长度为760m，故在倾向观测线上布置至少31个测点。
6、结语
21021工作面地表移动观测站采用剖面线状形式布设，设计走向观测线一条，倾斜观测线两条，走向观测线与两条倾斜观测线互相垂直，分别布置在地表移动盆地走向、倾斜主断面上，观测线布设成“干”字型，观测线与工作面相对位置如图2所示。走向观测线（即A线）长度为590m，测点间距设计为25m。布置24个测点，分别为A1、A2、A3、…、AC；倾斜观测线两条（B、C线），互相平行，间距为50m，每条测点数为29个，长度为710m，两条倾斜观测线长度相同。编号自下山向上山方向顺序增加，两条观测线分别为B1、B2、B3、…，C1、C2、C3、….。因此，21021工作面观测站布置共需埋设82个工作测点，工作面观测站的科学设计，为工作面下一步采煤地表移动观测提供强有力的保证。
作者简介：朱俊杰（1980—），男 河南长葛人，助理工程师，现郑煤集团告成煤矿地质测量科从事矿山测量技术管理工作。