地质采矿地表移动观测站设计

地质采矿地表移动观测站设计

赵娜娜;武枝

【摘要】矿山开采引起的地表移动过程十分复杂,它是许多地质采矿因素综合影响的结果.目前,研究地表移动的主要方法是实地观测.通过测量获得大量的实测数据资料,然后对这些数据资料进行综合分析,找出各种地质采矿因素对地表移动的影响规律.本文从观测站的类型、观测站的设计原则及内容、设站前资料收集、观测站设置地点选择、观测线的布设位置、长度、观测点的密度与建立等方面进行介绍,详细论述了地袁移动观测站的设计要点和步骤.

【期刊名称】《北京测绘》

【年(卷),期】2014(000)002

【总页数】5页(P104-108)

【关键词】地表移动;地质采矿;观测站;观测线;设计

【作者】赵娜娜;武枝

【作者单位】安徽理工大学测绘学院,安徽淮南232001;安徽理工大学测绘学院,安徽淮南232001

【正文语种】中文

【中图分类】TD325

为了保护地质采矿影响下井巷、建筑物、水体及铁路等，使它们免受或少受开采引起的有害影响，减少地下资源的损失，必须研究地下开采引起的岩层与地表移动变

形规律。目前，研究地表移动的主要方法是实地观测，而为了进行实地观测，必须在开采进行之前，在选定的地点设置开采沉陷观测站，简称观测站［1］。所谓观测站，是指在开采影响范围的地表、岩层内部或其它研究对象上，按一定要求设置的一系列互相联系的观测点。在采动过程中，根据需要定期观测这些测点的空间位置及其相对位置的变化，以确定各测点的位移和点间的相对移动，从而掌握开采沉陷的规律。

1 观测站类型

随着多年开采沉陷观测经验的积累和科学技术的发展，开采沉陷观测站的类型越来越多，概括起来有以下几种［2］：

1.按观测站设置的地点不同可分为：

（1）地表移动观测站：测点布设在地表。主要是研究地表移动和变形的规律（本论文主要研究对象）；

（2）岩层内部观测站：测点一般布设在井下巷道或岩层内部的钻孔中，用于研究岩层内部的移动和变形规律；

（3）专门观测站：为了某一个特定的目的所设立的观测站，如建筑物观测站、铁路观测站、边坡移动观测站等。

2.按观测站观测时间长短可分为：

（1）普通观测站：观测时间较长（一般在一年以上），它是在地表移动的开始到移动结束的整个过程中定期进行观测，主要用于研究地表移动和变形的规律。短期观测站观测时间较短（几个月到一年），只在移动过程中的某个阶段进行观测，而后对观测资料处理，求出一些近似的移动参数，如最大下沉速度、走向移动角等。（2）短期观测站：只是在急需开采的情况下才采用。这种观测站要求设站地区地质条件简单，采深较浅，开采厚度稳定，工作面均匀推进，达到超充分采动等。这些条件在实践中很难满足，加之求出的参数误差较大，所以目前很少设置这种观测

站。

3.按布设形式的不同分为：

（1）网状观测站：在产状复杂的煤层或在建筑物密集的地区开采时，可考虑多布设一些测点，组成网状观测站。网状观测站可观测整个采动范围，所得资料比较全面、准确。观测点数目较多，野外观测和室内成果整理工作量大，且受地形、地物条件的限制，所以只在研究专门问题时才采用，我国仅在河南平顶山矿务局和山东枣庄局的柴里矿设置过网状观测站。

（2）剖面线状观测站：这是目前我国矿区用得较多的一种布设形式，它是在选择的特定方向上布点成直线形。若因条件限制不能布成直线时，可设少量转点而成折线形。观测站的具体布置形式，如图1所示。

图1 观测站布设形式示意图

具体步骤如下：

（1）布设1条走向观测线AB；

（2）只设1条倾斜观测线CD或EF；

（3）可设2个半条观测线OB和OD；

（4）可设2条观测线AB和CD；

（5）可设3条观测线AB、CD、EF。

观测站一般由2条观测线组成。1条沿煤层走向方向，1条沿煤层倾斜方向，它们互相垂直相交。在地表达到充分采动的条件下，通过移动盆地的平地部分都可设置观测线。在地表未达到充分采动的条件下，观测线需设在移动盆地的主断面上。由于我国煤矿区回采工作面大多是沿煤层走向方向比较长，远远大于充分采动所要求的最小尺寸，因此为了检验观测成果的可靠性，往往在充分采动区内设置2条相距50～70m的倾斜观测线。

观测线的长度应保证2端（半条观测线时为1端）超出采动影响范围，以便建立

观测线控制点和测定采动影响边缘。采动影响范围内的测点为工作测点，在采动过程中应保证它们和地表一起移动，以反映地表的移动状态［3］。

2 观测站设计的原则及内容

2.1 设计原则

为了能够获得比较准确、可靠、有代表性的观测资料，观测站设计中，一般应遵循以下原则：

（1）观测线应设在地表移动盆地的主断面上；

（2）设站地区，在观测期间不受邻近开采的影响；

（3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；

（4）观测线上的测点应有一定的密度，这要根据开采深度和设站目的而定；（5）观测站的控制点药设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m以下。

为特殊目的而建立专门观测站，可不受上述条件限制［4］。

2.2 设计内容

观测站设计包括编写设计说明书和绘制设计图两部分工作。

设计说明书应包括下列内容：

（1）建立观测站的目的和任务；

（2）设站地区的地形、地物及地质采矿条件；

（3）观测站设计时所用的开采沉陷参数；

（4）观测线的位置及长度的确定，测点及控制点的数目。位置及其编号；（5）工作测点的控制点的构造及其埋设方法；

（6）观测内容及所用仪器，与矿区控制网的连测方法，精度要求，连测得起始数据，定期观测的时间、方法及精度要求，有关地表采动影响的测定，编录方法；（7）经费预算：包括观测站所需材料、购地、人工等费用的预算；