1.1 研究背景与意义
煤层开采会造成采空区上覆岩层的垮落、断裂、离层、移动变形等破坏,并传递到地表,使地面发生沉降,产生一定的采动损害。该过程不但破坏地面建(构)筑物,同时易造成大面积农田损毁、地下水运移规律改变、水土流失加剧、荒漠化程度提高等灾害。地表开采沉陷的移动变形规律与煤层赋存条件、上覆岩层结构有关。因此,各矿区的覆岩与地表移动规律及有关开采沉陷参数具有地区特征,为更加准确的掌握当地矿区的地表移动变形规律,最好的办法就是在研究矿区内开展地表岩移观测工作,根据实测数据反演分析地表移动变形参数以及概率积分预测参数,并以此指导矿山地表采动损害的防治工作。因此,掌握更加准确的地表移动变形规律,对于分析本矿区的采动损害意义重大,特别是对于分析采煤工作面上方地表的建(构)筑物的采动损害程度具有重要的科学参考价值和实际意义。
镇城底矿隶属于山西西山煤电股份有限公司。该矿矿井于1983年1月开工建设,1986年11月正式投产,设计生产能力150万t/a,2013年重新核定生产能力为190万t/a。井田面积23.8396km2,批准开采高程660.00~1120.00m。目前,该矿正在开采22618工作面,工作面上方地表距离开切眼1300m左右有正在运行的皮带运输走廊及其机头。根据开采沉陷的一般规律可知,该工作面开采到皮带运输走廊及其机头处将会对其产生采动损害。
镇城底矿位于黄土沟壑山区,地质条件特殊。尽管早期获得了部分该类矿区浅埋煤层开采引起的地表沉陷规律,但目前采深均相对较深,对于该新地质采矿条件下的地表移动变形规律,国内外相关研究非常少见。为准确掌握该黄土沟壑山区地表开采沉陷规律,评估开采沉陷对皮带运输走廊及其附属建(构)筑物的采动损害影响,以镇城底矿22618工作面开采为工程背景,开展了黄土沟壑山区地表开采沉陷规律及其对建(构)筑物采动损害研究。