巖移觀測工作過程簡介

1、word 1 / 9 第一節(jié)煤礦地表巖移觀測點與觀測線設(shè)計一、參數(shù)取值由于煤礦過去未開展過巖移工作，沒有地表移動各項參數(shù)，因此采用類比的方法取用各參數(shù)。 該煤系地層上覆巖性可定為中硬，參照煤礦測量手冊 取定各參數(shù)如下：走向移動角： =550上山移動角： =550下山移動角： =550 最大下沉角：松散層移動角： =450 煤層移動角的修正值：=200 為煤層傾角二、平面位置設(shè)計 1 、走向觀測線的設(shè)計根據(jù)最大下沉值，在傾向主斷面上確定出地表最大下沉點，通過該點沿礦體走向做剖面線，即得到走向觀測線平面位置， 并且依據(jù)移動角值確定開采影響X圍的邊界點。工作面地表巖移觀測站沿走向布設(shè)一條觀測線。 2

2、 、傾向觀測線的設(shè)計傾向觀測線位于主斷面內(nèi)，和走向觀測線垂直，在走向主斷面圖上自開切眼用( -) 角和角向工作面推進方向劃線交地表于E 點，傾向線必須在工作面推進方向上超過 E點的位置。觀測站布設(shè)兩條傾向觀測線。 3 、觀測線的長度設(shè)計觀測線的長度應(yīng)保證兩端半條觀測線時為一端超出采動影響X圍，以便建立觀測線控制點和測定采動影響邊界。設(shè)站時移動盆地邊界是根據(jù)地質(zhì)采礦條件類似的其它礦區(qū)的沉陷參數(shù)類比確定的。設(shè)置走向觀測線的具體做法：自開切眼向工作面推進方向，以角值( -)劃線與基巖和松散層交接面相交，再從交點以角劃線與地表相交于H點。H點便是不受鄰區(qū)開采影響的點。在工作面停采線處，向工作面外側(cè)用(

3、 - ) 角劃線與基巖和松散層的交接面相交于一點，再從此交點用角劃線與地表相交于F 點。在 HF方向上設(shè)走向觀測線。要求走向觀測線和傾斜觀測線垂直、 相交，并稍微超過交點一段距離得G點G點不得超過 E點，HF便是走向觀測線的工作長度，如圖2。走向觀測線長度HF按下式計算：lctghHctgHF)()(220式中： h表土層厚度H0采深l工作面走向長度word 2 / 9 工作面觀測站沿走向布設(shè)一條觀測線長約1000m 。傾斜觀測的長度是在移動盆地主斷面上確定的。具體方法是： 自采區(qū)的上、 下邊界分別以( -) 和( - ) 劃線與基巖和松散層交接相交， 再從交點以角劃線交于地表A、B點，AB即

4、為傾斜觀測線和工作長度。如圖3。走向主斷面圖 (2) 傾向主斷面圖 (3) AB段的長度可按下式計算：AB=2hctg+(H1-h)ctg(- )+(H2-h)ctg(- )+Lcos式中： L 工作面的傾斜長度， 下山移動角與其修正值；，上山移動角與其修正值；H1，H2分別為采區(qū)下邊界和上邊界的開采深度。觀測站布設(shè)一條傾向觀測線長約600m 。共布設(shè)兩條傾向觀測線。 4 、控制點與工作測點設(shè)計為了確保觀測成果的可靠性，觀測站的控制點應(yīng)布設(shè)在地表不受采動影響的穩(wěn)定區(qū)域，由于本次采用 GPS-RTK 技術(shù)觀測，觀測的基準點布置在工廣內(nèi)的GPS 點上。為了確保觀測成果的可靠性，觀測站的控制點應(yīng)布設(shè)

5、在地表不受采動影響的穩(wěn)定區(qū)域，控制點與相鄰工作測點之間的距離；可在50100mX圍內(nèi)選定。工作測點之間的距離，可以根據(jù)采區(qū)的平均開采深度來定，如表2所示。開采深度與工作點間距關(guān)系表(2) 開采深度 (m) 點間距離 m 開采深度 (m) 點間距離 m 300 25 100-200 15 word 3 / 9 控制點間的距離， 在一條傾向觀測線和走向觀測線的兩端設(shè)置邊長為50m的控制點。將工作測點間距離布置為25m 。工作面測點埋點， 考慮到賠償經(jīng)費問題以與村民的心理承受能力，本觀測站的觀測點間距本著盡量縮短的原如此，將點位選擇在路旁，水溝與田垅上。共布設(shè)約70 個測點。工作面地表巖移觀測站的布

6、設(shè)如圖(4) 所示。工作測點的編號， 傾斜觀測線按自下而上的方向順序編號，走向觀測線按工作面推進方向順序編號。在測點制作方面，采用0.5m 高的矩形的水泥樁，并且再開采過程中，通過當?shù)剞r(nóng)民來保護埋設(shè)的測樁 。三、觀測站的標定在觀測設(shè)計圖上量取計算各觀測線控制點與交叉點坐標，解算出標定參數(shù)即角度，距離。在觀測站測點與測線控制點標設(shè)時，采用礦內(nèi)GPS 控制點“程寺南為起始點，“程寺南至“李樓南為起始方向，采用尼康530 型全站儀，用極坐標法標設(shè)出各測線控制點與交叉點，然后在測線上依照實地情況選擇設(shè)點。第二節(jié)工作面地表巖移觀測工作地表移動觀測的根本內(nèi)容是： 在采動過程中， 定期地、重復(fù)地測定觀測線上

7、各測點在不同時期內(nèi)空間位置變化。地表移動觀測工作可分為：觀測站的連接測量，全面觀測，單獨進展水準測量，地表破壞的測定和編錄。一、工作面地表巖移觀測方案的選擇由于實時動態(tài) GPS( 即 GPS-RTK) 技術(shù)的出現(xiàn)，使開展該項變形測量工作成為現(xiàn)實。 GPS-RTK技術(shù)的根本方法為：將兩臺GPS 接收機分別置于兩固定點上，進展一段時間觀測，獲得坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后保持一點的接收機不動， 作為基準點， 另一臺接收機放于行駛在水中的船上，觀測各監(jiān)測點坐標 X,Y,Z ，由多期觀測數(shù)據(jù)分析地表移動規(guī)律。其精度如下：mx15 ，m615 ，mz20 。由此可見，其平面觀測精度與全站儀觀測精度相當，而高程觀測

8、精度比水準測量精度要低，由于礦山開采引起地表移動屬于大變形，GPS-RTK 監(jiān)測精度能夠滿足確定地表移動與變形規(guī)律與求巖移參數(shù)的要求。 在觀測中使用美國 Trimble 公司生產(chǎn)的先進的GPS-RTK 接收機，以提高 GPS-RTK 觀測精度。二、測量過程由于地表移動觀測水域的特殊性，觀測安排大體如下，采前與采后進展GPS-RTK 觀測，在地表移動活躍期進展一周的地表移動GPS-RTK 連續(xù)觀測。并進展屢次GPS-RTK 日常觀測，以保證該項巖移觀測的研究項目完成。 1、連接測量在井下未采動前或觀測點未采動影響前，為了確定觀測站與開采工作面word 4 / 9 之間的相互位置關(guān)系，首先需要測定

9、各控制點的坐標。本次連接采用礦GPS點為起始點與起始方向，尼康 530 型全站儀一次測至工作面觀測線的控制點上。 2、全面觀測為了準確地確定工作測點在地表開始前的空間位置，在連測后，地表開始移動之前，應(yīng)進展全面觀測。全面觀測的內(nèi)容包括：測定各測點的平面位置和高程，各測點的距離，各測點偏離方向的距離，記錄地表原有的破壞狀況，并作出素描。1、高程測量在確認觀測站控制點未遭碰動，其高程值沒有變化的前提下，可直接從觀測站控制點開始進展水準測量。所布設(shè)的走向觀測線的兩端和傾向觀測線兩端設(shè)有控制點，水準測量應(yīng)附合到兩端的控制點上。高程測量S3型水準儀配合紅黑面尺按四等水準的測量規(guī)X要求采用附合水準路線進展

10、觀測的。2、平面位置測量水平角觀測與距離測量按級導(dǎo)線規(guī)X要求 , 采用日本尼康廠生產(chǎn)的DTM830 觀測一個測回, 允許閉合差 10n。傾角觀測一測回。 3、日常觀測工作所謂日常觀測工作，指的是首次和末次全面觀測之間適當增加的水準測量工作。首先，為判定地表是否開始移動，在回采工作面推進一定距離相當于0后，在預(yù)計可能首先移動的地區(qū)內(nèi)，選擇幾個測點，在短期的時間間隔內(nèi)進展屢次水準測量，以便與時發(fā)現(xiàn)測點下沉的趨勢，確定地表開始移動的時間。開采過程中，仍需要進展日常觀測工作，即重復(fù)進展水準測量，重復(fù)測量的時間間隔視地表下沉的速度而定，一般是每隔3 個月觀測一次。地表移動全過程，按下沉速度劃分成三個時期

11、：1初始期： 50mm/ 月3衰退期： 50mm/ 月在地表移動活躍期，要進展加密水準測量，以便確定下沉的動態(tài)過程，同時，還經(jīng)常地進展巡視觀測，為確定地表動態(tài)移動與變形提供依據(jù)。根據(jù)煤礦觀測線垂直和平面變形觀測數(shù)據(jù)得到工作面開采地表移動變形值分布如下：1、走向線最大下沉值：1744mm 在 27 號點上mm/m 在 1718號點上最大曲率值：-0.275mm/m/m 在 20 號點附近最大水平移動：654 在 17 號點上mm/m 在 45邊上mm/m 在 2022邊上word 5 / 9 mm/d 在 18 號點2004年 4 月 18日2、傾向線最大下沉值：1626mm 在 22 號點上m

12、m/m 在 57 號點上mm/m 在 1112號點上mm/m/m 在 5 號點附近mm/m/m 在 10 號點附近最大水平移動：528mm 在 5 號點附近-429mm 在 10 號點附近mm/m 在 24 邊上mm/m 在 922邊上mm/d 在 10 號點在 2004 年 5 月 2 日由走向與傾向下沉曲線圖知各種角值如下：1、走向線走向綜合移動角： =69走向綜合邊界角：0=642、傾向線傾向上山綜合移動角：r=66傾向上山綜合邊界角：r0=61 傾向下山綜合移動角：?=65傾向下山綜合邊界角：?0=623、其他參數(shù)最大下沉角：=87走向充分采動角：=550走向拐點偏移距：S走=100m

13、=0.2H 偏向采空區(qū)內(nèi)傾向上山偏移距：S上=246H 偏向采空區(qū)內(nèi)傾向下山偏移距：S下=62m=0.14H 偏向采空區(qū)外第三節(jié)地表移動的特征參數(shù)一、起動距起動距通常是指地表開始下沉時工作面推進的距離。地表下沉是以觀測地點的下沉值達到 10mm 為標準。一般在初次采動時，起動距約為1/41/2H0H0為平均可采深度。起動距的大小主要和開采深度與巖石的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)煤礦工作面垂直成果表中的下沉值，并結(jié)合工作面地表移動觀測站平面圖，我們可得到每當工作面推進90m 左右時，地word 6 / 9 表上的測點下沉值達到10mm。由于該工作面的平均采深為431m，所以該礦的地表移動起動距約為 0

14、.21H。二、超前影響距和超前影響角在工作面的推進過程中，工作面前方的地表隨采動影響而下沉，這種現(xiàn)象稱為超前影響距。將工作面前方地表開始移動即下沉10mm的點與當時的工作面開采位置連線，此連線與水平線在與水平線在煤柱一側(cè)的夾角為超前影響角，用 w 表示。開始移動的點與工作面的水平距離稱為超前影響距。 假如超前影響距和開采深度， 便可計算超前影響角， 其公式為：)/(0Hlarctgw式中：l超前影響距離H0平均采深根據(jù)工作面垂直變形成果表中的下沉值表，并結(jié)合煤礦地表移動觀測站平面圖，我們可得到工作面前方 85m 看作為超前影響距。 該工作面的平均采深為431m，所以超前影響角w 可由下式求得：

15、)/(0Hlarctgw因此，該礦的超前影響距為85m，超前影響角為 79。三、最大下沉速度與其滯后距當?shù)乇磉_到充分采動后，在表下沉速度曲線上，最大下沉速度總是滯后于回采工作面一個固定距離，此固定距離稱為最大下沉速度滯后距，用L 表示。這種現(xiàn)象稱為最大下沉速度滯后現(xiàn)象。把地表最大下沉速度點與相應(yīng)的回采工作面開采位置連線，此連線和煤層水平線在采空區(qū)一側(cè)之夾角，稱為最大下沉速度滯后角，用表示，其公式為：)/(0HLarctg式中： L滯后距H0平均采深根據(jù)下沉速度表和煤礦工作面地表移動觀測站平面圖，當某點達到最大下沉速度時，工作面在該點前方 50m 左右。這里的 50m 就是最大下沉速度滯后距L。

16、所以就可以用下式計算最大下沉速度滯后角：)/(0HLarctg四、最大下沉速度煤礦工作面下沉速度值如表4所示。最大下沉速度與地表最大下沉值、開采深度、露巖性質(zhì)以與工作面推進速度有關(guān)，地表點最大下沉速度表示為：)/(0maxmaxdmmHVKWVwword 7 / 9 式中： K下沉速度系數(shù)； V 工作面推進速度， m/d H0平均開采深度， m ；Wmax 本工作面的地表最大下沉值，mm 五、下沉速度特征由走向下沉速度開展圖 14可見，隨著工作面向前推進，下沉速度最大值位置不斷的向前，這與地表移動一般規(guī)律是一致的。2004年 4 月達到該工作面地表移動最劇烈時期，下沉速度最大值位置并不隨工作面

17、推進而變化，而是隨著開采面積擴大，地表下沉速度增大。六、地表移動持續(xù)時間地表移動持續(xù)時間和活躍期主要與開采深度、工作面推進速度、覆巖性質(zhì)等有關(guān)，煤礦移動時間可按下式計算：CHT27總2)(09.05.10.2CHCHT活式中： T總總移動時間，月； T活活躍階段時間，月C工作面推進速度， m/ 月第四節(jié)一般巖移參數(shù)確實定一、下沉系數(shù)由最大下沉值的計算公式Wmax=mqcosa31nn可得： q= Wmax/ mcosa31nn式中： q下沉系數(shù)Wmax最大下沉值m 煤層厚度a煤層傾角1n 傾斜方向采動系數(shù)3n 走向方向采動系數(shù)所謂采動系數(shù)，就是采空區(qū)傾斜方向或走向方向的實際長度與地表達到充分采

18、動時，相應(yīng)方向上最小長度之比。采動系數(shù)的計算公式表式為：1n=1K(/1D0H ) 3n =2K (/3D0H ) 1n 傾斜方向的采動系數(shù)word 8 / 9 3n 走向方向的采動系數(shù)1D 采空區(qū)傾斜方向的實際長度3D 采空區(qū)走向方向的實際長度0H 平均采深1K 、2K 小于 1 的系數(shù)。煤礦的覆巖層為中硬偏軟巖層，1K 、2K 可取 0.8，采面采空區(qū)傾斜方向的實際長度為120m，走向的實際長度為732m，平均采深為 431m，可用上式計算得到的采動系數(shù)為：1n =0.22 3n =1(大于 1 時取 1) 采動系數(shù)1n =0.25，3n =1(大于 1 時取 1)，該面煤層厚度為 5m，煤層傾角為 12 ，實測最大下沉值為 1744mm 。下沉系數(shù)計算公式表式為: q= Wmax/ mcosa31nn所以，該礦的下沉系數(shù)為：0.76。二、水平移動系數(shù)由最大水平移動的計算公式0U =b0W 可推得：b=0U /0W式中：0U 最大水平移動值0W 最大下沉值b水平移動系數(shù)利用水平變形成果表中的水平移動值表和垂直變形成果表中的下沉值表，我們可分析得到