地表移動觀測站設(shè)計

1、目錄一、建立地表觀測站的目的2二、建立地表觀測站的目的2三、工作面地質(zhì)采礦條件23.1設(shè)站地區(qū)地質(zhì)采礦概況23.2地表移動參數(shù)2四、地表移動觀測站的設(shè)計34.1觀測站設(shè)計原則 34.2觀測線長度、位置的確定34.3確定觀測點(diǎn)間距、測點(diǎn)編號44.4控制點(diǎn)、觀測點(diǎn)的構(gòu)造及埋設(shè)方法設(shè)計7五、觀測站成果整理方法10六、移動和變形計算10七、繪圖工作12八、觀測成果整理12九、觀測站經(jīng)費(fèi)估算12一、建立地表觀測站的目的某礦 6200 工作面西部、西南部有后鮑店村、中鮑店村。為研究地下開采對 村莊的影響及地表移動變形規(guī)律和參數(shù)，擬在該礦 6200 工作面設(shè)置地表移動觀 測站，進(jìn)行地表移動觀測，通過觀測獲得

2、地表移動動態(tài)參數(shù)和角值參數(shù)，同時， 監(jiān)測地下開采對建筑物的影響。二、建立地表觀測站的目的1、由于國內(nèi)外對重復(fù)采動下的地表移動變形及對外建筑物的影響和破壞的研究 還很不充分， 所以本項(xiàng)目通過地表移動的觀測研究， 探尋重復(fù)采動條件下地表移 動變形的規(guī)律，對本礦區(qū)重復(fù)開采沉陷問題起到現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。2、綜合分析觀測資料，求取地表變形的角量參數(shù)及概率積分法預(yù)計參數(shù)。3、用實(shí)測的移動變形參數(shù)進(jìn)行建筑物、鐵路和水體下的保護(hù)煤柱設(shè)計，有效地 減少鐵路、建筑物、水體下壓煤量，并可以合理確定綜采工作面的尺寸，提高煤 炭采出率。4、減少和避免不必要的采礦糾紛，可進(jìn)行提前預(yù)測和防護(hù)措施，有利于保護(hù)人 身、財產(chǎn)安全。

3、三、工作面地質(zhì)采礦條件3.1 設(shè)站地區(qū)地質(zhì)采礦概況6200工作面位于六采區(qū)東北部， 是該采區(qū)設(shè)計開采 2 層煤的第一個工作面， 北部、東部分別為 3 煤的一采區(qū) 1308、1310、1312 采空區(qū)和二采區(qū) 2310、2311、 2312采空區(qū)及未開采區(qū)域， 南部、西部尚未開采。 6200 工作面基本沿走向布置， 為刀把型，走向長為623820m,傾斜寬為46129m,煤層厚度0.701.33 m 平均1.10m,煤層傾角419/6。，第四系平均厚度196.16m。工作面標(biāo)高為-233 -303m0 2煤與下伏3煤的層間距一般為21m 6200工作面上方地表地勢平坦， 標(biāo)高為 43m 左右,凍

4、土深度 0.4m。3.2 地表移動參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，求得本區(qū)域?qū)崪y地表移動參數(shù)為：走向移動角S =75°,上山 移動角丫 =750，下山移動角B =750-0.6 a，表土移動角© =450，充分采動角書1 = 書 2= 3=55°，最下沉角 B =90°-0.5 a四、地表移動觀測站的設(shè)計4.1觀測站設(shè)計原則為了能夠獲得準(zhǔn)確、可靠、有代表性的觀測資料，在觀測站設(shè)計中，應(yīng)遵循以下 原則：（1）觀測線應(yīng)設(shè)在地表移動盆地的主斷面上；（2）觀測線在觀測期間不受鄰近開采的影響；（3）觀測線的長度要大于地表移動盆地的范圍；（4）根據(jù)開采深度和設(shè)站目的，觀測線上的測

5、點(diǎn)應(yīng)有一定的密度；（5）觀測站的控制點(diǎn)要設(shè)在移動盆地范圍以外，埋設(shè)要牢固。在凍土地區(qū)，控 制點(diǎn)底面應(yīng)在凍土線0.5m以下。4.2觀測線長度、位置的確定觀測站共設(shè)三條觀測線理論圖如 4-1,其中走向兩條（E線和F線），傾向有 一條（G線）4-11）觀測線位置的確定1. 走向觀測線位置的確定走向觀測線到終采線的距離D應(yīng)為:Ho=（H1+H2） /2=311mD > O.7Ho =0.7*31仁 217.7m2. 傾斜觀測線的位置由于最大下沉角約為90。，所以傾斜觀測線應(yīng)從采空區(qū)中間穿過采區(qū)。2）觀測線長度的確定觀測長度因?yàn)槭艿綎|北部采區(qū)影響，無法用公式計算，則用CAD來直接量取長度。1. 傾

6、斜觀測線長度：G = 654.04m2. 走向觀測線長度：E = 490.18mF = 536.34m4.3確定觀測點(diǎn)間距、測點(diǎn)編號工作測點(diǎn)的外端點(diǎn)至控制點(diǎn)的距離及控制點(diǎn)間的距離為50100 m,根據(jù)情況設(shè)置為80m。由書中表6-2可知，開采深度平均為311m,所以，觀測點(diǎn)距離為 25m,根據(jù)量算三條觀測線的實(shí)際長度即每條線上的控制點(diǎn)數(shù)目、測點(diǎn)數(shù)目、測 點(diǎn)間距如下表：觀測線總長度控制點(diǎn)數(shù)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)測點(diǎn)總數(shù)傾向G654.0433033走向E490.1832023走向F536.3432225工作面的觀測站設(shè)計圖如下:4.4控制點(diǎn)、觀測點(diǎn)的構(gòu)造及埋設(shè)方法設(shè)計觀測站的每條觀測線兩端各設(shè)置一組（3個）固定

7、點(diǎn)（如條件不具備，也可 在一端設(shè)置一組三個固定點(diǎn)），固定點(diǎn)間距離為50m左右；固定點(diǎn)距采空區(qū)邊界 的水平距離應(yīng)大于0.7H（ H為開采深度）。觀測點(diǎn)布置在兩組固定點(diǎn)之間?？刂泣c(diǎn)標(biāo)石應(yīng)采用鋼筋混凝土預(yù)置標(biāo)樁或現(xiàn)場混凝土澆注標(biāo)樁，標(biāo)樁頂部中央應(yīng)有半球形標(biāo)志，標(biāo)樁的規(guī)格應(yīng)參照煤礦測量規(guī)程四等水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石要求 按規(guī)格制作（可使用一層標(biāo)石），其底部埋設(shè)深度應(yīng)低于當(dāng)?shù)貎鐾辽疃?2.5m。并 保證它和土層密實(shí)固結(jié)，以使測點(diǎn)和地表一起移動。測點(diǎn)標(biāo)志可在現(xiàn)場埋設(shè)，埋點(diǎn)時，在標(biāo)定的位置上挖一個直徑0.20.3m, 深度不小于0.6m的坑，用混凝土灌注，中間用1620mm的鐵桿作標(biāo)志，中間 頂部加工成球形刻十字細(xì)槽，

8、作為測點(diǎn)標(biāo)志的中心。在凍土地區(qū)，標(biāo)志澆灌深度 應(yīng)在凍土線以下0.5m左右，周圍填緊土石，以方測點(diǎn)受凍土影響?？刂泣c(diǎn)觀測點(diǎn)構(gòu)造圖：（1 ）水準(zhǔn)控制點(diǎn)采用混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石，如下圖1.（2）水準(zhǔn)變化監(jiān)測點(diǎn)采用混凝土普通水準(zhǔn)標(biāo)石，如下圖2所示。（3 ）控制網(wǎng)加密作為基本控制采用混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石，如圖1所示。圖1 混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石（單位 :mm）圖2 混凝土普通水準(zhǔn)標(biāo)石（單位： mm4.5觀測站與礦區(qū)控制網(wǎng)連接設(shè)計1.地表移動觀測站建立后即要進(jìn)行觀測， 在開采過程中不同的時間內(nèi)進(jìn)行不同的 觀測內(nèi)容，主要觀測時間及觀測列表如下：現(xiàn)測時間觀測內(nèi)容觀腳時間觀測內(nèi)容說葩后1訂F 1呂無與礦區(qū)挖制網(wǎng)連測地表

9、移動活駅期全面測量 水誰測量采動影詢前全面乳測 遛視迎呈垃表移初衰退朗水準(zhǔn)測臺地表移動利始齷水準(zhǔn)浹呈地表移動穩(wěn)罡旨全幣則呈2.地表移動觀測站觀測所使用的儀器及精度地表移動觀測站建立后，要分別進(jìn)行與觀測礦區(qū)控制網(wǎng)連測、全面觀測及 高精度的水準(zhǔn)測量等測量工作，測量工作采用常規(guī)的測量儀器及方法進(jìn)行， 擬使儀誥名稱儀器等級塑號儀器希度踞呈內(nèi)容全站儀DTM532C測角需度鉀測羽精度2un<2ppjn與礦區(qū)控制網(wǎng)連測空面測呈水準(zhǔn)儀DS=lKm往返術(shù)椎測量希度3腫遜視測量水準(zhǔn)儀DSi1畑征返水準(zhǔn)測呈精廈Imo水準(zhǔn)測呈GPS至少雙頻三臺套臚態(tài)平-面精疫5imn+lppa般慮島翟精度Icin+lppiii

10、與礦區(qū)控制網(wǎng)謹(jǐn)測仝面測雖用的儀器及測量內(nèi)容如下表：3. 地表移動觀測站連測、觀測的方法及要求的精度地表移動觀測的基本內(nèi)容是：在采動過程中定期地、重復(fù)地測定觀測線 上各測點(diǎn)在不同時期內(nèi)空間位置的變化。地表移動觀測站的觀測工作分為：觀測 站的連接測量，全面觀測，單獨(dú)進(jìn)行的水準(zhǔn)測量，地表破壞的測定和編錄。 在觀測點(diǎn)埋好1015天，點(diǎn)位固結(jié)之后，進(jìn)行觀測。觀測工作包括下列內(nèi)容：1連接測量在觀測站地區(qū)被采動之前，為了確定觀測站與開采工作面之間的相互位置關(guān) 系，應(yīng)在觀測站的某一個控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間進(jìn)行測量，以確定這個控制點(diǎn)的平面位置和高程，然后再根據(jù)它來測定其余的控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)的平面位置。根據(jù)礦區(qū)地

11、面控制網(wǎng)和觀測站位置及其地形情況， 按照規(guī)程對四等點(diǎn)的 測量要求，用插點(diǎn)或敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線的方法，測定觀測線交點(diǎn)或一個控制點(diǎn)的平 面坐標(biāo)和高程，其余控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)可按四等導(dǎo)線測角方法所測得時角度和觀 測線邊長丈量的結(jié)果求得。如果觀測線僅在一端埋設(shè)控制點(diǎn)，應(yīng)在每個控制點(diǎn)上 用精度不低于2的經(jīng)緯儀或全站儀，以四個測回與三角點(diǎn)或固定目標(biāo)連測方 向。如采用GPS進(jìn)行觀測，用不少于三臺套的靜態(tài) GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)測量， 按規(guī)程規(guī)定的C級網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施測。高程連測在礦區(qū)水準(zhǔn)點(diǎn)至觀測站附近的水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量， 再由水準(zhǔn) 點(diǎn)測定觀測站控制點(diǎn)的高程。如礦區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)距觀測站較近時，也可由水準(zhǔn)基點(diǎn) 直接和

12、觀測站連測，高程連測以不低于三等水準(zhǔn)測量的精度要求進(jìn)行。平面連接控制點(diǎn)的平面位置采用 D級GPS或全站儀導(dǎo)線控制，點(diǎn)位誤差不得大 于7mm全站儀導(dǎo)線布置如圖所示。高程連接由A、B、C點(diǎn)分別向觀測線控制點(diǎn)引測三等水準(zhǔn)，形成附合水準(zhǔn)網(wǎng), 如圖所示。觀測站連接測量成果的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法和常規(guī)方法一樣，最終求出 觀測站各控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。野外數(shù)據(jù)采集工作包括全面觀測和加 密水準(zhǔn)測量兩大部分，內(nèi)業(yè)均采用嚴(yán)密平差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2 .全面觀測為了準(zhǔn)確地確定工作測點(diǎn)在地表移動開始前的空間位置，在于礦區(qū)控制網(wǎng)連測后、地表開始移動之前，應(yīng)對地表觀測站的全部測點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行兩次全面觀測， 兩次觀測的時間間隔不超過

13、5天。全面觀測的內(nèi)容，包括測定各測點(diǎn)的平面位置 和高程，各測點(diǎn)間的距離等。獨(dú)立進(jìn)行的兩次全面觀測，兩次測得的同一點(diǎn)高程差不大于 10m m、同一 邊的長度差不大于4mm時，取平均值作為觀測站的原始觀測（又稱為初次觀測） 數(shù)據(jù)。同時，按實(shí)測數(shù)據(jù)將各測點(diǎn)展繪到觀測站設(shè)計平面圖上。在地表穩(wěn)定后，要進(jìn)行最后一次全面觀測，地表移動穩(wěn)定的標(biāo)志是：連續(xù)6個月 觀測地表各點(diǎn)的累計下沉值均小于 30mm。3 .日常觀測工作日常觀測工作，指的是首次和末次全面觀測之間適當(dāng)增加的水準(zhǔn)測量工作， 為判定地表是否已開始移動，在回采工作面推進(jìn)一定距離 （相當(dāng)于0.20.5平均 開采深度0H）后，在預(yù)計可能首先移動的地區(qū)，選

14、擇幾個工作測點(diǎn)，每隔幾天用 DS3型進(jìn)行一次水準(zhǔn)測量，按等外水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)測點(diǎn)的累計下沉 量大于10mm時，即認(rèn)為地表已經(jīng)開始移動。在移動過程中，要進(jìn)行日常觀測工作，即重復(fù)進(jìn)行水準(zhǔn)測量。重復(fù)水準(zhǔn)測量 的時間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔半個月觀測一次。在移動的活 躍階段，還應(yīng)在下沉較大的區(qū)段，增加水準(zhǔn)觀測次數(shù)。采動過程中的水準(zhǔn)觀測，可用單程的符合水準(zhǔn)或水準(zhǔn)支線的往返測量， 施測 按四等水準(zhǔn)測量的精度要求進(jìn)行。在采動過程中，不僅要及時地記錄和描述地表出現(xiàn)的裂縫，塌陷的形態(tài)和時 間，還要記載每次觀測時的相應(yīng)工作面位置、實(shí)際采出厚度、工作面推進(jìn)速度、 頂板陷落情況、煤層產(chǎn)狀、地質(zhì)

15、構(gòu)造、水文條件等有關(guān)情況。為了保證所獲得觀 測資料的準(zhǔn)確性，觀測站的各項(xiàng)觀測應(yīng)在盡量短的時間內(nèi)完成， 特別是在移動活 躍階段，水準(zhǔn)測量必須在一天內(nèi)完成，并力爭做到高程測量和平面測量同時進(jìn)行。 觀測成果的整理方法與分析步驟，所要獲得的成果五、觀測站成果整理方法野外手簿的檢查 每次觀測后應(yīng)及時進(jìn)行檢查。如發(fā)現(xiàn)粗差或超限，應(yīng)及時重 測，直到全部觀測數(shù)據(jù)符合要求為止。各點(diǎn)高程計算 先進(jìn)行平差，然后計算高程，并將所得的各點(diǎn)的高程填入綜合 計算表中。計算各點(diǎn)間沿觀測線方向的水平距離 由實(shí)測數(shù)據(jù)加入各種距離改正后求得。六、移動和變形計算觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過整理改正后，便可計算測線上各測點(diǎn)和各測點(diǎn)間和移動和變形。 移

16、 動和變形主要包括：各點(diǎn)的下沉和水平移動，相鄰兩測點(diǎn)間的傾斜和水平變形， 相鄰兩段（或相鄰三點(diǎn)）的曲率變形，觀測點(diǎn)的下沉等。各移動和變形值按下式 計算：1）m次觀測時n點(diǎn)的下沉：吧二m加一L mm式中Wn地表n點(diǎn)的下沉值；HnO、Hnm分別表示地表n點(diǎn)在首次和m次觀測時的高程相鄰兩點(diǎn)的傾斜：式中Wn+1、Wn分別為地表點(diǎn)n +1、n號點(diǎn)的下沉值;1n ln+1分地表n至n+1號點(diǎn)間的水平距離。3) n號附近的曲率，即n-1號點(diǎn)至n+1號點(diǎn)之間的曲率:mm/m式中in-1n 、inn+1分別表示n+1號點(diǎn)至n號點(diǎn)和n號點(diǎn)至n-1號點(diǎn)的傾斜;4)n號點(diǎn)的水平移動Um=L-L, nun式中Um地表n

17、點(diǎn)的水平移動；Lnm、Ln0分別表示首次觀測和 m次觀測時地表n點(diǎn)至觀測線 控制點(diǎn)間的水平距離，用點(diǎn)間距累加求得。n號點(diǎn)至1 n號點(diǎn)間的水平變形I'Mb , mni/m 或 10"1，地表移每次觀測之后均應(yīng)及時地進(jìn)行移動和變形計算，計算數(shù)字的取位可參考下表 動、變形綜合成果整理表如下表2：表1地表移動和變形計算計算數(shù)字的取位名稱下沉W(mm)水平移動U(mm)傾斜I(mm/m)水平變形E( mm/m曲率3K(10-)橫向水平移動U' (mm)下沉速度V(mm/d)取位110.10.10.0110.1表2地表移動、變形綜合成果整理測占八、 編 號標(biāo)咼下沉mm下沉差mm傾

18、斜mm/m傾斜 變化 mm/m曲率10-3線段線段長(m)水平變形水平移動mm第一 次觀 測第n次觀 測第一 次觀 測第 n次觀測絕對值mm相 對 值mm七、繪圖工作根據(jù)每次觀測的計算結(jié)果繪制曲線圖，由這種曲線圖能夠清楚地看出沿觀測 線（主斷面）的地表移動和變形的分布特征及其發(fā)展過程。繪制移動和變形曲線圖時，選擇豎直比例尺的原則是：使繪制的曲線能清楚的反映出移動和變形的分 布規(guī)律，并便于分析比較。水平比例尺與觀測站平面圖一致，1： 1000或1： 2000。 曲線圖和觀測線斷面圖應(yīng)繪制在一起，以表明各種地質(zhì)采礦調(diào)價下移動和變形分 布形態(tài)的影響。斷面圖的豎直和水平比例尺與井上下對照圖的相同。在斷面圖上 應(yīng)標(biāo)出地面，測點(diǎn)及其編號，松散層厚度，巖層柱狀，采區(qū)位置，開采厚度，各 次觀測時的工作面位置及采區(qū)周圍的開采情況等。在觀測站平面圖上應(yīng)表示出：測點(diǎn)的實(shí)際位置，地形，地物，鉆孔，保護(hù)煤 柱邊界線，每次觀測時的工作面位置，回采邊界，地表裂縫，塌陷坑的形態(tài)及出 現(xiàn)日期，還可根據(jù)實(shí)測的移動和變形值勾繪等值線圖。八、觀測成果整理觀測站的實(shí)測資料經(jīng)過處理后，可求得下列成果：地表移動盆地的范圍、形狀、大小，以及各種角值參數(shù)（邊界角、移動角、 裂縫角、最大下沉角、充分采動角等）