18101開采沉陷觀測站設計說明書

目 錄1

設立地表移動觀測站的意義和任務

.........................

1

................................................

................................................ 2

進行地表移動變形觀測所依據(jù)的規(guī)程規(guī)定

............

33

設站地區(qū)的地形地質條件.......................................

3

4

觀測站設計時所用到開采沉陷角量參數(shù)

................

55

觀測線的位置及長度、觀測點及控制點數(shù)目的確定66

工作測點和控制點的構造及埋設方法

....................

9

.......................................................

............................................................ 107

觀測內容及所使用的儀器，與控制網(wǎng)的連測方法，精度要求10

..................................... 10

.................... 11

........

118

觀測成果的整理方法與分析步驟，所要獲得的成果14

.................................................... 14

................................................................. 14

.................................................................... 189

研究成果

...............................................................

1810

項目總體研究進度

...............................................

1911

經(jīng)費估算

.............................................................

19

《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》第與現(xiàn)場勘測，綜合分析，求取參數(shù)，總結規(guī)律，用于解決本礦區(qū)的開采沉陷問題。）生產(chǎn)礦井必須解決好建筑物下、鐵路下和水體下（簡稱“三下”）形觀測站進行現(xiàn)場觀測，是進行此項工作有效的方法。另外，由于山區(qū)地表沉陷影響因素較多、沉陷規(guī)律非常復雜，其與平地開采沉陷規(guī)律差別較大。為此，西山煤電集團有限責任公司擬在馬蘭礦

工作面上方設立地表移動變形觀測站，研究開采引起的地表移動變化和破壞規(guī)律，以及地表移動與變形對地面建筑物的影響。項目研究的目的及意義：影響和破壞的研究還不很充分，所以本項目通過地表移動的觀測研究，探尋重復采動情況下，地表移動變形及其采動滑移的規(guī)律，以求意義。、綜合分析觀測資料，求取綜采放頂煤采煤方法、重復采動時地表變形的角量參數(shù)及概率積分法預計參數(shù)。設計，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。、減少和避免由采礦引起的農(nóng)工糾紛。

煤礦開采引起巖層和地表移動的過程非常復雜，是地質、水文、行觀測可以獲取并確定以下數(shù)據(jù)，并獲取相關關系：表移動和變形的關系；、地表在移動過程中的移動和變形特點及分布規(guī)律；、地表移動和變形中的動態(tài)移動變化規(guī)律；、移動穩(wěn)定后地表移動和變形的分布及其主要參數(shù)，即移動角、裂縫角、邊界角、最大下沉角、下沉系數(shù)、水平移動系數(shù)、主要影響角正切、超前影響角、超前影響距，滯后角及滯后距和地表最大下沉速度、拐點偏移距等。、在開采過程中，引起采動滑移的初步原因，總結相近地質條件下采動滑移的形成條件。

煤炭工業(yè)管理局制定，

年。

年。

年。《 （、

工程測量規(guī)范》

《 （

年?！?、

《

年。

年。

年。

工作面走向長

，工作面傾向寬，

號煤層厚度

～，平均厚度道底板標高

，平均開采深度

。工作面四周均為

號煤層

、

采空區(qū)，

號煤層結構為（（）次采全高。

馬蘭井田位于呂梁山東翼，屬中低山區(qū)，地形復雜，切割強烈，則巖，標高

1521.2m

；

最低處在馬蘭村東北屯蘭河河谷中，

標高1065.5m，相對高差一般

200-300m。18101

工作面地面位于從峁山北西部，軌道巷Ⅱ段

310

米北部68

米為

548

煤田孔，切眼北東部間隔

282

米為南一補回風斜井，化坡溝從工作面中部穿過。主要出露P

X

S

S

地層，蓋山厚 度

176～414

米，平均厚度

278

米。植被發(fā)育，灌木叢生，地面標高1159～1329m。

向，煤層平均傾角≤5°。工作面共有

20

18

2條斷層位于工作面內，斷層落差H=0.9～5.5

米，其中

F18101—6

斷

4

）深灰色，富含根化石，緩波狀層理發(fā)育，夾薄層黃鐵礦；）深灰色，富含根化石，緩波狀層理發(fā)育，夾薄層黃鐵礦；

煤據(jù)鄰近工作面揭露情況分析，本面陷落柱不太發(fā)育。煤層直接頂為

L泥灰?guī)r（～石，致密堅硬，裂隙發(fā)育，裂隙內充填方解石脈。老頂為粉砂巖及中砂巖（～層理發(fā)育；上部為淺灰色中砂巖，成分以石英、長石為主，含條帶狀

～（）煤線；泥巖

淺灰色，松散狀，含少量根化石；老底為中細砂巖（～）。

ψ、傾向上山充分采動角ψψ

δ向下山移動角

β、傾向上山移動角

γ，移動角修正值δeq

\o\ac(△,、)

βeq

\o\ac(△,、)

γ

及最大下沉角

θ

等。地表移動觀測站設計時所用參數(shù)依據(jù)《西山礦區(qū)保護煤柱設計規(guī)①

當表土層與基巖厚度難以分別確定，移動角α

m時②

移動角修正值（走向

δ，傾向上山

γ，傾向

下山

β）：δ=γeq

\o\ac(△,=)

β=o③

充分采動角（走向ψ、傾向上山

ψ、傾向下山

ψ）重復采動時，覆巖性質較軟，取ψ=

oψ=ψ

α

oψ=ψ

α

o④

最大下沉角：θ=α=

o

A

線），工作面傾向布第二條（B

間距和點數(shù)見表各觀測線邊界長度均按下式計算：L

/

式中

為工作面邊界開采深度（m）。按上式計算，考慮本工作面呈刀把形，觀測B

線距小開切眼的平面位置為

，寬切眼，觀測A

線位于寬工作面中心的方向。測點間距

。觀測線位置詳見觀測線布置圖。表

實際圖上設計地表移動觀測線長度控制點、監(jiān)測點及方位觀測線

總長度

控制點數(shù)

監(jiān)測點數(shù)

測點間距

測線方位走向

A

°傾向

B

°合計 根據(jù)實際計算得出地表移動觀測站，A

和

B

觀測線的具體坐標、編號詳見設計圖所示（各控制點與測點的平面坐標可在圖中直接量區(qū)外，其點位可根據(jù)地形來選擇，盡可能視野開闊。

工作面測點布置如圖：表

控制點標定坐標：

測點標定坐標見表

、表

。表

A

線點標定坐標值

表4 B

線點標定坐標值

觀測站的控制點布設為四

個

點：、、、，現(xiàn)場踏勘選擇視野開闊，交通方便、便于保存之處?？刂泣c標石應采用鋼筋混凝土預置標樁或現(xiàn)場混凝土澆注標樁，差。標樁的規(guī)格應參照《煤礦測量規(guī)程》四等水準點標石要求按規(guī)格。測點標志可在現(xiàn)場埋設，埋點時，在標定的位置上挖一個直徑～

～20mm心。在凍土地區(qū)，標志澆灌深度應在凍土線以下

左右，周圍填緊土石，以防測點受凍土影響。在巖石裸露地區(qū)，測點可直接在巖石上鉆孔，埋設測點，其規(guī)格與上述相同。并保證它和土層密實固結，以使測點和地表一起移動。

律，一般工作測點采用等間距。的規(guī)定，本次地表移動觀測點間距采用。點。在觀測站存在期間，以控制點的空間位置（

、、）作為觀測站的起算數(shù)據(jù)，因此必須保證其堅固、穩(wěn)定。為了保證觀測資料的準點的距離及控制點間的距離大于。按設計要求，本地表移動變形觀測站變形監(jiān)測點數(shù)目為：

個，控制點數(shù)目為：

個。觀測站測點總數(shù)為

個。

地表移動觀測站建立后即要進行觀測，在開采過程中不同的時間內進行不同的觀測內容，主要觀測時間及觀測列表如表

5。表

5

地表移動觀測站觀測時間及觀測內容

地表移動觀測站建立后，要分別進行與觀測礦區(qū)

GPS

控制網(wǎng)連

GPS

表

6。表6 地表移動觀測站所使用的儀器及測量內容

在觀測點埋好

天，點位固結之后，進行觀測。觀測工作包括下列內容：7.3.1

連接測量在采動之前，為了確定觀測站與開采工作面之間的相互位置關擬合高程。于觀測區(qū)域內穩(wěn)定地點布設四個控制點即

G4。測量方法為ＧPS

觀測方法，ＧPS

觀測采用靜態(tài)定位模式，基準點選用D

0704）及風機房D0711。按規(guī)程規(guī)定的

C

據(jù)不少于

60

分鐘?？刂泣c高程采用ＧPS

擬合高程。7.3.2

全面觀測

5

內容，包括測定各測點的平面位置和高程等。全面測量采用ＧPS

觀測方法，每次觀測基準站布設于控制點上。ＧPS

觀測采用靜態(tài)定位模式，按規(guī)程規(guī)定的

D

級網(wǎng)精度標準進行施測，在每一測點上，每一時段視接收衛(wèi)星信號，一般采集數(shù)據(jù)

20

分鐘。高程采用ＧPS

擬合高程。獨立進行的兩次全面觀測，兩次測得的同一點高程差不大于4mm

設計平面圖上。是：連續(xù)

6

個月觀測地表各點的累計下沉值均小于7.3.3

日常觀測工作日常觀測工作，指的是在移動過程中測定監(jiān)測點位置的測量工作。為判定地表是否已開始移動，在回采工作面推進一定距離(相當于

0.2～0.5

平均開采深度

)后，在預計可能首先移動的地區(qū)，選擇幾個工作測點，每隔幾天用DS

型進行一次水準測量，按等外水準測量要求進行，如果發(fā)現(xiàn)測點的累計下沉量大于

10mm

時，即認為地表已經(jīng)開始移動。在移動過程中，日常觀測工作全部采用

GPS

觀測，直接測定觀測點的空間三維坐標，通過數(shù)據(jù)處理的方法，求其移動變形值。每次觀測基準站布設于控制點上。ＧPS

觀測采用靜態(tài)定位模式，在每一

D

星信號，一般采集數(shù)據(jù)

20

分鐘。高程采用ＧPS

擬合高程。重復測量的時間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔

10天至15還應在下沉較大的區(qū)段，增加觀測次數(shù)，5

到

10

天觀測一次。在采動過程中，不僅要及時地記錄和描述地表出現(xiàn)的裂縫位置、寬度的變化，塌陷的形態(tài)和時間，并及時上圖，還要記載每次觀測時工作面開采的相應位置、實際采出厚度、工作面推進速度、頂板陷落情況、煤層產(chǎn)狀、地質構造、水文條件等有關情況。短的時間內完成，特別是在移動活躍階段，觀測應在一天內完成。制點發(fā)生位移，應把控制點作為觀測點與其他觀測點一起進行監(jiān)測。而另行布置控制點。

直到全部觀測數(shù)據(jù)符合要求為止。的高程填入綜合計算表中。⑶計算各點間沿觀測線方向的水平距離。

移動和變形。移動和變形主要包括：各點的下沉和水平移動，相鄰兩測點間的傾斜和水平變形，相鄰兩段（或相鄰三點）的曲率變形等。各移動和變形值按下式計算：⑴m次觀測時點的下沉W

n

n

nm

mm式中 W

n

地表

n

點的下沉值；

n

、

nm

分別表示地表

n

點在首次和

m

次觀測時的高程⑵相鄰兩點的傾斜i

n~n

=W

W

,mm/ml~式中

W

、Wn

n

分別為地表點和

號點的下沉值；l

n~n

分地表至

號點間的水平距離。⑶號附近的曲率，即

號點至

號點之間的曲率 1~

n1~n~n

=

i1~

i~l

ll~

，mm/m式中

in1~n、in~n分別表示

號點至號點和號點至

號點的傾斜；l

n1~n

、

ln~n分別表示

號點至號點和號點至

號點的水平距離。⑷號點的水平移動

Lm

nm

L

，mmn式中

地表點的水平移動；mLnm、Ln分別表示首次觀測和

m

次觀測時地表點至觀測線控制點間的水平距離，用點間距累加求得。號點至

號點間的水平變形1~

，mm/m或

l

1~

ll

l

l1~

1~

l式中

l

、ln1~n

n

分別表示

號點至號點在首次觀測時和mn1~n

次觀測時的水平距離。⑹號點的下沉速度

W

nm

W

nm

，mm/d式中Wnm

、Wnm分別表示

m

次和

m

次觀測時

點的下沉值；兩次觀測的間隔天數(shù)。號點的橫向水平移動

n

mm

，mmno式中

mm、

no分別表示第m次觀測和首次觀測時號點的支線值。號?？蓞⒖枷卤?/p>

7，地表移動、變形綜合成果整理表如下表8：表7 地表移動和變形計算計算數(shù)字的取位

橫向水平移

表8 地表移動、變形綜合成果整理

下沉

下沉

傾斜

傾斜

第一