３０ 东挺晨斜技 ２０１１年第１期 深厚表土层下煤层开采对地表塌陷积水影响 岳文康 （淮南矿业集团潘北矿，安徽淮南２３２０００） 摘要研究大倾角煤层开采对地面塌陷积水影响，可以提前预测影响范围和程度，对提前做好塌陷搬迁，保持矿区稳定，促进企业和谐发展 具有重要的意义。 关键词塌陷 积水影响 预测 中国分类号ＴＤ７４５ ．１ 文献标识码Ｂ Ｕｎｄｅｒ ｄｅｅｐ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｏｉｌ ｌｅｖｅｌ ｃｏａｌ ｂｅｄ ｍｉｎｉｎｇ ｔｏ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｙｕｅ Ｗｅｎｋａｎｇ （Ｐａｎｂｅｉ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ，Ｈｕａｉｎａｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｈｕａｉｎａｎ ２３２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ ｃｏａｌ ｂｅｄ ｍｉｎｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｌｌ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ．ｍａｙ ｆｏｒｅｃａｓｔ ａｈｅａｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｉｌｆｎｕｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ，ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｒｅｌｏｃａｔｉｏｎ ａｈｅａｄ ｏｆ ｔｉｍｅ，ｍａｉｎｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｃｃｏｒｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｖｉｔａｌ ｓｉｇｎｉｉｆ． ￣ｌｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｗａｔｅｒ ｉＭＰａｃｔ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ １ 工程概况 表下沉，逐渐形成以采空区为中心的沉降漏斗，导致采 空区上方地表形成积水区。实际观测表明该区域的地 淮南矿业集团潘北煤矿是一座年设计生产能力为 表塌陷积水与大气降雨的直接或间接补给关联不大， ２４０万ｔ的特大型现代化矿井，矿井首采面ｌ１１１（，３）位 具有速度快、积水面积大的显著特点。造成潘北矿区 于矿井－４９０ｍ水平，该面全长１３００余ｍ，煤层倾角在 独特的由于采动而导致的地表及矿区环境损害。根据 ２５—４０。之间，属大倾角煤层开采，采煤方式为综合机 ２００８年３月２０日裂缝调查结果，自２００８年２月起当 械化开采。区内新生界松散层沉积较厚，平均厚度为 工作面推进２００ｍ左右地面开始出现大面积积水，据当 ３４５ｍ，土性复杂。该区松散层属第四系松散层，可分 地农民反映２００８年２月９日，农民机水井发现抽不出 为上、中、下三个含水层（组），其下部含水层直接覆盖 水来，很显然与采煤塌陷地大面积积水有关。 于煤系地层之上。其富水程度在不同地区差异较大， 潘北矿１１１１（３）工作面开采显现的这种环境工程 直接影响浅部煤层的开采。 地质现象，是小区域现象还是普遍现象，现在还很难下 ２塌陷区地质条件和积水变化 结论。但是仅就积水特征来分析，这种现象在今后的 新采区采矿活动中可能还会出现。而采煤塌陷区大面 与我国第四纪堆积物特点相对应，潘北矿区范围 积积水可造成其积水区范围内的土地和房屋淹没，对 内的第四纪堆积物的空隙主要也是相互连通的孑Ｌ隙， 地面建筑、农作物、林木以及人民生产、生活、生命安全 孔隙水就存在于这些孔隙中。粘性土层及亚沙土层中 等矿区生态环境和社会安定团结均造成严重损害。 的孔隙微小，渗透性很弱，构成了第四系松散沉积层的 ３参数求取 隔水层或弱隔水层，与之相问出现的砂性土则形成了 第四系沉积层的含水层。沉积层的成因类型有坡积 根据观测资料分析：当工作面推进１２０ｍ，地表最 土、洪积土、冲积土。平原发育多层具有一定给水能力 大下沉达１．２ｍ，地表开始出现积水，在采空区上方形 的孔隙含水层，其中中深部甚至某些上部含水层都具 成形状近似为椭圆形的积水区，积水面积约为１３—１ 有明显的承压性和补给、泾流、排泄条件。 煤层采空水平面积的１．７倍，且积水区随着工作面推 潘北矿区工作面上方地表向下累深２３ｍ为弱含水 进逐渐扩大。 组，距地表８ｍ以上为土黄或灰黄砂质粘土，多气孔、虫 为了评价潘北矿地表积水带来的地表损害，反映 穴植根，加大量砂姜，含有沙砾。该含水层属孔隙潜水 积水区范围随工作面推进的变化关系，现引入塌陷区 一半承压水，受大气降水及地表水渗透补给，富水性较 积水边界角的概念：地表积水区边缘至工作面开采边 弱。当地下煤层采出后，由于顶板的冒落造成局部地 界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角，称之为积水边 界角。根据多个工作面推进位置（如当工作面开采长 ・收稿日期：２０１０—０７—１９ 度达２８０ｍ（０．６倍的平均采深时），此时地表下沉达 作者简介：岳文康（１９５７一），男，工程师，现为淮南矿业集团潘北 ０．７ｍ）与地面积水边界之间的关系，分析求得：走向方 矿地质测量科副科长。 ２０１ １年第１期 东瞧差舛ｌ枝 ３１ 煤矿井下机车运输控制系统的应用 周心刚，曲孟冬 （山东龙矿集团梁家煤矿，山东龙口２６５７００） 摘要该文介绍了粱家煤矿井下运输生产现状，提出实施井下机车运输控制系统的必要性及技术设计、推广应用所产生的效益。 关键词 井下机车运输 集中控制 安全监控 中图分类号 １＂Ｄ５２４ 文献标识码Ｂ 龙矿集团梁家煤矿井下运输大巷长度３７００ｍ，巷 道断面４．４ｍ，采用８台ｌＯｔ架线电机车双轨运输方式， 矿井机车运输控制系统在井下运输大巷中应用后，可 和故障设备位置。 （３）管理计算机：备份运行数据，生成各种统计报 表。维护人员可随时对现场所有设备进行检测，可在 不影响系统工作的情况下进行设备维护工作。 （４）智能通讯器：实现主控机与远地控制分站的 数据通讯，并用安全栅将现场与主控机相隔离。从通 讯器面板的指示灯可直接观测到通讯站与主控机、各 网络远地控制分站的通讯状况，可以此直接进行故障 定位，大大提高了维护工作效率。 １．２ 系统的功能 有效解决运输效率低、机车利用率低、机车抢行、列车 非正常占线、列车逆行、列车追尾、列车对行、列车超 速、轨道线路故障、无法开辟应急路线等安全隐患。 １ 系统技术设计 １．１ 系统的组成 系统主要由主控机、图形显示器、智能通讯器、调 度维护管理机、通讯站、控制分站、电源箱、收讯机、发 讯机、转辙机和计轴器等设备组成。 （１）可视化监测功能：以汉字、模拟图和表格等形 式实时显示列车位置、车号、运行方向、矿车数量、信号 （１）主控计算机：采用Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００操作界面，可 自动调度指挥列车运行，也可进行人工干预。系统管 理员可通过该机输入、修改调度方案及其它系统参数。 （２）图形显示器：模拟显示所控区域道岔分布图， 并在图上显示列车占用情况，车行方向；显示车号、信 号机状态、道岔位置、过轴点；显示系统设备分布位置 ＋收稿日期：２０１０—０７—１９ 机状态、道岔位置和区段占用等运行状态。 （２）调度功能：控制方式分为集中、自动和手动３ 种控制方式。可以按当班调度员指定的运行计划，自 动地指挥列车安全运行；也可以由调度员视列车运行 情况随时分区段和进路调度车辆。 （３）故障诊断功能：能随时反映系统内设备和传 感器的工作状态，能自动进行故障诊断并完成报警、处 理或告警后由值班人员处理。 作者简介：周心刚（１９６９一），男，毕业于山东科技大学，现任梁家 煤矿常务副矿长。 向塌陷积水边界角＆＝９８。，上山方向积水边界角ｙｓ＝ ８５。，下山方向积水边界角 ＝７７。。 ４塌陷积水的预测方法 可采用以下两种方法：一是采用预测法，根据煤层走 向和倾向开采边界位置分别用上面求出的塌陷积水角可 预测工作面开采导致的地表积水范围。二是根据潘北矿 复垦及征迁工作有关问题的意见”规定：“塌陷深度在 １．５ｍ（含１．５ｍ）且非常年积水的土地作为复垦区，超 过Ｉ．５ｍ的作为征用区”。就是说，一般矿区塌陷深度 超过１．５ｍ才作为常年积水区考虑其环境治理方案。 目前尚不知道潘北矿井采动引起的地表积水是否具有 独特的环境特征，希望兄弟矿区能提供资料，以便于进 一步研究， 水面高程测量成果以及观测站观测成果综合分析采用地 表下沉预计的方法，在地形图上绘制出下沉７００ｍｍ的等 值线，该等值线所圈定的面积即为，ｙ，ＴＲ范围。 ５问题及结论 采矿引起的相应地表出现大面积积水将可能会是 矿井头等重要的环境因素，项目在观测和分析的基础 上引入塌陷区积水边界角的概念，对评价潘北矿地表 积水带来的地表损害，反映积水区范围随工作面推进 的变化关系是有益的。使用该法可以用来预测和评价 矿区未来开采区地表积水范围，提前安排相应治理措 施，这样对保证矿区和谐发展，促进企地关系都有很大 作用。 随着国家对采煤塌陷积水问题越来越重视，安徽 省皖政办［２００２］４４号文件“关于采煤塌陷地
