煤层,局部受岩浆影响,结构较复杂。下距二2煤层85m。
⑶三3煤层:
本层位于下石盒子组中部,下距错误!不能通过编辑域代码创建对象。煤层10m左右,压覆区内平均厚度0.7m,层位不稳定,煤层结构较简单,为一局部可采煤层。
压覆区内煤层倾角11°8′。 4.4矿区新近系、第四系水文地质特征
矿区存在很厚的松散层,且潜水位较高(距地表1.5~3.5m),松散层大致分为“四含四隔”,各含水层之间有较为稳定的、较厚的隔水层,而且底部普遍发育一层稳定的厚粘土层,阻隔了松散层与基岩地下水的水力联系,因此松散层孔隙水与基岩地下水联系微弱。
矿区浅部以大气降水垂直渗入为主,中部及深部以水平侧向渗透为主,属孔隙承压水。一含受大气降水及地表水直接补给,井田内地表水系不发育,主要受大气降水影响;二含、三含、四含主要以区域间迳流补给为主。 4.5工程地质和环境地质概况
该区位于淮河冲积平原的北部,地势低平开阔、平坦。经现场查勘,各港区范围内空旷无建筑物,地表不存在滑坡等地质灾害,地质条件良好。xx港区地形南北两面稍高、中间低,北部为公路,南部为长堤及滩涂地。新桥港区地形平坦。四里庙港区地形南高北低,南部为公路。
区内新生界地层主要由松散粉-中砂及亚砂土、亚粘土,粘土组成。粘性土致密,高塑性,砂性土具低塑性或非塑性,强度较低,土层容许承载力在140~230kPa,港区建筑物地基需采取必要的工程措施。
本区煤矿经过开采后,地面均出现不同程度的塌陷现象,受影响的村庄进行了搬迁,农房墙体出现不同程度的裂缝,但未出现房屋坍塌现象。部分地表雨季有积水。 4.6压覆区煤炭储量
(一)四里庙港区拟压覆矿产资源储量
根据《xx市xxxx工程港区建设项目拟压覆矿产资源储量核实评估报告》,维护带宽度取15m(下同),四里庙港区拟压覆车集煤矿二2煤层煤炭资源储量为219.75万
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2吨、三2煤层煤炭资源储量为221.24万吨、三3煤层煤炭资源储量为234.87万吨、三4煤层煤炭资源储量为103.14万吨,合计779.00万吨。
(二)xx港区拟压覆矿产资源储量
根据《xx市xxxx工程港区建设项目拟压覆矿产资源储量核实评估报告》,xx港区拟压覆城郊煤矿二2煤层煤炭资源储量为242.79万吨;错误!不能通过编辑域代码创建对象。煤层煤炭资源储量为129.63万吨;错误!不能通过编辑域代码创建对象。煤层煤炭资源储量为174.27万吨、天然焦51.86万吨;错误!不能通过编辑域代码创建对象。煤层煤炭资源储量为111.96万吨、天然焦32.15万吨,合计煤炭资源储量为606.79万吨、天然焦84.01万吨。
(三)新桥港区拟压覆矿产资源储量
根据《xx市xxxx工程港区建设项目拟压覆矿产资源储量核实评估报告》,新桥港
2三二2区拟压覆新桥煤矿煤层煤炭资源储量为647.04万吨、天然焦4.2万吨;2煤层
煤炭资源储量为131.14万吨、天然焦27.88万吨;
三3煤层煤炭资源储量为126.46
万吨,合计压覆煤炭资源储量904.63万吨、天然焦32.08万吨。
各港区拟压覆范围见附图。
5、互不影响论证 5.1地表移动和变形预计
5.1.1永夏矿区巨厚松散层下开采地表移动特征
预计地表移动与变形时,根据我国煤矿的实际情况,常应用概率积分法。经过我国开采沉陷工作者 20 多年的研究,目前已成为我国较成熟的、应用最为广泛的预计方法之一。
永夏矿区松散层厚度大,地下开采引起上覆岩层及地表移动的规律具有本身的特殊性。本区可借鉴淮北矿区以及河南理工大学对永夏矿区厚松散层地表移动与变形规律的研究成果。特别是河南理工大学的研究解决了概率积分法在预计厚松散层开采条件下盆地边缘偏差较大的问题,提高了地表移动和变形预测可靠性。本文采用了河南理工大学的研究成果。
河南理工大学的研究成果发表在《煤矿开采》杂志第50期(2002年9月)的《巨厚松散层下开采地表移动特征研究》(作者李德海等,该项目属河南省教育厅自然科
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学基金资助项目),以及河南理工大学论文《巨厚松散层高潜水位下开采地表移动特征研究》。以上两论文观测资料来自陈四楼煤矿2206工作面、车集煤矿2201、1322工作面开采时地表观测站取得的实测资料。豫东地区煤矿建设较晚,地表移动和变形规律数据库还比较缺乏,以上河南理工大学的观测仅属小范围的研究。相比之下,河南理工大学得出的下沉系数0.96,较淮南矿区的0.6~0.8大一些,而移动角偏小一些。
根据河南理工大学在永夏矿区的陈四楼矿和车集矿观测结果,地表移动具有以下特征:
(1)关于充分采动程度
采动程度分充分采动和非充分采动。当井下开采面积达到该种地质采矿条件下地表应达到的最大下沉值, 此时称地表达到了充分采动, 否则称为非充分采动。
一般地层结构条件下,地表充分采动的程度采用开采工作面长度D和开采深度H0两种主要参数的比值来判断, 当D与H0的比值达到了一定值后,就认为地表达到了充分采动。
据永夏矿区的陈四楼矿和车集矿实地观测资料,在采面长度D很小及其与采深H0的比值还达不到一般地质条件下应达到的值时, 地表已出现了充分采动的特征。在巨厚松散层条件下,采用采深作为衡量充分采动的标准已经不切合实际。实际上,在这种地层条件下,松散层下的基岩起主控作用,只要开采层上覆的基岩层达到了充分采动程度,那么地表就会出现充分采动程度特征。用采宽和基岩厚度的比值D/Hj更能反映采动程度。根据观测,达到充分采动时,D/Hj≥1.0。 (2)关于下沉系数q
对永夏矿区松散层厚度不同条件下地表下沉系数分析得出,下沉系数与上覆岩层的性质密切相关。当基岩岩性类似时,下沉系数随松散层厚度所占采深比例的增大而增大;反之,随松散层厚度所占采深比例的减小而减小。因此,可将松散层简化视为一自由荷载均布于基岩表面上,松散层厚度占采深比例越大,基岩所承受荷载越重,进而缩小了岩层的离层及碎胀系数,加大了地表的下沉。根据观测计算,q=0.96。
(3)关于地表水平移动系数b
水平移动系数是反映地表点最大水平移动值与最大下沉值之间的关系的一个参数。一般条件下,在考虑水平移动系数时,只考虑水平移动系数与煤层倾角之间的函数关系,水平移动系数随煤层倾角的增大而加大。对厚松散层矿区研究发现,一方面
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松散层随着基岩的移动而移动; 另一方面,由于松散层的流变和蠕变特性,本身也以流动的形式充填基岩下沉空间,水平移动系数随着松散层厚度的增大而加大。分析永夏矿区巨厚散层下开采的水平移动系数b与松散层厚度和采深比值h/ H0之间的关系如图5.1.1。
图5.1.1 水平移动系数b与松散层厚度和采深比值h/ H0 的关系(略) (4)关于主要影响角正切tanβ
主要影响角决定下沉盆地的横向发育状况。松散层作为一种与基岩物理特性差异较大的介质,它影响着地表参数的变化及地表移动盆地的形态。松散层的流变性决定了地表移动范围较大,这种趋势随松散层厚度的增大而增大,这表明巨厚松散层下开采,引起的地表沉陷盆地范围更大。分析永夏矿区厚松散层下开采的地表移动观测成果,其主要影响角正切tanβ与松散层厚度h、采深H0的定量关系为:
tanβ=2.056+0.516h/H0 (5)关于移动范围
厚松散层的特点是:边界角偏小,地表移动范围较大。松散层越厚,边界角越小。但因变形平缓,以移动角界定的范围作为危险移动边界,相比之下,危险移动范围较小,变形主要集中在煤壁上方地表附近。
(6)关于拐点偏距S
拐点偏移距决定下沉曲线的拐点与煤层开采边界的相互位置,拐点通常不在边界正上方,而向采空区或者煤柱方向(有相邻老采区时)偏移。
拐点偏移距与岩性、回采区段尺寸、采深和邻区开采的影响有关。当采区尺寸达充分采动时,它趋于定值。走向在达到充分采动时,走向拐点移动距随采深增加而增大,停采线侧拐点移动距大于开切眼侧拐点移动距,下沉盆地是偏态的。永夏矿区实测拐点移动距S=0.09~0.189H0。
从观测结果看,下沉盆地拐点偏距较小,属软岩类型,边界收敛缓慢,下沉盆地较平缓。
(7)关于地表移动开始时间
当地表下沉值达到10mm时,即认为地表开始移动,6个月内地表下沉的累计值不超过30mm时,即认为地表移动期结束。地表移动总时间的长短主要取决于岩层性质、开采深度和工作面推进速度等因素。
(1)开始阶段:下沉速度小于50 mm/月;
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(2)活跃阶段:下沉速度大于50 mm/月; (3)衰退阶段:下沉速度小于50 mm/月。
地表开始移动时工作面推进距离称为起动距。起动距与上覆岩层岩性和采深有很大关系,根据永夏矿区的观测结果,起动距较其他薄松散层的矿区要小,为平均采深的1/10~1/5,这说明在厚松散层条件下,开采影响能很快传播到地表,一般开始期约为45天。超前影响角约为67°。
(8)关于地表移动期t及下沉量分布
井下开采引起的地表发生移动变形,最终形成稳定的沉陷盆地,这一过程是渐进而相对缓慢的,采煤工作面回采时,上覆岩层移动不会立即波及到地表。地表移动是在工作面推进一定距离后采发生的,随着采煤工作面的推进,在上覆岩层中依次形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带并传递到地表,使地表产生移动和变形。
巨厚松散层下开采,地表移动初始期短,占总移动时间的5%。地表下沉量主要发生在活跃期内,占总下沉量的91%,但下沉时间仅占整个下沉时间的47%。衰退期较长,占整个移动时间的48%,但下沉量仅占总下沉量的3%。活跃期短,衰退期长可以认为是厚松散层条件下地表移动的特点之一。
根据永夏矿区的观测,地表移动变形总时间一般在550天左右。 5.1.2角量参数以及概率积分参数的确定
(1)、参数选择
表5.1.1 压覆区地质采矿参数表(略)
概率积分法一般使用5个参数:下沉系数q,水平移动系数b,主要影响半径r(或由其推导的主要影响角正切tanβ),拐点偏距s和开采影响传播角θ0。根据永夏矿区的观测结果,拟采用的参数值见下表:
表5.1.2 地表移动变形基本参数表(略)
根据永夏矿区的观测结果,拟采用的地表移动角量参数值见下表: 表5.1.3 地表移动角量参数(略) 5.1.3开采沉陷的预计方法
采用概率积分法进行地表移动变形的预测。概率积分法预测公式如下: (1)、走向主断面(充分采动、半无限开采)按下面公式计算:
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