地表塌陷影响评价

6 地表沉陷影响评价

煤炭开采最显著的特征是地表塌陷及其对生态的影响。主要表现在对地表形态、土地资源及农田、地面建筑、铁路公路、地下水、地表水、水土流失、滑坡及井田内的植被破坏等方面的影响。

地表沉陷的预测计算按煤炭工业三下采煤规程中规定的概率积分模式进行预测和评价。

6.1 地表沉陷的预测方法及模式

根据井田地质、煤层赋存条件、采煤方法等开采技术条件，以及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中所列预计方法，本次评价采用概率积分法进行地表变形预测。

概率积分法预测模式如下：

（1）白羊岭煤矿井田煤层为缓倾斜煤层，对主剖面地表移动变形，充分采动时按下面公式计算：

下沉：()()

⎰∞

--=

r

x

mm d cm

e

M x W π

λλπ

2

倾斜：()()m mm e r

W x i r x cm

/2

⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=π

曲率：()()

⎪⎪⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛-=-⎪⎭⎫

⎝⎛-m e r x r W x K r x cm /102322

ππ 水平移动：()mm e

w b x U r x cm 2

)(⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⋅⋅=π

水平变形：()()m m m e r x r W b x r x cm /22

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-⋅

=⎪⎭

⎫ ⎝⎛-ππε

（2）非充分采动时按下面公式计算：

下沉：()m m d e m m d e M x W r

x

r x cm ⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=⎰⎰∞

-∞

--

--ππ

λλλλπ12

2

)

()( 倾斜：()()m m m e

e r W x i r x r x cm /2

2

1⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛-=

⎪

⎭⎫ ⎝

⎛--⎪⎭

⎫

⎝⎛ππ

曲率：()()m e

r

L X e

r x r W x K r x r x cm /102322

2

-⎪

⎭⎫ ⎝

⎛

-⎪⎭

⎫ ⎝

⎛

-⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛----=ππ

π

水平移动：()m m e

e W b x U r x r x cm ⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛-⋅=⎪

⎭⎫ ⎝

⎛--⎪⎭

⎫ ⎝

⎛-2

2

1)(ππ

水平变形：()m m m e

r

L X e r x r W x K r x r x cm /2)(2

2

2⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛----=⎪

⎭⎫ ⎝

⎛

-⎪⎭

⎫ ⎝⎛-ππ

π （3）在计算倾向主剖面，公式同上，仅需以Y 代X ，以rl(或r2)代r 即可。 （4

最大下沉值：W cm =m ·q ·cos α(mm)

最大倾斜值：)/(m mm r

W i cm

cm = 最大曲率值： ()

m r W K cm cm /1052.13

2

-±=

最大水平移动值：U cm =b ·w cm (mm) 最大水平变形值：()m mm r

W b cm

cm

/52.1∙±=ε 6.2 参数选取

白羊岭煤矿井田位于沁水煤田东南边缘，井田地层总体上为倾向西北的单斜构造，煤层倾角2～10°。因无概率积分法中所需的地表移动变形基本参数，本评价根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（以下简称《开采规程》）推荐的阳泉地区地表移动基本

参数。确定的地表移动变形参数见表6-2-1。

6.3 机械化升级改造工程地表沉陷预测结果

6.3.1地表下沉、移动与变形最大值预测结果

根据煤层埋深情况，选取160m—600m的采深进行计算。根据上述各参数计算得到的地表下沉、移动与变形最大值见表6-3-1。

由表6-3-1可见，各煤层开采后平均最大下沉值随煤层厚度的变化在0mm～3429.40mm之间；平均最大倾斜值随煤层厚度和采深不同在0mm/m～49.30mm/m之间变化；平均最大曲率值随煤层厚度和采深不同在0～1.08（10-3/m）之间变化；水平移动最大值的平均值在0mm～857.35mm之间；最大水平变形平均值随煤层厚度和采深不同在0～18.73mm/m之间变化。

6.3.2地表沉陷程度和影响范围预测结果

根据敏感目标的分布情况，选取全井田范围煤层进行预测计算。

地表沉陷影响范围受煤层厚度、上覆岩层的厚度、岩性、移动角和边界角影响。根据本井田的地质特征及开采条件估算的相关参数计算的15号煤层地表沉陷等值线图如图6-1所示。

由图6-1可见，煤矿开采后总沉陷面积为845.39万m2，其中沉陷值在3400mm以上的面积为248.39万m2。沉陷区域超出井田北部边界最远49m，超出井田西部边界最远32m，超出井田南部边界最远25m，超出

井田东部边界42m。