地质勘探剖面在采空区引发地面塌陷预测中的应用
[作者] 吕迎春
[摘要] 采空区附近修建铁路、公路等其它工程建设离不开对地面塌陷范围的预测。地面塌陷的预测方法国内外有多种，许多方法理论深奥，不易于指导实践。本文通过实例介绍了一种用地质勘探剖面预测地面塌陷的方法。
摘要：采空区附近修建铁路、公路等其它工程建设离不开对地面塌陷范围的预测。地面塌陷的预测方法国内外有多种，许多方法理论深奥，不易于指导实践。本文通过实例介绍了一种用地质勘探剖面预测地面塌陷的方法。
关键词：饱和，煤层群，导水裂隙带
采空区附近修建铁路、公路等其它工程建设离不开对地面塌陷范围的预测。地面塌陷的预测方法国内外有多种，许多方法理论深奥，不易于指导实践。本人通过对近50个矿山地面塌陷的研究，总结出用地质勘探剖面预测地面塌陷有直观，易懂，对实践指导性强的特点。下面以新疆和布克赛尔县煤炭工业（集团）有限责任公司二分公司接续井煤矿为例，说明用地质勘探剖面预测地面塌陷的方法。 新疆和布克赛尔县煤炭工业（集团）有限责任公司二分公司接续井矿区范围内可采煤层编号自上而下为A7、A6、A4、A3，煤层倾角7～10°，顶底板为细砂岩、粉砂岩，饱和状态下单轴抗压强度20－31.5MPa；顶板管理方法为全部陷落式。
矿区已采煤层为A4煤层，开采水平+886－+918m,采空区顶板埋深12-53m，已有采空区面积0.4182Km2,已有塌陷面积0.0129Km2。
矿区续建并投产后，拟开采水平为+876－+918m，采空区中A7、 A6、 A4煤层群采空区顶板埋深11-52m，A3煤层采空区顶板埋深25-37m，最终形成采空区面积1.9587Km2（包括已有采空区面积0.4182Km2）。
塌陷预测公式采用《固体矿（井工、露天）建设工程安全设施设计审查标准》推荐的缓倾斜、较硬岩层计算公式(塌陷预测示意剖面见图1、图2、图3，预测剖面来自勘探剖面；本矿岩层顶板、底板、
端部移动角为65°)。 H冒＝4M；
H裂= ；
H冒－冒落带高度；
H裂－顶板岩层导水裂隙带高度（m）； M－矿层采厚或厚度，取最大厚度（m）；
M＝累计厚度（m），无采动影响取本煤层厚度，有采动影响取影响煤层之和； n－煤层分层数，无采动影响取1，有采动影响取影响煤层层数之和，计算结果见表1。
采空区引发地面塌陷的可能性及可能塌陷的面积：
A7、 A6、 A4煤层距离较近，三层煤组成的煤层群采空区顶板埋深11-52m小于A4煤层导水裂隙带最大高度73.2m；
A3煤层距A7、A6、A4三煤层组成的煤层群较远，当开采A3煤层中与煤层群不重叠的部分时，形成的采空区顶板埋深25-37m小于导水裂隙带最大高度38m。
上述采空区顶板埋深小于导水裂隙带最大高度、顶板管理方法为全部陷落式、采煤方法爆破落煤采煤法，因此采空区顶板崩落的垂向影响范围可能达到地表，导致地表岩土塌落形成地面塌陷（从地质勘探剖面可以看出预测地面塌陷范围内导水裂隙带高度已上升到地面），将剖面图中地面塌陷的范围在平面图上圈定后，其面积为2.05km2（图4）。
参考文献：
[1]《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（煤炭工业出版社2000年6月第一版）；[2]《煤矿（井工、露天）建设工程安全设施设计审查标准》（国家煤矿安全监察局编制）。 （作者单位：新疆煤炭设计研究院有限责任公司)
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