建筑物下安全开采深度的观测试验研究.pdf

第 1 7卷第 2期 2 0 0 8年 2 月 中 国 矿 业 CHI NA M I NI NG M AGAZI NE Vo1 ．1 7，No ．2 Fe b r u a r y 20 08 建 筑物 下安 全开采深度 的观 测试验研 究 任安圣 ，刘小燕 1 ．焦作 煤 业 集 团 赵 固二 矿 工程部 ，河 南 焦作 4 5 4 0 0 0 ； 2 ．河南理工大学 计算机科学与技 术学院，河南 焦作 4 5 4 0 0 0 摘要 本 文从 安全开采深度 的概 念出发 ， 通 过对地 表移动 观测站试 验分 析 ，说 明建筑物 下开采 时 存 在安全开采深度 ，且对 于不同的采矿地质条件 ，安全 开采深度均存 在 ，但安全 开采深 度值不 同，解 决 三下采煤特别是建筑物 下采 煤的安全开采 问题 提供 技术依据 。 关键词 安全 开采深度 ；地表移动变形 ；概 率积分法 中图分类号 F 4 0 3 ． 2 文 献标 识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 0 5 1 2 0 0 8 0 2 0 0 5 5 0 4 Re s e a r c h o f o b s e r v e d t e s t o n s a f e t y e x p l o i t i n g d e p t h o f mi n i ng u nd e r b u i l d i n g s REN An s h e ng ，LI U Xi a o y an 1 ．J i a o z u o C o a l M i n i n g Ad i mi n s t r a t i o n ，En g i n e e r i n g De p a r t me n t o f Zh a o g u 2 t h Co a l Mi n e ，J i a o z u o 4 5 4 0 0 0，C h i n a ；2 ．S c h o o l o f Co mp u t e r S c i e n c e＆ En g i n e e r i n g， He n a n Po l y t e c h n i c Un i v e r s i t y，J i a o z u o 4 5 4 0 0 0，Ch i n a Abs t r a c tI n t hi s p ap e r， S t a r t i n g f r o m t he c on c e p t of s a f e t y e xp l o i t i ng de pt h，t hr ou gh a na l y s i ng s u r f a c e d i s pl a c e m e nt s o bs e r v a t i on s t a t i o n t e s t ，t hi s a r t i c l e ha s c on f i r me d t he s a f e t y e xp l o i t i ng de p t h e x i s t whi l e mi n i n g un de r bui l di ngs ，a nd ha s a l s o s ho wn t ha t t he s a f e t y mi ni ng d e pt h e ve n e xi s t i n d i f f e r e nt mi ni ng ge o l og i c al ，b ut t he v a l ue s of s a f e t y mi ni ng de pt h a r e di f f e r e nt ． The s e c o nc l us i on s ha ve a l s o s u ppl i e d t e c hni c a l e v i d e nc e f or s o l v i ng t he p r o bl e m of s a f e wor k i n g of t hr e e und e r s i n c oa l m i n i n g e s pe c i a l l y mi n i n g und e r bui l di ng s ． Ke y wor d ss a f e t y e xp l o i t i ng de p t h；s u r f a c e s u bs i de n c e a nd d e f o r ma t i on；pr ob a bi l i t y i nt e gr a l f u nc t i on “ 安全开采深度”是指建筑物所能承受的由地 下 开采 引起 的许 可变 形 的最 小深 度 ] 。本 文所 研究 的建筑物下安全开采深度 ，是指那些长度或变形缝 区段内长度小于 2 0 m 的砖混结构建筑 物下安 全开 采深度 ，以下简称建筑物下安全开采深度或安全开 采 深度 。 使建筑物产生破坏和变形的主要原 因，是 曲率 和水 平 变形 的 影 响 ] 。 因此 ，在分 析建 筑 物下 安 全开采深度时，我们主要考虑曲率和水平变形对其 的影 响 。 1 安全开采深度的计算方法 我 国预计 地 表下 沉 的 主导 方 法 是 概 率 积 分 法 ， 依据概率积分法 ，地表终态曲率和水平变形的极限 值 K 、￡ m 与地表最大下沉值 W 、开采深度 H 及主要 影 响范 围 角正 切 t a n fl之 间，存 在 如下 关 收稿 日期 ； 2 0 0 7 ～1 0 2 4 系 。 ， ￡ 一 1 ． 5 2 b 等 t a n fl 1 Km 一 1 ． 5 2 t a n 2 卢 2 假设建筑物的临界变形值 ￡ 、K 等于地表的 最大变形值 ￡ 、K ，分别代入上 面二式 ，可得 出与之 相对 应 的临界 开 采深 度分 别 为 H 一 1 ． 5 2 b Wm a x t a n fl 3 ￡c r i 一 √ L 5 2 t a n z 卢 4 则该地质采矿条件下的安全开采深度 H ，取 上面二式 中的极大值 H i ma x H ， H 5 且 满足 W 2 r 9 0 0 m，所 以 1 2 0 1 3工 作 面 开 采 过 后 ，走 向 达 到充分 采 动 。地 表 稳定后 ，走 向观 测线 各测 点 的 地表下沉如图 5 ，地表倾斜 曲线 、曲率 曲线 、水平 变形 曲线分别见图 6 ～图 8 。 趔 蜉 乙 L 一 娄一 测点距工作而开 眼位移／ m 图 5 1 2 0 1 3工作面地 表移动观测站各 测点实测走 向地表 下沉 由地 表移 动变 形 曲线 可 知 ，1 2 0 1 3工作 面 开 采 言； 蓁 嗣 一 - 4 3 _ 一 凡 聊 驰 塑 测点距 工作面开切眼距离／ m 图 6开采 1 2 0 1 3工作面后地表倾斜 曲线 0 06 O0 言0 0 4 O 0 0 0 20 0 o 0 oo o 瓣 - 0 ． 0 2 0 0 薰 0 4 0 0 誊 - 0． 0 60 0 - 0． 0 80 0 测点距工作面升切眼位移／ m 图 7开采 1 2 0 1 3工作面后 地表 曲率 曲线 过后 ，走 向 主 断 面 上 地 表 最 大 移 动 变 形 见 表 4 ， 1 2 0 1 3工作面开采过后 ，地表移动参数分析结果见 表 5 。 舢伽㈣ ㈣ O O O O O O O O O 0 一 g 0 I J ， 静宣 嗣 5 l 5 O 5 l 5 2 O O l 一 一 ／ w 昙趋 * 维普资讯 5 8 中 国 矿 业 第1 7 卷 二 ． 盈 测点距工作面开切眼位移 图 8开采 1 2 0 1 3工作面后水平变形 曲线 表 4 开采 1 2 0 1 3工作面后地表最大移动变 形值 煤层开采厚度为 2 m，且在 1 2 0 1 3工作 面开采 地质条件下 ，计算建筑物下安全开采深度为 H 一 1 ． 5 2 b Wm a x t a n p一 Cr l 兰 墨 兰 一 4 6 6 ．4 8 0 ．0 0 2 。⋯ 1 2 0 1 3工作 面平 均开 采 深度 为 6 0 5 m，因此， 1 2 0 1 3工作 面开采深度大于该采矿条件下安全开采 深度 ，且通 过观 测资 料整理 。1 2 0 1 3工作 面开 采 后 ，地表最大移动变形值均小于允许地表变形值 。 3 小 结 本文通过对平顶 山某矿 1 9 2 1 0工作面及永夏矿 表 5 地表移动参数分析 结果 区某矿 1 2 0 1 3工作面地表移动观测站实测资料的分 析 ，可 以得 出如 下结论 1 说明建筑物下开采时存在安全开采深度 ； 2 通过分析可知 ，当实际开采深度大于某 地质采矿条件下安全开采深度时，无需采取建筑物 下开 采井 下及 地面保 护 措施 ； 3 对 于 不 同的 采矿 地 质条 件 ，安 全 开 采 深 度 均存 在 ，且在 不 同的采 矿 地质 条件 下 ，具有 不 同 的安全 开采 深度 值 。 l 参考文献 E l 3 崔希民 ，刘艳华 ．地下资源 安全 开采深 度 的研 究[ J ]．矿 、 I 研 究 与 开 发 ， 2 0 0 0 ， 1 2 1 2 ． E 2 3 E 3 3 E 43 [ 5 ] [ 6 ] 何国清 ，杨伦 ，凌赓娣 ，等 ．矿 山开采沉 陷学 E M3．徐 州 中 国矿业大学 出版社 ，1 9 9 4 8 0 1 5 0 ． 煤炭科学研究院北京开采所 ．煤矿地表移动与覆岩破坏规律 及其应 用 E M3．北京 煤炭工业 出版社 ，1 9 8 1 ，1 2 8 5 9 O． 国家煤炭局 ．建 筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压 煤 开采规程E M3．北 京 煤 炭工业 出版社 ，2 0 0 0 ，6 1 0 4 1 O 6． 张建全 ，来兴 平，等 ．薄煤层 开采 条件下地 面建 筑物移动 变 形观测 [ J ]．西安科 技学 院学报 ，2 0 0 1 ， 6 1 0 6 1 0 9 ． 高立群 ，闯利显 ．运河煤矿 1 3 0 1工作面地表 岩移 观测研究 [ J ]．煤矿开采 ，2 0 0 3 ， 3 5 8 6 O ． 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 上接 第 5 0页 E 2 3 Ve s a Ki r j a v a i n e n a n d Ka r i He i s k a n e n S o me f a c t o r s t h a t a f f e c t b e n e fic i a t i o n o f s u l p hi d e n i k e l c o p p e r o r e s M i ne r a l En g i ne e r i n g 2 0 2 0 0 7 6 2 9 6 3 3 ． 3 3 Ga l l i o n s G P，De l i y a n ni E A． e t a l Fl o t a t i o n o f c hr o mi t e a nd s e r p e nt i n e S e p a r a t i o n Pu r i f i c a t i o n Te c h n o l o g y 5 5 2 0 0 7 2 3 2 2 37 ． 4 3 Al f r e d o L．Co e l l o Ve l a z Qu e z a n d e t c Gr i n d a b i l i t y o f l a t e r i t i c ni c k e l o r e s i n Cu b a p o we r Te c h n o l o gy 1 7 9 2 0 0 7 1 7 7 1 7 9 ． [ 5 ] 6 3 7 3 Se n i o r G D ， Th o ma s S A． De v e l o pme nt a nd i m p l e m e n t a t i o n o f a ne w flo ws he e t f o r f l o t a t i o n o f a 1 o w g r a d e n i c k e 1 o r e I nt ． J ．Mi n e r ． Pr o c e s s ，7 8 2 0 0 5 4 96 1 ． Lo t t e r N O ，e t a 1 ． S a mp l i ng a n d f l o t a t i o n t e s t i n g o f Su d b u r y Ba s i n d r i l l c o r e f o r pr o c e s s m i n e r a l o g y mo d e l i n g M i ne r a l s En g i n e e r i ng 1 6 2 0 0 3 8 5 7 8 6 4 ． N． Ge n c e a n d H． Oz d a g S ur f a c e pr o p e r t i e s o f ma g ne s i t e a n d s ur f a c t a n t a d s o r p t ion me c h a n i s m I nt ． J ． Mi n e r ． Pr o c e s s ， 4 3 1 9 9 5 3 7 4 7 ． 5 1 5 O 5 1 5 2 。 o 一 薹、 繁僻嗣 维普资讯