巴里坤矿区规划环评中的典型矿井地表沉陷预测方法探讨

巴里坤矿区规划环评中的典型矿井地表沉陷预测方法探讨摘要：针对巴里坤矿区地形地貌和煤层赋存特点，确定了矿区地表沉陷预测总体思路，依据矿区内地形地貌类型的特征，筛选出了典型矿井，确定了典型矿井的预测模式和参数，计算出了典型矿井的地表沉陷数据。关键词：巴里坤矿区；典型矿井；环评；地表沉陷预测1矿区概况巴里坤矿区在2020年前规划建设8对井工开采矿井和1个露天矿，其中新建3对矿井和1个露天矿，改扩建矿井5对。该矿区属平原型丘陵地形，位于天山东段北侧山间盆地，盆地走向为北西西~南东东向，盆地内海拔在+1300~+1650m之间，地形东高西低，中间稍有起伏，基本为平坦的戈壁滩；从东往西含煤层数由15层减少为3层，可采煤层由11层减少为1层。根据矿区内的地形地貌和煤层赋存特征，把矿区分为东、中、西三个区，露天矿位于西区，8对井工开采矿位于中区和东区。2矿区规划实施地表沉陷预测总体思路矿区土地沉陷特征主要用地表移动变形范围，变形强度（含水平变形、倾斜变形、曲率变形）、移动变形时间及下沉速度来表征。地表移动变形受很多因素的影响，地表地形地貌、煤层的采厚、采深、倾角、上覆岩层的岩性、地质条件、工作面推进速度、是否分层开采以及顶板管理方法等都直接影响到地表的移动变形。因此本次预测拟选取具有代表性的典型矿井进行预测，从典型矿井的预测结果推断矿区其他矿井的地表移动变形情况，从而得到整个矿区地表移动变形的整体趋势及程度。3典型矿井选取该矿区中区煤层赋存特征较为相似，主要可采煤层1~2层、为缓倾斜~倾斜煤层，拟选取合能金源段家地煤矿作为典型矿井进行地表沉陷预测；东区的煤层赋存主要以急倾斜为主，拟选取明鑫二号立井作为典型矿井进行地表沉陷预测。合能金源段家地煤矿位于矿区中部，井田面积61.00km2，开采区面积33.78km2，规划生产能力0.9Mt/a，矿井服务年限45.1a。井田内可采煤层3层，其中全区可采1层，大部可采1层，局部可采1层，井田地表标高+1587～+1643m，煤层埋深在20m～520m之间，煤层倾角8°～38°，属于缓倾斜煤层。设计A1、A2煤层综采一次采全高采煤方法，采空区顶板管理为全部跨落法；明鑫二号立井煤矿位于矿区东部，井田面积2.84km2，开采区面积1.32km2，规划改扩建生产能力0.6Mt/a，矿井服务年限35.6a。井田内可采煤层11层，其中全区可采6层，大部可采2层，局部可采3层。井田地表标高+1621～+1675m，目前+1460m以浅已采完，规划开采区煤层埋深在190m～640m之间，煤层倾角为45°～75°，属急倾斜煤层，采用水平分段放顶煤采煤方法，采空区顶板管理为全部跨落法。4典型矿井地表沉陷影响预测模式及结果4.1典型矿井预测模式典型矿井预测模式采用国家煤炭局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中所推荐的模式。任意一点的地表下沉预测模式：，在充分采动的情况下，最大下沉值预测模式如下：4.2地表移动变形的参数确定地表移动变形计算的主要参数有下沉系数q、上下山影响角正切tgβ，水平移动系数b，开采影响传播角θ等。这些参数的取值主要与煤层开采方法、顶板管理方法、上覆岩层性质、工作面宽度、重复采动次数以及采深采厚比等因素有关。参数的确定方法主要有两种，一种是利用经验公式算参数，另一种是根据地质条件和开采方法类似的井田的实测值类比确定参数。由于目前尚没有与本矿地质条件和开采方法类似的矿井的地表移动变形参数的实测值，本次地表变形预测采用经验公式计算法，并参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的建议值确定各种参数如下：下沉系数采用经验公式计算确定。综合岩性评价系数：下沉系数：经过计算合家能源段家地煤矿下沉系数结果见表1表1下沉系数计算结果表开采煤层合能金源段家地煤矿明鑫二号立井煤矿P首次采动0.57；二次采动0.78；多次采动0.96；首次采动0.51；二次采动0.76；多次采动0.95；q首次采动0.73；二次采动0.84；多次采动0.93；首次采动0.71；二次采动0.85；多次采动0.93；4.3其他参数的确定水平移动系数、开采影响传播系数、主要影响角正切和拐点偏移距等参数参考“三下“采煤规程中的建议值，合能金源段家地煤矿确定如下：水平移动系数：b=0.30；开采影响传播系数：k=0.68；主要影响角正切：；拐点偏移距：S=0.17H。明鑫二号立井煤矿确定如下：水平移动系数：b=0.30；开采影响传播系数：k=0.10；主要影响角正切：；拐点偏移距：S=0.17H。4.4地表沉陷预测结果预测结果表明，合能金源段家地全井田地表移动变形影响范围为4236.94hm2，沉陷率本文来自：bczslj225.com/dfylc/bczslj225.com/dshylc/bczslj225.com/dzhgjdc/bczslj225.com/hbsylc/bczslj225.com/hsylc/bczslj225.com/lswjsgjylc/bczslj225.com/mngylc/bczslj225.com/nygjylc/bczslj225.com/pjylc/bczslj225.com/qamylc/