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[摘要]本章采用概率积分方法，对工作面开采造成的上工业广场及相邻地表移动变形进行预测。计算结果更针对于平缓地形地表移动及变形现象，对于山区陡坡地带，地表移动变形规律需要参考现场实际监测数据。
[关键词]海石湾煤矿 工业广场 现状分析
[中图分类号]X752 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-220-1
1海石湾矿概况
海石湾煤矿地处甘肃与青海两省交界处，位于甘肃省兰州市红古区海石湾镇，矿井采用立井开拓方式，主采煤层为煤二层。矿井划分为一、二、三采区。井田内地形复杂，沟壑发育，几乎全为黄土层所覆盖，形成大小不等的坪、塬、梁、峁的地貌景观。这些具有切割程度不等而侵蚀剧烈的黄土塬梁，与近代洪积物所充填的山间盆地和多级阶地的狭长河谷，代表着海石湾地区的地貌特征。井田内具有山高、谷深、土多、石少的特点，地形是北部高而南部低，海拔多在1827～2380m之间，相对高度200～550米，具有陇中黄土高原的形态。
此外，海石湾煤矿上工业广场坐落于陡峭山地边缘，该地缘曾发生过滑坡坍塌，后经设置抗滑桩加固后，上工业广场暂时处于稳定状态。但在煤层开采影响下，该边坡体是否会再次活动，影响上工业广场设施和井筒安全运行，需要开展边坡稳定性监测和研究。
2开采影响范围地表移动变形预测结果
本章节运用基于随即介质理论的三维概率积分方法，依据上述计算参数，计算出了海石湾煤矿的地表移动变形，包括地表下沉、水平移动、水平变形、倾斜和曲率，并把开采过程分为三个工况。
2.1地表下沉
地表下沉量和下沉盆地范围随开采工作面的开采稍有增加，最大下沉区域为6121（Ⅰ）-1工作面开切眼上方。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大下沉为2100mm，坡底测线沉降量明显大于坡中和坡顶测线，其中，坡底测线沉降量为150mm至400mm不等；坡中测线沉降量为90mm至200mm不等；坡顶测线沉降量为50mm至180mm不等。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表沉降没有明显变化，最大下沉量仍为2100mm，三条测线沉降量变化范围不大。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），三条测线沉降稍有增加，坡底沉降量为170mm至490mm左右，坡中测线沉降量为100mm至240mm不等；坡底测线沉降量为50mm至200mm不等，与截止到2月底结果相比增加了10%-20%不等。
2.2地表水平移动
地表水平移动值和移动范围随工作面开采变化不大，最大水平移动出现在6121（Ⅰ）-1工作面停采线附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大水平移动为1600mm，坡体上三条测线均向东产生了水平移动，其中，坡底测线向东水平移动390mm至950mm不等；坡中测线为290mm至550mm不等；坡顶测线则为180mm至410mm不等。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表水平移动稍有增加，坡顶和坡中的两条测线水平移动增加5mm至10mm，坡底的测线最大水平位移量达到了1000mm。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），坡底测线水平移动为410mm至1050mm不等；坡中测线为310mm至630mm不等；坡顶测线则为190mm至500mm，三条测线的水平位移量与2月底相比增加了5%-20%，坡顶变化更为明显。
2.3地表水平变形
地表水平变形随工作面开采变化不大，最大水平变形出现在坡底监测线中部附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大水平变形为3mm/m，坡体上三条测线均产生了拉伸变形，其中，坡底测线变形范围为1.7mm/m至3mm/m不等；坡中测线为1.5mm/m至2.5mm/m不等；坡顶测线则为1mm/m至1.8mm/m不等。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表水平变形稍有增加，三条测线水平变形增加0.05mm/m左右。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），坡底测线水平变形为1.9mm/m至3.5mm/m不等；坡中测线为1.7mm/m至2.8mm/m不等；坡顶测线则为1.2mm/m至2.1mm/m不等，地表水平变形与2月底相比增加10%-20%。
2.4地表倾斜
地表倾斜变形随工作面开采变化不大，最大倾斜变形出现在6121（Ⅰ）-1工作面前部附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大倾斜变形为3.5mm/m，主立井倾斜变形略大于副立井，为0.39 mm/m，副立井则为0.34 mm/m。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表倾斜变形变化不大，两个井筒变形增加量约为0.01mm/m左右。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），地表倾斜变形稍有增加，主立井倾斜变形为0.43 mm/m，副立井为0.39 mm/m。
2.5地表曲率
地表曲率变形随工作面开采变化不大，最大曲率出现在坡底监测线中部向东80m附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大曲率为7mm/m2，主立井倾斜变形略大于副立井，为2.5 mm/m2，副立井则为2.1 mm/m2。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表曲率稍有变化，两个井筒变形增加量约为0.1 mm/m2左右。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），地表曲率又稍有增加，主立井倾斜变形为2.9 mm/m2，副立井为2.5 mm/m2。
3地表采动损害预测
地表变形会直接使土体产生的裂缝，并使建筑及设施产生倾斜，给工作面生产和安全构成严重威胁。参考《山西省工矿企业土地破坏状况调查技术规程（试行）》提出的山区丘陵低潜水位采煤塌陷土地破坏程度的评价指标以及我国砖石结构建筑物的破坏（保护）等级，可以了解到地表变形与破坏等级关系，截止到2月28日开挖为止，地表中度破坏主要在采空区上方，涉及坡中和坡底大部分区域和坡顶少部分区域，之后随着工作面推进，至6223-2工作面开采结束，地表中度破坏区域基本不变。
4小结
地表沉降及移动变形随工作面开采变化不大，整个地表破坏范围始终处于轻度破坏和中度破坏等级。其中，坡底和坡中80%区域和坡顶测线东北区域属于中度破坏等级。可见地下开采对上工业广场有一定的影响，但影响不大，因此可以继续进行开采工作。但由于地下开采可能会使边坡产生一定的滑移。因此，需要时刻对边坡进行监测，并采取一定的安全防护措施，以便结合相关边坡监测数据更准确预测及掌握地表移动变形规律。
[关键词]海石湾煤矿 工业广场 现状分析
[中图分类号]X752 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-220-1
1海石湾矿概况
海石湾煤矿地处甘肃与青海两省交界处，位于甘肃省兰州市红古区海石湾镇，矿井采用立井开拓方式，主采煤层为煤二层。矿井划分为一、二、三采区。井田内地形复杂，沟壑发育，几乎全为黄土层所覆盖，形成大小不等的坪、塬、梁、峁的地貌景观。这些具有切割程度不等而侵蚀剧烈的黄土塬梁，与近代洪积物所充填的山间盆地和多级阶地的狭长河谷，代表着海石湾地区的地貌特征。井田内具有山高、谷深、土多、石少的特点，地形是北部高而南部低，海拔多在1827～2380m之间，相对高度200～550米，具有陇中黄土高原的形态。
此外，海石湾煤矿上工业广场坐落于陡峭山地边缘，该地缘曾发生过滑坡坍塌，后经设置抗滑桩加固后，上工业广场暂时处于稳定状态。但在煤层开采影响下，该边坡体是否会再次活动，影响上工业广场设施和井筒安全运行，需要开展边坡稳定性监测和研究。
2开采影响范围地表移动变形预测结果
本章节运用基于随即介质理论的三维概率积分方法，依据上述计算参数，计算出了海石湾煤矿的地表移动变形，包括地表下沉、水平移动、水平变形、倾斜和曲率，并把开采过程分为三个工况。
2.1地表下沉
地表下沉量和下沉盆地范围随开采工作面的开采稍有增加，最大下沉区域为6121（Ⅰ）-1工作面开切眼上方。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大下沉为2100mm，坡底测线沉降量明显大于坡中和坡顶测线，其中，坡底测线沉降量为150mm至400mm不等；坡中测线沉降量为90mm至200mm不等；坡顶测线沉降量为50mm至180mm不等。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表沉降没有明显变化，最大下沉量仍为2100mm，三条测线沉降量变化范围不大。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），三条测线沉降稍有增加，坡底沉降量为170mm至490mm左右，坡中测线沉降量为100mm至240mm不等；坡底测线沉降量为50mm至200mm不等，与截止到2月底结果相比增加了10%-20%不等。
2.2地表水平移动
地表水平移动值和移动范围随工作面开采变化不大，最大水平移动出现在6121（Ⅰ）-1工作面停采线附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大水平移动为1600mm，坡体上三条测线均向东产生了水平移动，其中，坡底测线向东水平移动390mm至950mm不等；坡中测线为290mm至550mm不等；坡顶测线则为180mm至410mm不等。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表水平移动稍有增加，坡顶和坡中的两条测线水平移动增加5mm至10mm，坡底的测线最大水平位移量达到了1000mm。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），坡底测线水平移动为410mm至1050mm不等；坡中测线为310mm至630mm不等；坡顶测线则为190mm至500mm，三条测线的水平位移量与2月底相比增加了5%-20%，坡顶变化更为明显。
2.3地表水平变形
地表水平变形随工作面开采变化不大，最大水平变形出现在坡底监测线中部附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大水平变形为3mm/m，坡体上三条测线均产生了拉伸变形，其中，坡底测线变形范围为1.7mm/m至3mm/m不等；坡中测线为1.5mm/m至2.5mm/m不等；坡顶测线则为1mm/m至1.8mm/m不等。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表水平变形稍有增加，三条测线水平变形增加0.05mm/m左右。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），坡底测线水平变形为1.9mm/m至3.5mm/m不等；坡中测线为1.7mm/m至2.8mm/m不等；坡顶测线则为1.2mm/m至2.1mm/m不等，地表水平变形与2月底相比增加10%-20%。
2.4地表倾斜
地表倾斜变形随工作面开采变化不大，最大倾斜变形出现在6121（Ⅰ）-1工作面前部附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大倾斜变形为3.5mm/m，主立井倾斜变形略大于副立井，为0.39 mm/m，副立井则为0.34 mm/m。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表倾斜变形变化不大，两个井筒变形增加量约为0.01mm/m左右。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），地表倾斜变形稍有增加，主立井倾斜变形为0.43 mm/m，副立井为0.39 mm/m。
2.5地表曲率
地表曲率变形随工作面开采变化不大，最大曲率出现在坡底监测线中部向东80m附近。截止到2014年2月28日开挖为止（开采工况一），地表最大曲率为7mm/m2，主立井倾斜变形略大于副立井，为2.5 mm/m2，副立井则为2.1 mm/m2。随着6223-2工作面向前开采30m后（开采工况二），地表曲率稍有变化，两个井筒变形增加量约为0.1 mm/m2左右。当6223-2工作面全部开采完毕后（开采工况三），地表曲率又稍有增加，主立井倾斜变形为2.9 mm/m2，副立井为2.5 mm/m2。
3地表采动损害预测
地表变形会直接使土体产生的裂缝，并使建筑及设施产生倾斜，给工作面生产和安全构成严重威胁。参考《山西省工矿企业土地破坏状况调查技术规程（试行）》提出的山区丘陵低潜水位采煤塌陷土地破坏程度的评价指标以及我国砖石结构建筑物的破坏（保护）等级，可以了解到地表变形与破坏等级关系，截止到2月28日开挖为止，地表中度破坏主要在采空区上方，涉及坡中和坡底大部分区域和坡顶少部分区域，之后随着工作面推进，至6223-2工作面开采结束，地表中度破坏区域基本不变。
4小结
地表沉降及移动变形随工作面开采变化不大，整个地表破坏范围始终处于轻度破坏和中度破坏等级。其中，坡底和坡中80%区域和坡顶测线东北区域属于中度破坏等级。可见地下开采对上工业广场有一定的影响，但影响不大，因此可以继续进行开采工作。但由于地下开采可能会使边坡产生一定的滑移。因此，需要时刻对边坡进行监测，并采取一定的安全防护措施，以便结合相关边坡监测数据更准确预测及掌握地表移动变形规律。