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摘要：丰城工业园拟建区压覆丰城矿务局尚庄煤矿、坞社里深部勘查区、江西丰龙矿业有限责任公司井田的煤炭资源各类储量共计1964.66万吨。本文通过对拟建区地层及地质条件的分析、压覆煤层开采引起地表移动变形计算、压覆煤层开采引起地表移动变形计算，就此得知在压煤区内实现建（构）筑物下全煤层无煤柱开采是可行的，采后地面建（构）筑物的使用是安全的。
关键词：煤炭开采;分析与计算;开采影响
一、概述
丰城工业园区占地范围较大，北部处于丰城矿务局尚庄煤矿、坞社里深部勘查区范围内，南部为江西丰龙矿业有限责任公司井田范围。丰城工业园区压覆丰城矿务局尚庄煤矿B4煤层共84.65万t;压覆坞社里深部井田B4煤层39.70万t、C23煤层146.15万t;压覆江西丰龙矿业有限责任公司丰龙矿井B4煤层333类储量776.27万t，石上井田深部（-1300m）远景资源量957.59万t。丰城工业园区所压覆的煤炭资源量占尚庄煤矿保有资源量的4.4%，占江西丰龙矿业有限责任公司保有储量的8.6%。因此，丰城工业园区所压覆的矿产资源量巨大，必须研究压覆煤层开采对地表建（构）筑物的影响，以此避免建筑物遭受较大开采损害。
二、拟建区地层及地质条件
1、地层
丰城工业园区拟建区内出露的地层有：第四系、第三系始新统临江组（F2l）、侏罗系下统门口山组（J1m）砂岩、三叠系下统大冶组灰岩（T1d）、二叠系上统长兴组灰岩（P2c）、二叠系上统龙潭组砂岩（P2l）、二叠系下统茅口组灰岩（P1m）。现由新到老叙述如下。
根据各地层的岩性组合特征、岩石力学测试结果，可将各地层划分为松散岩组、半坚硬岩组、半坚硬与软质岩组互层、坚硬岩组。其中坚硬岩组为三叠系下统大冶组灰岩、二叠系上统长兴组灰岩和二叠系上统龙潭组砂岩。拟建区地层坚硬岩层厚度较大，综合分析，本区域地层条件为中等偏硬地层条件。
2、煤层及顶底板岩层
丰城工业园区拟建区主要含煤地层为二迭系龙潭组，含煤段是老山下亚段和王潘里段。
老山下亚段平均厚度89.06m，含煤1～4层，自下而上编号为B3、B4、B5、B6。煤层总厚0.77～4.98m，平均厚度2.76m。B3煤层为局部可采煤层，B4煤层为全区可采煤层，煤层厚度一般为1～2m。在西南部明显加厚，有部分地方煤厚在4m左右。煤层在向斜北翼由南向北，在南翼由北向南，煤层厚度有变薄的趋势。煤层倾角为17-21，平均约20。煤层顶底板较软，煤层顶板为细砂岩，煤层底板为泥岩，王潘里段地层平均厚度93.83m，但由于该组的能开采的C23煤层的全硫量超过3%，所以，该组煤层不作为计量煤层。
煤层老顶为浅灰色细砂岩或细砂岩与粉砂岩互层。岩石致密坚硬，具缓波状、水平状层理。厚2.5～39.55m，一般厚13m左右。在向斜轴部较厚，向两翼有变薄的趋势。经采集岩石力学样进行化验测试，岩层最大抗压强度150.88MPa，最大抗剪强度20.29MPa。老顶岩层岩性为坚硬岩层。
3、地质构造
拟建区丰龙矿井（石上井田）有一宽缓的向斜构造，井田区域基本构造特征简单。只是在向斜的南翼西段有少量近南北向的小型断裂，以及向斜西端近南北向的F9大断层。F9断层破坏了该向斜向西的延展性。
石上向斜为曲江向斜向西倾伏部分。倾伏的最深部位标高为-1600m。再向西至27线又逐渐抬起，该向斜的轴向由西而东为N75E～N60E，走向长约14km，宽约10km，为一短轴向斜构造。向斜两翼地层倾角由东而西略增大，南、北翼倾角均在18～20上下，该向斜属于宽缓的向斜构造，向斜南翼被第三系红层以10～20的冲刷角将南翼600m以上的B4煤层全部剥蚀。
三、拟建区压覆煤层开采引起地表移动变形计算
1、地表移动的计算方法
概率积分法的等价转换线积分方法是纳入新编《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的地表移动计算方法，是《规程》中推荐的倾斜煤层计算方法，其计算与每一个计算点与工作面的相对位置有关，对于每一个不同的计算点都存在一个不同的等价计算工作面，通过等价影响原则将开采工作面转换为等价工作面，以等价面进行移动与变形的计算。
2、煤矿开采引起的地表移动变形计算
为合理评价压煤区煤层开采对丰城工业园拟建区的影响，根据各矿井和矿区采区开采规划分别计算分析。
根据拟建区与压煤区的相互关系，丰城工业园拟建区受丰龙矿井、石上井田深部区、尚庄煤矿、坞社里深部勘查区的开采影响，需要综合分析各压覆区内所有煤炭资源开采后丰城工业园拟建区所受的最终影响。将各压煤区开采影响相互叠加，可得丰城工业园拟建区所受煤层开采影响的最终值。
四、拟建区建（构）筑物抗变形能力分析
根据丰城工业园拟建区规划，拟建区建构筑物主要为厂房和高度小于三层的办公用房。办公用房一般为砖混结构，其抗采动变形能力可依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的砖混结构采动损坏等级为I级时允许地表移动变形值（水平变形小于2.0mm/m、倾斜变形小于3.0mm/m、曲率变形小于0.2×10-3/m）确定。对于厂房，其结构为框架结构，抗采动变形能力要大于一般的砖混结构建筑物。对于厂房内的技术装置，如常规管线、轨道、锅炉、风机等，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中有关“工业构筑物、技术装置及暖卫工程管网地表（地基）的允许和极限变形值”参考标准，一般工业构筑物、技术装置、供热管道、自来水管道、排水管网、输油管的允许变形值都大于砖混结构建筑物采动损坏等级为I级时允许地表移动变形值，但铺设于地下的煤气管道的地表允许变形值小于砖混结构建筑物采动损坏等级为I级时允许地表移动变形值。因此，对于一般厂房的抗变形能力，也采用办公用房的地表允许变形值标准进行评价。
五、压煤开采对建（构）筑物的影响
将丰龙矿井、石上深部区、尚庄煤矿、坞社里深部勘察区的压煤开采影响综合叠加后，可得到丰城工业园拟建区压覆煤炭资源开采后的最终影响。根据计算，丰城工业园拟建区所有压煤均开采后，拟建区地表的最大下沉为1440mm，最大水平拉伸变形为1.59mm/m，最大压缩变形为-1.90mm/m，最大倾斜变形为2.90mm/m，最大曲率变形为0.027×10-3/m。上述移动变形值均小于拟建区建筑物允许变形值。
六、结论
丰城工业园拟建区所压覆煤层埋深较大，煤层较簿，压煤区煤层全部开采后引起的地表变形在拟建区建筑物允许变形范围内。基于现有丰城工业园管委会提供的拟建区建筑物规划资料分析，在压煤区内实现建（构）筑物下全煤层无煤柱开采是可行的，采后地面建（构）筑物的使用是安全的。
参考文献：
[1]王明立、胡炳南《江西省丰城工业园拟建区压覆煤层开采影响论证报告》（2011.5）
[2]江西省煤田地质勘察研究院《江西丰城工业园区建设工程压覆矿产资源评估报告》（2010.10）
[3]张华兴.地表移动与变形的等价转换线积分计算《煤矿开采》 1991年02期
关键词：煤炭开采;分析与计算;开采影响
一、概述
丰城工业园区占地范围较大，北部处于丰城矿务局尚庄煤矿、坞社里深部勘查区范围内，南部为江西丰龙矿业有限责任公司井田范围。丰城工业园区压覆丰城矿务局尚庄煤矿B4煤层共84.65万t;压覆坞社里深部井田B4煤层39.70万t、C23煤层146.15万t;压覆江西丰龙矿业有限责任公司丰龙矿井B4煤层333类储量776.27万t，石上井田深部（-1300m）远景资源量957.59万t。丰城工业园区所压覆的煤炭资源量占尚庄煤矿保有资源量的4.4%，占江西丰龙矿业有限责任公司保有储量的8.6%。因此，丰城工业园区所压覆的矿产资源量巨大，必须研究压覆煤层开采对地表建（构）筑物的影响，以此避免建筑物遭受较大开采损害。
二、拟建区地层及地质条件
1、地层
丰城工业园区拟建区内出露的地层有：第四系、第三系始新统临江组（F2l）、侏罗系下统门口山组（J1m）砂岩、三叠系下统大冶组灰岩（T1d）、二叠系上统长兴组灰岩（P2c）、二叠系上统龙潭组砂岩（P2l）、二叠系下统茅口组灰岩（P1m）。现由新到老叙述如下。
根据各地层的岩性组合特征、岩石力学测试结果，可将各地层划分为松散岩组、半坚硬岩组、半坚硬与软质岩组互层、坚硬岩组。其中坚硬岩组为三叠系下统大冶组灰岩、二叠系上统长兴组灰岩和二叠系上统龙潭组砂岩。拟建区地层坚硬岩层厚度较大，综合分析，本区域地层条件为中等偏硬地层条件。
2、煤层及顶底板岩层
丰城工业园区拟建区主要含煤地层为二迭系龙潭组，含煤段是老山下亚段和王潘里段。
老山下亚段平均厚度89.06m，含煤1～4层，自下而上编号为B3、B4、B5、B6。煤层总厚0.77～4.98m，平均厚度2.76m。B3煤层为局部可采煤层，B4煤层为全区可采煤层，煤层厚度一般为1～2m。在西南部明显加厚，有部分地方煤厚在4m左右。煤层在向斜北翼由南向北，在南翼由北向南，煤层厚度有变薄的趋势。煤层倾角为17-21，平均约20。煤层顶底板较软，煤层顶板为细砂岩，煤层底板为泥岩，王潘里段地层平均厚度93.83m，但由于该组的能开采的C23煤层的全硫量超过3%，所以，该组煤层不作为计量煤层。
煤层老顶为浅灰色细砂岩或细砂岩与粉砂岩互层。岩石致密坚硬，具缓波状、水平状层理。厚2.5～39.55m，一般厚13m左右。在向斜轴部较厚，向两翼有变薄的趋势。经采集岩石力学样进行化验测试，岩层最大抗压强度150.88MPa，最大抗剪强度20.29MPa。老顶岩层岩性为坚硬岩层。
3、地质构造
拟建区丰龙矿井（石上井田）有一宽缓的向斜构造，井田区域基本构造特征简单。只是在向斜的南翼西段有少量近南北向的小型断裂，以及向斜西端近南北向的F9大断层。F9断层破坏了该向斜向西的延展性。
石上向斜为曲江向斜向西倾伏部分。倾伏的最深部位标高为-1600m。再向西至27线又逐渐抬起，该向斜的轴向由西而东为N75E～N60E，走向长约14km，宽约10km，为一短轴向斜构造。向斜两翼地层倾角由东而西略增大，南、北翼倾角均在18～20上下，该向斜属于宽缓的向斜构造，向斜南翼被第三系红层以10～20的冲刷角将南翼600m以上的B4煤层全部剥蚀。
三、拟建区压覆煤层开采引起地表移动变形计算
1、地表移动的计算方法
概率积分法的等价转换线积分方法是纳入新编《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的地表移动计算方法，是《规程》中推荐的倾斜煤层计算方法，其计算与每一个计算点与工作面的相对位置有关，对于每一个不同的计算点都存在一个不同的等价计算工作面，通过等价影响原则将开采工作面转换为等价工作面，以等价面进行移动与变形的计算。
2、煤矿开采引起的地表移动变形计算
为合理评价压煤区煤层开采对丰城工业园拟建区的影响，根据各矿井和矿区采区开采规划分别计算分析。
根据拟建区与压煤区的相互关系，丰城工业园拟建区受丰龙矿井、石上井田深部区、尚庄煤矿、坞社里深部勘查区的开采影响，需要综合分析各压覆区内所有煤炭资源开采后丰城工业园拟建区所受的最终影响。将各压煤区开采影响相互叠加，可得丰城工业园拟建区所受煤层开采影响的最终值。
四、拟建区建（构）筑物抗变形能力分析
根据丰城工业园拟建区规划，拟建区建构筑物主要为厂房和高度小于三层的办公用房。办公用房一般为砖混结构，其抗采动变形能力可依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的砖混结构采动损坏等级为I级时允许地表移动变形值（水平变形小于2.0mm/m、倾斜变形小于3.0mm/m、曲率变形小于0.2×10-3/m）确定。对于厂房，其结构为框架结构，抗采动变形能力要大于一般的砖混结构建筑物。对于厂房内的技术装置，如常规管线、轨道、锅炉、风机等，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中有关“工业构筑物、技术装置及暖卫工程管网地表（地基）的允许和极限变形值”参考标准，一般工业构筑物、技术装置、供热管道、自来水管道、排水管网、输油管的允许变形值都大于砖混结构建筑物采动损坏等级为I级时允许地表移动变形值，但铺设于地下的煤气管道的地表允许变形值小于砖混结构建筑物采动损坏等级为I级时允许地表移动变形值。因此，对于一般厂房的抗变形能力，也采用办公用房的地表允许变形值标准进行评价。
五、压煤开采对建（构）筑物的影响
将丰龙矿井、石上深部区、尚庄煤矿、坞社里深部勘察区的压煤开采影响综合叠加后，可得到丰城工业园拟建区压覆煤炭资源开采后的最终影响。根据计算，丰城工业园拟建区所有压煤均开采后，拟建区地表的最大下沉为1440mm，最大水平拉伸变形为1.59mm/m，最大压缩变形为-1.90mm/m，最大倾斜变形为2.90mm/m，最大曲率变形为0.027×10-3/m。上述移动变形值均小于拟建区建筑物允许变形值。
六、结论
丰城工业园拟建区所压覆煤层埋深较大，煤层较簿，压煤区煤层全部开采后引起的地表变形在拟建区建筑物允许变形范围内。基于现有丰城工业园管委会提供的拟建区建筑物规划资料分析，在压煤区内实现建（构）筑物下全煤层无煤柱开采是可行的，采后地面建（构）筑物的使用是安全的。
参考文献：
[1]王明立、胡炳南《江西省丰城工业园拟建区压覆煤层开采影响论证报告》（2011.5）
[2]江西省煤田地质勘察研究院《江西丰城工业园区建设工程压覆矿产资源评估报告》（2010.10）
[3]张华兴.地表移动与变形的等价转换线积分计算《煤矿开采》 1991年02期