煤矿地表沉陷监测方法及监测站设计

浅议煤矿地表沉陷监测方法及监测站设计

[摘要]：矿山工程实践与地表移动观测站、井下岩体内部移动观测站的大量实测资料一再证实矿山开采损害的众多事件中矿山岩体地表的移动与变形都同时间因素密切关联损害随时间发展与变化最终趋于稳定状态。预计开采期间及停采后地表的移动变形有着重要的现实意义。

[关键词]：地表沉陷检测方法监测站

随着我国煤炭开采强度的增加，地表沉陷问题日益突出。如土地塌陷、建构筑物的损害、排水系统的改变、道路坡度的变化，这就迫使人们不仅需要了解地表动态沉陷规律，还必须对开采沉陷动态过程进行趋势预测，以便及时采取有效措施，杜绝事故发生。一、我国主要沉陷监测方法

（一）rtk 在地表沉陷监测的应用

rtk技术是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态差分（realtime kincmstic）方法，是 gps 应用的重要的里程碑，它的出现，极大地提高了工程放样、地形测图和各种控制测量的外业作业效率。开采区域地表沉陷监测作业系统主要是由 gps 参考站、gps 流动站电脑及数据后处理软件组成。作业过程分三步，即测前准备、外业数据采集和数据后处理。（二）2d-insar在煤矿开采沉陷监测中的应用

通过分析合成孔径雷达差分干涉测量d-insar技术在矿区的应用为矿区开采沉陷监测怕进一步研究和应用提供新的技术方法从而

弥补常规沉陷监测技术的不足为开采沉陷预计等提供更多数据。并为实现煤矿区开采沉陷实时动监测等提供技术支持。

（三）常规测量方法

通过在地表布设移动观测站，通过经纬仪、水准仪、钢尺和支距尺进行的地表移动观测方法称为常规测量方法，它可以通过采集实测数据来预测地表沉陷的情况和为矿山开采服务。

二、煤矿区域地表岩层移动观测站的建立

（一）如何建立布设地表移动观测站

布设原则 1、观测线应设在地表移动盆地的主断面上；2、设站地区，在观测纪检部首地表移动盆地的影响；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长度，这要根据开采深度和设站目的而定；5、观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。在东突去，控制点底面应在冻土线0.5m以下。

（二）准备资料

1、设站地区的井上下对照图和开采计划图，以便确定观测地区井下开采和地面位置的关系。图的比例尺一般为 12000 或 11000。

2、设站地区的地质和水文地质资料，包括：地形地质图、地质柱状图、煤层赋存条件、覆岩物理力学性质、水文条件等。

3、开采工作面设计资料，包括：巷道布置、采煤方法、顶板管理方法、开采厚度、工作面推进速度、回采时间及周围开采情况等。

4、观测地区井上下测量资料，主要是：控制点、导线点和水准点的坐标。

4、矿区已有的开采沉陷资料，如：移动角、最大下沉角、充分采动角、松散层移动角及其他有关参数。若矿区尚无自己的沉陷参数时，可选用地质采矿条件相似矿区的参数进行设计。

（三）观测站的布设形式

根据设站目的，合理地选择观测站的布设形式是十分重要的。目前我国矿区大多采用剖面现状观测站。观测站一般由两条观测线组成。一条沿煤层走向方向，一条沿倾斜方向，它们互相垂直并相交。在地表达到充分采动的条件下，通过移动盆地的平底部分进而设置观测线。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。由于我国矿区回采工作面大多是沿煤层走向较长，远远大于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两条相距 50m70m 的倾斜观测线。观测线的长度应保证两端（半条观测线时为一端）超出采动影响范围，以便建立观测线控制点和测定采动影像边缘。采动影像范围内的测点为工作点，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。

三、煤矿观测站设计的主要内容

（一）观测站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、工作点和控制点的构造及其埋设方法；

6、观测内容及所用仪器，与矿

区控制点的联测方法，精度要求，联测的起始数据，定期观测的时间、方法及精度要求，有关地表移动采动影响的测定，编录方法；

7、经费估算：包括观测站所需材料、购地、人工等费用的预算；

8、观测成果的整理方法与分析步骤，所要获得的成果。

观测站设计除需编中，除需编写设计说明书外，还应绘制设计图。设计图包括观测站设计平面和断面图。图的比例尺一般与井上下对照图一致。

（二）观测站设计图中应具有下例内容

1、设站地区的地形、地物、地质构造、岩层柱状、煤层产状等；

2、已有的和新设计的采取巷道；

3、现有的和新设计的保护煤柱轮廓；

4、观测线的平面位置，沿观测线的断面图。断面图上应表示出工作测点、控制点的位置及编号，岩层柱状，地质构造，煤层产状，开采位置等。

（三）常规测量工作

地表移动观测站观测工作的基本内容是：在采动过程中定期、重复测定观测线上各测点在不同时期内空间位置的变化情况。具体可分为观测站的连接测量、全面观测、单独进行的水准测量、地表破坏的测定和编录。

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