矿山地表沉陷区定位预测和治理探究

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1、矿山地表沉陷区定位预测和治理探究　　摘要：借助地表岩移监测获得的基础数据来了解井下采矿过程中岩体移动在地表上的动态反映，找出地表移动和变形规律，达到矿山沉陷区定位预测的目的。本文以我矿望儿山矿区为例，介绍了我们基于多年来的地表沉陷监测信息，将理论分析与工程实践相结合，在望儿山浅表开采地表移动规律、沉陷区定位预测与防治措施等方面进行了深入研究所取得的成果。关键字：岩移监测移动规律定位预测防治措施中图分类号：P58文献标识码：A文章编号：焦家金矿望儿山矿区浅部回采、民采矿井滥采乱挖区域地表沉降明显，对矿区内的建、构筑物造成了重大危

2、害。因此，我们于2001年在民采区地表布设了地表岩移观测站，并根据地形及测量技术设计观测方法，采用高精度的电子水准仪，全站仪开展了岩移观测工作，获得该区域较全面、完整的地表移动观测数据。至今已有10多年的观测数据，我们将这些监测信息进行理论分析并与实践相结合，在开采地表移动规律、塌陷区域定位预测等方面取得了辉煌的成就。1.矿区简介及现状1.1矿区简介7焦家金矿望儿山矿区位于美丽的渤海之滨莱州境内，望儿山山脚。与金都招远一道之隔。这里风景优美，交通便利。在30多年的开采中，由于早起的采矿方法和民采等因素，造成了浅部大量的采空区存

3、在，目前该矿区采矿区地表正在缓慢下沉，随时有发生塌陷的可能，给矿山的安全生产、工程建设和人民的生命财产造成了严重的威胁。及时对采空区塌陷位置进行预测定位，采取必要的防治措施尤为重要。1.2地表沉陷灾害现状近几年来矿区地表持续快速的沉陷给矿山生产带来了巨大的危害，地表沉陷区厂房、机房、浴池等一些重要设施相继破坏，地表及地表建筑物裂缝发展也较为迅速，迫使将一些建筑物拆迁。图1-1为典型建筑物裂缝监测情况，从图上可以看出短短数月内，裂缝的宽度持续增大，而且增长幅度十分明显，特别是地表裂缝的宽度受其沉降拉伸作用影响，变化最为显著，由此

4、可见地下回采工作对地表的影响已经十分严重。图1-1老浴池东路面与老选办西北角裂缝宽度变化7地表沉陷对竖井影响也十分明显，目前一号井口正以平均每月8毫米左右的速度延325度方位向偏北方向移动。一号井筒进行井筒喷浆维护后，+60m中段以上接近102m水平又出现了较多裂缝。2010年不得已将一号卷扬从地面移到移到+60中段。二号井架由于地表的沉降移动变形导致了钢筋混凝土结构井架发生严重的变形，2008年对二号井进行了重新建设，同时在周围布设了沉降变形观测点，发现二号井架依然存在一定的变形。竖井井壁及井架受岩移影响也发生破裂和倾斜变形

5、，严重影响了矿区安全正常生产，并且地表沉陷的发展对地表车辆通行和地下生产安全有着巨大的隐患2地表沉陷区趋势分析定位预测2.1地表沉陷特征通过多年的水准监测表明：矿区地表沉陷呈现出缓慢渐变发展的特点，最大沉降中心区位置基本不变，沉降中心区的沉降速率基本保持平稳增长，沉降区范围逐渐扩大，沉降边缘区监测点沉降速率持续增大，自2009年以来采空区的沉降速度和范围的变化更加突出。从2012年度等值线图（图1-1）可以看出，地表沉降区域沉陷区呈现非规则的椭圆状，其长轴为北北东方向，大致和控矿断裂走向一致。沉降区域分布在矿体的上盘区域，沉降

6、中心年年沉降量大于300mm。在监测范围内，自沉降中心至沉降边缘，监测点沉降量变化较大。图2-12012年度地面沉降等值线图7表2-1为2009年底以来重点观测区域主要测点的变化情况。从图表中可以看出，25号、B19号、B20号点是沉降中心的代表性点位，B19号监测点近3年来累计沉降已经达到了1.06m，25号与B20号也达到0.8米以上；9号点是2#井口的观测点，沉降达到0.1米；54、55号点是原一号井口的观测点，其下沉沉降也到了0.2米。表2-1地表较大沉降监测点沉降统计情况2.2地表沉陷趋势分析2.2.1地表沉降等值线

7、随着回采持续进行，地下采空区体积也随之增大，采空区几何中心也不断发生变化，使的地表沉陷区域发生缓慢的变迁。2010年以来，我们采用了sufer软件来实现了等值线自动成图，Sufer主要用于绘制等值线图及相应的三维图形，其强大的插值功能和绘制图件的能力，已经成为处理等值线的首选软件，它能迅速地将离散点的测量数据通过插值转换为连续的数据曲面。Sufer软件操作简单和绘图能力强的特点已被认可。用surfer绘制的等值线图更精准、详细，使采空区地表沉陷情况的研究结果比以前更具有说服力。图2-1~3为望儿山2010-2012三年来地表沉

8、降监测等值线图，从沉陷范围的变化可以看出，点B19、B20、25三点之间的范围是沉降的中心区域，成为我们重点监测区域。地表沉陷区椭圆的长轴基本上和矿区主断裂走向一致。7图2-2望儿山2010年地表沉降等值线图图2-3望儿山2011年沉降等值线图目前矿山同时回采-60m，-30