矿山开采沉陷观测
矿山开采沉陷观测
经验教训
总结矿区沉陷治理的经验教训，为类似矿区的治理提供借鉴和参考。
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矿山开采沉陷观测的未来发 展
智能化沉陷观测技术
自动化数据采集
利用无人机、遥感等技 术实现沉陷观测数据的 自动化采集，提高数据 获取的效率和精度。
人工智能分析
利用机器学习、深度学 习等技术对沉陷观测数 据进行智能分析，实现 沉陷形态的自动识别和 预测。
实时监测预警
通过物联网、云计算等 技术实现沉陷区的实时 监测和预警，及时发现 潜在的安全隐患。
沉陷观测数据共享与服务平台
数据整合
将不同来源、不同格式的沉陷观测数据进行整合， 形成统一的数据共享平台。
全自动沉陷观测站能够实现自动化数 据采集，减少人工干预，提高观测效 率和准确性。
全自动沉陷观测站采用高精度测量设 备，能够准确测量矿山开采沉陷的深 度、范围和变形量等参数。
实时监测
全自动沉陷观测站具备实时监测功能， 能够及时发现矿山开采沉陷的变化情况 ，为采取相应的应对措施提供依据。
GPS定位技术
沉陷产生的原因
地下矿藏开采
随着地下矿藏的开采，矿体周围的岩 层失去支撑，导致应力平衡破坏，引 起岩层移动和地表沉陷。
地下水流失
矿藏开采过程中，地下水被大量抽取 ，导致地下水位下降，土层失去水分 支撑，进而产生沉陷。
沉陷对环境的影响
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地表形态改变
沉陷使地表形态发生明显变化 ，形成塌陷坑或塌陷盆地，影
综合利用率。
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跨界合作
加强与其他领域的合作，如土地资源管理、环境保护等，共同推进矿区
第六章 矿山开采沉陷规律及观测站设计
第六章矿山开采沉陷规律及观测站设计开采沉陷规律：地下开采引起的地表移动变形的大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系岩层移动分区三个移动特征区：Ⅰ—充分采动区（减压区COD）；Ⅱ、Ⅱ’—最大弯曲区；Ⅲ、Ⅲ’—岩石压缩区（支承压力区）GKMC、HLND岩层移动和破坏的形式（1）弯曲（2）垮落（冒落）（3）滚动（垮落岩石的下滑）（4）片帮（挤出）（5）岩石沿层面的滑移（6）底板岩层的隆起岩层移动和破坏形成的“三带”根据岩层移动破坏的不同，把采动岩层分为三个部分，即岩层移动的“三带”：1）垮落带Ⅰ；2）裂缝带Ⅱ；3）弯曲带Ⅲ；在水体上采煤时，将采动岩体底板也分为三带：1）底板采动破坏带；2）底板阻水带；3）底板承压水导升带1、垮落带指工作面开采达到一定宽度时引起上覆岩层顶板垮落的岩层移动区域垮落带内岩层破坏特点是：（1）分区性：不规则垮落带和规则垮落带（2）碎胀性，碎胀系数值恒大于1，一般在1.5～1.80之间。
（3）可压缩性（4）垮落带高度主要取决于采出厚度和上覆岩层的碎胀系数、岩性等，通常为采出厚度的3～5倍2、裂缝带在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂缝带特征：（1）岩体内裂隙多，但仍保持层状结构（2）导水裂隙带高度与岩性密切相关3、弯曲带指裂缝带以上至地表的区域特点：1）保持整体性和层状结构，隔水性能好2）移动过程连续而有规律，不存在或极少存在离层裂缝3）在竖直面内，各部分的移动值相差很小4）当开采深度大时，H弯＞＞H裂地表移动：指地下采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表，使地表产生移动与变形，在矿山开采沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动分为两种形式：（1）连续的移动与变形；（2）非连续的破坏地表移动主要的三种形式：（1）地表移动盆地当地下开采达到一定范围后，开采影响波及到地表，受波及影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区范围大得多的沉陷区域，称为地表移动盆地（2）裂缝及台阶（3）塌陷坑下沉：地表移动向量的垂直分量称为下沉，用w表示水平移动：地表移动向量的水平分量称为水平移动，用u表示充分采动：使地表下沉值达到该地质采矿技术条件下应有的最大值的采空区面积为临界开采面积，此时的地表采动影响称为充分采动非充分采动:当采空区尺寸小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时，地表最大下沉值未达到该地质采矿条件下应有的最大值，称这种采动程度为非充分采动超充分采动：当地表达到充分采动后，开采工作面继续推进时，地表酱油多个点的下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值，此时的采动称为超充分采动地表移动盆地的特征特征：移动范围大于采空区范围；形状与倾角有关移动盆地的分区1）中间区；2）内边缘区（压缩区）；3）外边缘区（拉伸）拐点：内外边缘区的分界点称为或下沉曲线的凹凸变化点地表移动盆地的主断面通过地表移动盆地最大下沉点所作的沿煤层走向和倾向的垂直断面称为地表移动盆地主断面当地表非充分采动或者充分采动时，沿一个方向的主断面只有一个；当地表达到超充分采动时，垂直于充分采动方向的主断面有无数个地表移动盆地主断面具有以下特征：（1）在主断面上地表移动盆地的范围最大（2）在主断面上地表移动最充分，移动量最大（3）在主断面上，不存在垂直于主断面方向的水平移动描述地表移动盆地内移动和变形的主要指标：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形地表移动盆地主要角量参数描述地表移动盆地形态和范围的角量参数主要是边界角、移动角、裂缝角、充分采动角和最大下沉角（1)边界角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉为10mm）至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为边界角走向δ0、下山β0、上山γ0、急倾斜矿层底板λ0以下沉10mm作为移动盆地最外边界点，以这些点圈定的边界称为移动盆地最外边界（2)移动角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为移动角走向δ、下山β、上山γ、急倾斜矿层底板λ，表土移动角用φ表示，φ与α无关对建筑物有影响的变形主要有：倾斜、曲率、水平变形临界变形值：不需要维修能保证建筑物正常使用所允许的地表最大变形值称为临界变形值（3)裂缝角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上，移动盆地最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为裂缝角走向δ〃、下山β〃、上山γ〃、急倾斜矿层底板λ〃（4)充分采动角在充分采动条件下，在地表移动盆地主断面上，移动盆地平底的边缘在地表水平线上的投影点和同侧采空区边界的连线与煤层在采空区一侧的夹角称为充分采动角走向ψ3、下山ψ1、上山ψ2（5)最大下沉角在倾斜主断面上，由采空区的中点和地表移动盆地最大下沉点（非充分或充分采动）或地表移动盆地平底中心点（超充分采动）在地表水平上投影点的连线与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角，用θ表示（观测站：开采进行之前，在开采影响范围内的地表，按照一定要求设置的一系列互相联系的观测点观测站的任务(1)研究地质采矿条件与移动变形的关系，获得开采沉陷参数与地质采矿条件的关系(2)获得地表与岩层内部的移动变形规律(3)获得移动变形与建筑物破坏关系，确定临界变形值(4)获得岩体内部破坏规律观测站设计的原则①观测线应布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⑤观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。
煤矿地表沉陷观测总结汇报
煤矿地表沉陷观测总结汇报煤矿地表沉陷观测总结汇报一、引言地表沉陷是指由于地下采矿活动引起的矿井采空区塌陷及地下水排减引起的地下空洞塌陷等地表塌陷现象。
煤矿地表沉陷观测对于评估矿井开采对周围地表的影响、保证矿区安全运营具有重要意义。
本文旨在总结煤矿地表沉陷观测方法、观测数据分析以及应对措施等方面的内容，为相关单位提供参考。
二、地表沉陷观测方法1. 平面控制网的布设：根据煤矿地质构造特征和地表沉陷的预测范围，设置适宜数量的控制点。
采用全站仪或者GNSS测量设备，进行高程、平面坐标的观测。
2. 光电测距法观测：通过设置基准点，利用光电测距仪对地表沉陷区域进行定位和测量，实时监测地表沉陷的形变。
3. 区域性监测：通过遥感影像监测、航空摄影和卫星测量等手段，对煤矿开采区域进行整体观测，以获取更全面、更准确的地表沉陷信息。
三、地表沉陷观测数据分析1. 形变分析：通过连续观测，获得地表沉陷带的形变信息。
对观测数据进行分析和处理，得到地表沉陷带的变形、速度和趋势等信息。
2. 数值模拟：将观测数据输入地表沉陷模拟模型，通过数值计算方法模拟地表沉陷的过程和变化规律，为地表沉陷预测提供依据。
3. 数据可视化：利用地理信息系统（GIS）等软件，将观测数据和模拟结果进行整合和可视化展示，直观地反映煤矿地表沉陷的分布和变化情况，为决策提供参考。
四、煤矿地表沉陷预警及应对措施1. 预警系统建设：基于地表沉陷观测数据和预测模型，建立煤矿地表沉陷预警系统，通过监测数据的实时更新和分析，提前预警煤矿地表沉陷风险，为矿区运营提供保障。
2. 灾害应急措施：针对地表沉陷带和重要建筑物等敏感区域，制定灾害应急预案，明确应对措施和责任分工，保障人员和财产的安全。
3. 煤矸石填埋治理：对于已形成的地表沉陷区域，采用煤矸石填埋等治理措施，填平凹陷区域，从而恢复地表的平整。
4. 重点区域监控：针对地表沉陷区域的重点区域，持续进行监控和观测，及时发现地表沉陷带的变化，采取相应措施防止灾害发生。
第十二章 开采沉陷及其观测
2．观测站的设臵 （1）观测站的布设形式
观测站布设形式一般分为线状和网状两种。 网状观测站由于工作量大，材料消耗多，仅作理论研究 时才设臵。 线状观测站一般由沿矿体走向和倾向的观测线组成，在山 区也可以沿山坡滑动方向布设观测线。 观测线的形式又有全盆1 基本概念
（1）地表下沉：地表移动全向量的垂直分量，其单位为m 或mm。地表下沉的符号为W。如图。 Wi H i H 0i 式中，为i点计算时刻的高程；为i点的初始高程。
（2）地表水平移动：地表移动全向量的水平分量，其单位 为m或mm。地表下沉的符号为U。如图。
开采沉陷及其观测
朱宝训 测量与国土信息系
第一节.开采沉陷的基本模式
1. 开采沉陷：矿山有用矿物被采出以后，开采区 域周围的岩层和地表产生连续的移动、变形和非连 续的破坏（开裂、冒落等），这种现象称为“开采 沉陷”。 2.性质：从时间上说，开采沉陷是“动态的”或 “最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较 小、开采矿物的埋藏深度较大，则开采沉陷波及的 范围往往只局限于开采区周围的岩体；若开采的范 围较大、开采矿物的埋藏深度较小，则开采沉陷波 及的范围就会从岩体到地表，引起“地表移动”。
1 (S23 S34 ) 2 地表曲率也可以用其倒数，即曲率半径表示：
K 234
i34 i23
,
mm/m2或10－3/m
1/ k 。
地表曲率有正负之分，正曲率表示地表呈向上凸形弯曲，负曲 率表示地表呈现下凹形弯曲。
（5）水平变形 地表水平变形是地表移动盆地内一线段的两端点的水 平移动差与此线段长度之比，其单位与地表倾斜相同。
（3）巡视测量：在采空区上方选择几个观测线上的测点进行定期 水准测量以了解地表是否开始移动。观测的时间间隔视回采速度 而定，一般为3～7d。如果发现一些测点有明显的下沉（大于 50mm）可认为地表已开始移动，需进行全面观测。 在回采工作结束以后，地表点的移动逐渐转入衰退期，此时在停 采线两侧选择若干个测点进行定期的水准测量，期间隔时间视开 采深度和岩石顶板性质等具体条件而定，一般为1～3个月，直至 地表各段在6个月内的下沉量都不大于30mm，此时可进行采后 的全面测量。 （4）加密水准测量 此外，必须注意： （1）地表移动过程中的单项观测工作（高程测量，边长丈量等） 应尽可能在一天内完成（特别注意移动活跃期的测点），最多不 得超过两天。 （2）对控制点的高程必须定期进行检查，其间隔时间为1年左右， 如果水准基点距观测站较远，宜选择适当地点增设水准基点。
矿山开采过程中地面沉降监测与防控
矿山开采过程中地面沉降监测与防控在当今的工业发展中，矿山开采是获取各类矿产资源的重要手段。
然而，这一过程往往伴随着一系列环境和地质问题，其中地面沉降便是一个不容忽视的严峻挑战。
地面沉降不仅会对周边的生态环境造成破坏，还可能威胁到人民的生命财产安全以及社会的可持续发展。
因此，对矿山开采过程中的地面沉降进行有效的监测与防控具有极其重要的意义。
矿山开采导致地面沉降的原因是多方面的。
首先，大规模的地下开采活动会破坏原有的地质结构和岩石力学平衡。
当大量的矿石被采掘出来后，地下形成了巨大的空洞，上方的岩层失去了支撑，从而在重力作用下逐渐下沉。
其次，地下水的过度抽取也是一个重要因素。
在矿山开采中，为了降低地下水位、方便开采作业，常常会大量抽取地下水。
这会导致含水层的水压下降，土层压缩，进而引发地面沉降。
此外，开采过程中的爆破、挖掘等活动产生的震动和应力变化，也会加速岩层的变形和地面的沉降。
为了及时掌握地面沉降的情况，有效的监测手段必不可少。
目前，常用的监测方法包括水准测量、GPS 测量、InSAR 技术等。
水准测量是一种传统但可靠的方法，通过定期测量地面上不同点的高程变化来监测沉降情况。
然而，这种方法工作量大，效率较低。
GPS 测量则具有高精度、全天候、自动化等优点，可以实时获取监测点的三维坐标变化，但其成本相对较高。
InSAR 技术是一种新兴的遥感监测手段，通过对不同时期的雷达影像进行处理和分析，能够大面积、高精度地监测地面沉降，但其在复杂地形和植被覆盖地区的应用受到一定限制。
在实际的监测工作中，通常会根据具体情况选择一种或多种监测方法相结合，以达到最佳的监测效果。
例如，在沉降范围较大、地形较为平坦的区域，可以采用 InSAR 技术进行初步监测，发现异常区域后再利用水准测量或 GPS 测量进行详细监测。
同时，为了保证监测数据的准确性和可靠性，还需要建立完善的监测网络和质量控制体系。
监测点的布置应具有代表性和均匀性，能够覆盖整个开采区域和可能受到影响的周边区域。
矿山开采地面沉降观测技术的应用策略
矿山开采地面沉降观测技术的应用策略摘要：矿山开采对地面的影响是一个长期而复杂的过程，地面沉降是其中一个重要的影响因素。
为了监测和预测矿山开采地面沉降，需要采用适合的监测技术。
本文介绍了目前常用的矿山开采地面沉降观测技术，包括全站仪、GNSS、测斜仪、水准仪等，分析了各种技术的优缺点，提出了技术选择和监测点选取的原则。
同时，本文还提出了数据处理和分析的原则，以提高监测精度和效率，为矿山开采提供科学依据。
本文的研究成果对于矿山开采地面沉降监测和预测具有重要的意义，对于相关从业人员具有一定的参考价值。
关键词：矿山开采；地面沉降；观测技术；应用策略矿山开采是一项非常复杂的活动，其对周围环境产生的影响不仅包括空气、水质和土壤等方面，也包括地面沉降等地质灾害问题。
在矿山开采过程中，地面沉降会导致建筑物、道路、桥梁等结构物的沉降，增加了这些结构物的维护成本和安全风险，同时也会对地下水系统、地质构造等方面产生影响。
因此，矿山管理人员需要重视地面沉降问题，并采取相应的措施进行监测和预测，以保障矿山开采的安全和可持续发展。
目前，常用的矿山开采地面沉降观测技术包括全站仪观测法、GNSS观测法、水准仪观测法、测斜仪观测法等。
这些技术各有优缺点，应根据实际情况选择合适的技术进行监测。
本文将对这些技术进行分析比较，并提出应用策略，以期为矿山管理人员提供参考。
1常用矿山开采地面沉降观测技术1.1 全站仪观测法：全站仪是一种高精度的测量仪器，通过测量目标点与全站仪位置之间的水平角、垂直角和斜距距离，再结合三角测量原理计算目标点的坐标值。
全站仪观测法适用于矿山地面沉降监测的场合，具有测量精度高、操作简便、测量范围广等优点。
但是，全站仪观测法需要在地面上设置多个测量点，且需要较长的观测时间，因此其适用于小范围的地面沉降监测。
1.2 GNSS观测法：GNSS是全球卫星导航系统的统称，包括GPS、GLONASS、Galileo等系统。
矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案
***煤业有限公司煤矿关于矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案编制：审核：矿长：编制单位：××煤矿地测科20XX年1月会审意见1、会审日期：2、会审意见会审单位及人员签字：矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案说明：为了获得工作面最煤矿可靠的地表移动参数，掌握该工作面地质采矿条件下的地表移动规律，我矿建立了工作面地表移动观测站，进行工作面地表移动的观测和研究工作。
一、进行地表移动观测的意义和任务1.进行地表移动观测站的意义《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第一章第十二条中规定：煤炭开采必然伴随着发生围岩及地表移动和变形。
各矿区的围岩及地表移动规律及有关参数具有地区特征，获取和积累有关围岩及地表移动的科学数据，是煤矿企业工程技术和有关业务主管部门的职责。
每个矿区应有计划、有目的在开展上述科学试验与现场勘测，综合分析，求取参数，总结规律，用于解决本矿区的开采沉陷问题。
生产矿井必须解决好建筑物下、铁路下和水体下（简称“三下”）安全、合理地开采煤炭和留设保护煤柱，必须开展地表移动和岩层移动的观测工作，掌握地表和岩层移动的基本规律。
为此，拟在+1653m井口沿冲沟上方及65#、61#、60#、59#煤层在此段地表采空区。
进行地表移动变形观测，研究开采引起的地表移动变化和破坏规律，以及地表移动与变形对地面建筑物的影响。
2.进行地表移动观测的任务煤矿开采引起岩层和地表移动的过程非常复杂，是地质、水文、开采、地形等多种因素综合影响的结果。
通过进行地表移动观测可以获取并确定以下数据，并获取相关关系：①分析特定采矿条件、地质条件与地表移动和变形的关系。
②地表在移动过程中的移动和变形特点及分布规律。
③地表移动和变形中的动态移动变化规律。
④用实测的移动变形参数确定矿区范围内建筑物的受破坏程度，有效地减少建筑物下压煤量，合理确定工作面的尺寸，提高煤炭采出率。
二、进行地表移动变形观测所依据的规程规定1.《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，煤炭工业管理局制定，2000年。
第二章+开采沉陷的观测工作
开采沉陷观测成果整理
岩层移动的观测工作
为了设计合理的回采工艺和煤层群开采顺序，确定合理的 井巷保护煤柱边界线，解决建筑物、井巷和水体下压煤的 安全开采等问题，都需要以岩层和地表移动规律为依据。 因此研究岩层移动规律是采矿实践中经常遇到的重要课题。 地下开采引起的岩层与地表移动，是从工作面直接顶板开 始，逐渐向上发展，直至地表。要了解岩层与地表移动的 全过程，仅设地表移动观测站进行观测是不够的，还需进 行岩层内部的观测。要掌握地下开采引起的岩层移动规律。 同掌握地表移动规律一样，实地观测是基本手段。目前， 岩层移动的观测工作，主要是在工作面周围及其上部的巷 适中和钻孔中进行。根据不同的观测目的和观测条件选择 观测的地点和方法。在岩层内部设置一系列互相联系的观 测点，称为岩层内部观测站。
？
理 论 研 究
实 地 观 测
相 似 模 拟
沉陷观测站的种类
按设置地点划分：
地表移动观测站
沉 陷 观 测 站
岩层内部观测站
专门观测站
沉陷观测站种类
按观测时间划分
普 通 观 测 站
短 期 观 测 站
沉陷观测站的种类
按观测站形式
网
状
剖 面 线 状
沉陷观测站的种类
沉陷观测站的种类
剖面线状观测站
沉陷观测站的设计
矿山开采沉陷观测
3 日常观测工作
日常观测工作是指在地表移动的初始期和衰退期 之间适当增加的水准测量工作。测量时可采用单程附 合水准路线或往返支水准路线，按四等水准测量的要 求进行。 还应测量地表产生裂缝的位置和塌陷要素， 注明发现日期；在每次观测时，还应实测回采工作面 的位置、煤层厚度、采高，并记录采矿、地质和水文 地质情况。一般间隔1~3个月观测一次。
《矿山开采沉陷观测》课件
智能化沉陷观测技术是指利用先进的信息技术、传感 器技术和数据处理技术，实现沉陷观测的自动化、智 能化和高效化。
智能化沉陷观测技术能够提高观测精度和效率，减少 人工干预和误差，为矿山安全生产提供更加可靠的技 术支持。
自动化数据处理与分析
自动化数据处理与分析是指利用计算机技术和软件技术， 对沉陷观测数据进行自动处理、分析和挖掘，以获取更加 准确和深入的矿山开采沉陷信息。
观测结果
发现矿区地面沉陷深度达到 1.5米，沉陷面积超过3平方公 里，主要集中在采空区附近。
结论
该矿区地面沉陷严重，需采取 措施控制沉陷进一步发展，加
强矿区环境保护。
某矿区地下水位观测案例
观测目的
了解矿区地下水位变化情况， 预测矿坑突水等安全事故，保
障矿区安全生产。
观测方法
建立地下水位观测井，定期进 行水位测量，分析水位变化规 律。
GIS技术的优点包括强大的数据 管理和空间分析能力、可视化效 果好等，能够为矿山开采沉陷观
测提供全面的技术支持。
04 矿山开采沉陷观测案例分 析
某矿区地面沉陷观测案例
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观测目的
了解矿区地面沉陷程度、范围 和规律，为矿区安全和环境保
护提供科学依据。
观测方法
采用水准仪、全站仪等测量仪 器，定期对矿区地面进行高程 测量，分析地面沉降数据。
《矿
• 矿山开采沉陷概述 • 矿山开采沉陷观测方法 • 矿山开采沉陷观测技术 • 矿山开采沉陷观测案例分析 • 矿山开采沉陷观测的未来发展
01 矿山开采沉陷概述
矿山开采沉陷的定义
矿山开采沉陷是指由于地下矿藏的开 采，导致地表及地表下的岩层和土体 发生变形、位移和破坏的现象。
《矿山开采沉陷观测》PPT课件
况和煤层倾角有关。在非充分采动情况下，通过
采空区中心所作的平行于煤层倾向的垂直断面，
即为移动盆地的倾斜主断面。走向主断面的位置
则需要通过倾斜主断面上的最大下沉点，按最大
移动角θ确定(所谓最大下沉角是指采空区的中点
和地表移动盆地的最大下沉点的连线，与水平线
之间在煤层下山方向一侧精选的ppt 夹角)。
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一、 岩层移动的几种形式
由于开采地下矿产资源引起的地表与上覆岩层 的岩体遭到破坏而产生的移动与变形统称为地表与 岩层移动。地表与岩层移动的形式主要有以下六种。
1 弯曲
当地下煤层被采出后，从其直接顶到地表将沿
其层理的法线方向，向采空区方向弯曲。在整个弯
曲过程中，岩层整体上保持其连续性和层状结构。
精选ppt
第十四章 矿山开采沉陷观测
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第十四章 矿山开采沉陷观测
五、地表移动和变形对建筑物的影响 1 地表下沉和水平移动对建筑物的影响
地表大面积的均匀下沉和水平移动，只会 引起建筑物整体的移动，不会导致建筑物的 破坏。但当移动值很大、地下水位很浅时， 地表移动盆地积水，不仅会使建筑物淹没在 水中，而且易使地基强度降低，严重时可造 成建筑物的倒塌。非均匀的下沉和水平移动 对建筑物和交通线路等都有严重的不利影响。
精选ppt
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第十四章 矿山开采沉陷观测
3 地表曲率变形对建筑物的影响 曲率变形是反映地表弯曲程度的指标，分正曲 率(地表上凸)和负曲率(地表下凹)两种。负曲 率变形使建筑物中间受力小，两端受力大，乃 至中央部分处于悬空状态，使建筑物产
煤层被采出后，其上覆岩层最初的弯曲达 到一定限度后，其直接顶板岩层将与整体分开， 破碎成小的岩块而落下来充填采空区，这种移 动形式称为冒落。
矿山开采沉陷学(名词解释)
矿山开采沉陷学：研究煤矿地下开采引起的岩层与地表移动规律、移动变形控制方法及相关问题的科学。
它是一个工程技术研究领域，也是矿山测量、采矿工程学科的专业方向之一。
开采沉陷：矿层地下开采引起的岩层移动、松散层移动、地表移动现象和过程。
岩层移动：地下有用矿物被采出以后，开采区域周围岩体原有的应力平衡状态受到破坏，使岩体产生变形、位移和破坏的现象和过程。
地表移动：当开采的面积达到一定范围之后，岩层的移动和变形将发展到地表，引起地表的移动、变形和塌陷的现象和过程。
岩层移动六种形式：弯曲、煤的挤出(片帮)、垮落(冒落)、底板岩层的隆起、岩石沿层面的滑移、垮落岩石的下滑。
弯曲：岩层沿层面法向一次向采空区方向的弯曲。
煤的挤出(片帮）：煤壁在支承压力作用下压碎向采空区突出的现象。
岩层的垮落(冒落)：顶板岩层受上覆岩层压力弯曲而拉伸破坏，从岩体中垮落。
底板岩层的隆起：在煤层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压，导致底板向采空区方向隆起。
岩石沿层面的滑移：倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面下坡方向的移动。
垮落岩石的下滑：倾斜煤层时，采空区上部垮落的岩石下滑充填下方采空区。
岩层移动分区：充分采动区、最大弯曲区、岩石压缩区、垮落带、断裂带（裂隙带）、弯曲带、底板采动导水破坏带、底板阻水带、承压水导升带。
地表移动的四种形式：下沉盆地、裂缝与台阶、塌陷坑、采动滑移或滑坡。
下沉盆地：受影响地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区范围大得多的沉陷区域，也称“地表下沉盆地”。
裂缝与台阶：地表产生的延伸性裂缝，裂缝两侧地表有时还会有一定的落差而形成台阶。
塌陷坑：边缘较陡、塌陷深度大的漏斗状或沟槽状塌陷坑。
常发生在浅部开采急倾斜煤层或特厚煤层时。
采动滑移或滑坡：采动滑移是指地下开采引起的山区地表附加移动；采动滑坡是指地下开采引起的坡体整体性大面积滑动或坍塌。
充分采动：地表最大下沉值不随采区尺寸增大而增大的临界开采状态。
矿山开采地面沉降观测技术的应用策略
矿山开采地面沉降观测技术的应用策略摘要：近年来，随着社会建设的不断发展，各种先进的技术也开始在矿山开采工作中得到了广泛应用。
尤其是地面沉降观测技术，更是在矿山开采工作中发挥出了关键的应用优势。
为实现地面沉降观测技术在矿山开采中的良好应用，本文特对其应用策略进行分析，包括矿山开采中的地面沉降主要原因、地面沉降观测技术主要要求以及地面沉降技术的应用。
希望通过本次的分析，可以让地面沉降观测技术在矿山开采作业中发挥出更好的应用优势，从而实现矿山开采作业质量、效率及其安全性的良好保障。
关键词：矿山开采；地面沉降；观测技术；应用策略引言站在实际情况的角度来看，随着社会经济的逐步发展，我国对于能源方面的需求呈现出一种不断提升的状态，而各大地区当中表层的矿产资源都已经接近枯竭，而为了有效满足经济发展的需求，就只能进入到更深的地层当中开展找矿活动，这样就会引发过度开采等问题出现，使得越来越多的矿区当中产生了地面沉降问题，这种问题属于一种地质方面出现的结构变化。
而在矿区当中，其所出现的地面沉降会导致周边的自然环境产生恶化，也会消耗大量的不可再生资源，所以，这就需要在矿区的开采阶段中，采取更加合理的地面沉降观测技术，并针对矿山在地质结构上出现的变形问题展开监测，还要准确找寻出监测阶段中产生的各类问题，以此来稳步提高矿山生产的安全性与稳定性。
1矿山开采中地面沉降的主要原因在矿山开采作业中，地面沉降是最常见的一种自然灾害，一旦发生了地面沉降，不仅会对矿山开采作业的效率及其质量产生不良影响，同时也会严重威胁到人身和财产的安全性，最终酿成不可估量的损失。
经以往的研究与分析可知，导致矿山开采中地面沉降灾害的主要原因有两种：第一是以人为因素为主的主观原因，包括矿产资源的供需达不到平衡、过量的找矿活动、矿山地下矿产和水资源被抽空所导致的整体矿山下降、矿物周边高层建筑过多导致的地面静压力过大等，这些人为性的主观因素都可能导致矿山开采地面沉降灾害的发生。
矿山沉降观测实施方案
矿山沉降观测实施方案矿山沉降观测是矿山安全监测的重要组成部分，对于及时掌握矿山地表变形情况，保障矿山生产和周边环境安全具有重要意义。
为了有效实施矿山沉降观测，我们制定了以下实施方案。
一、观测方案确定。
1. 确定观测区域，根据矿山开采区域和周边环境情况，确定矿山沉降观测的范围和重点观测区域。
2. 确定观测点位，在观测区域内，根据地质构造、地形地貌和矿山开采情况，科学合理地确定矿山沉降观测点位。
3. 确定观测参数，根据矿山地质特征和开采方式，确定矿山沉降观测的参数，包括观测时间、观测频次、观测方法等。
二、观测设备准备。
1. 选择合适的观测设备，根据观测要求和实际情况，选择合适的沉降观测设备，包括测量仪器、数据采集设备等。
2. 设备调试和校准，在观测前，对所选设备进行调试和校准，确保观测设备的准确性和稳定性。
3. 观测人员培训，对参与观测的人员进行培训，包括设备使用方法、观测流程和安全注意事项等。
三、观测实施。
1. 观测点位设置，根据确定的观测点位，进行现场勘测和标志设置，确保观测点位的准确性和稳定性。
2. 观测数据采集，按照确定的观测参数和频次，进行沉降观测数据的采集和记录，确保数据的完整性和准确性。
3. 数据处理和分析，对采集到的观测数据进行处理和分析，及时发现地表沉降的变化趋势和异常情况。
四、观测结果评估。
1. 结果呈现和报告编制，将观测结果进行呈现和整理，编制观测报告，对矿山地表沉降情况进行评估和分析。
2. 结果解读和应对措施，根据观测结果，进行合理的解读和分析，提出相应的矿山沉降应对措施，保障矿山安全生产和周边环境保护。
五、观测方案总结。
通过以上实施方案的执行，可以有效地实施矿山沉降观测工作，及时掌握矿山地表沉降情况，为矿山安全生产和环境保护提供重要的技术支持。
同时，也为后续的矿山沉降观测工作提供了经验和参考。
总之，矿山沉降观测实施方案的制定和执行，对于保障矿山安全生产和周边环境保护具有重要意义，需要科学合理地确定观测方案、选择合适的观测设备、严格执行观测实施流程，确保观测结果的准确性和可靠性。
第6-1章矿山开采沉陷规律及观测站设计课件
（3）最大弯曲区（Ⅱ、Ⅱ’）特征：1）在此范围内岩层向 下弯曲的程度（曲率）最大。2）在层内产生沿层面方向的拉 伸变形和压缩变形。 （二）岩层移动的形式 （1）弯曲—岩体整体向下移动，不产生脱落 特点：出现裂隙或断裂，但保持层状形式 （2）岩层的垮落（或称冒落）—岩体部分 脱落，向下移动 特点：不再保持其原有的层状性。岩体体积 增大。
第6章 矿山开采沉陷规律及观测站设计
6.1 地下开采引起的岩层移动特征 6.2 地下开采引起的地表移动特征 6.3 地表移动盆地内移动变形分析 6.4 矿山开采沉陷观测站设计 6.5 地表沉陷的一般规律 6.6 开采沉陷的主要影响因素
1
6.1 地下开采引起的岩层移动特征
岩体内的应力状态 岩层移动基本概念 岩层移动影响带
（3）煤的挤出（又称片帮）—采空区边界矿层在支承压力作用 下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。 （4）岩石沿层面的滑移—在开采倾斜矿层时，岩石在自重力的 作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方 向的移动。 特点：岩层沿层面向下滑动，层间有错动。α↑，滑动越明显 （5）垮落岩石的下滑（或滚动） 特点：上山垮落岩石充填下山采空区，因而上山移动增加，下 山移动减小。 （6）底板岩层的隆起—当底板岩层较软时，在矿层采出后，底 板在垂直方向减压，水平方向受压，导致底板向采空区方向隆 起。
（3）外边缘区：地表下沉不 等，地面向盆地中心方向倾斜， 呈凸形，产生拉伸变形，当拉 伸变形超过一定值后，地面出 现裂缝 拐点——内外边缘区的分界点 称为～，或下沉曲线的凹凸变 化点叫～
2、水平煤层充分采动时，地表移动盆地的特征： （1）移动盆地位于采空区上方，以采空区中央对称 （2）移动盆地的之平底位于采空区中央上方 （3）拐点位于开采边界正上方或偏向采空区一侧一段距离 3、水平煤层非充分采动时，地表移动盆地的特征： 与充分采动区不同点： （1）移动盆地没有形成平底，而只有一点取得最大下沉值， 且不是该地质采矿技术条件下的最大下沉值 （2）最大下沉点位于采空区中央
矿山开采地面沉降观测技术的应用策略
矿山开采地面沉降观测技术的应用策略发布时间：2023-07-24T07:39:43.856Z 来源：《新型城镇化》2023年15期作者：王正元[导读] 在通过常规观测技术进行矿山开采地面沉降观测的过程中，其主要的技术形式有三种。
身份证号：522501xxxx03250639摘要：随着当今社会经济与科学技术的协同发展，各种先进的技术也开始在矿山开采工作中得到了广泛应用。
尤其是地面沉降观测技术，更是在矿山开采工作中发挥出了关键的应用优势。
为实现地面沉降观测技术在矿山开采中的良好应用，本文特对其应用策略进行分析，包括矿山开采中的地面沉降主要原因、地面沉降观测技术主要要求以及地面沉降技术的应用。
希望通过本次的分析，可以让地面沉降观测技术在矿山开采作业中发挥出更好的应用优势，从而实现矿山开采作业质量、效率及其安全性的良好保障。
关键词：矿山开采；地面沉降原因；地面沉降观测1 常规观测技术的应用在通过常规观测技术进行矿山开采地面沉降观测的过程中，其主要的技术形式有三种。
第一是精密高程测量技术，该技术主要是通过水准仪来进行高程观测，它不仅具备较为成熟的技术，且具有很强的操作性和稳定性。
通过该技术的合理应用，可获得足够精准的观测结果。
具体应用中，该技术在垂直位移观测中十分适用。
但是该技术也存在一定的缺点，首先是需要较多的劳动力，其次是观测速度比较慢，最后是在结构不稳定的矿山开采沉降面观测中会产生较大误差。
第二是角度测量技术，该技术主要是通过经纬仪来进行矿山开采地面的水平位移观测，三角网水平位移是其主要的观测内容，所以其观测方法通常为三角测量，通过对位移以及变形情况的观测，可实现矿山开采区域的有效监测。
随着科学技术的发展，全站仪已经在角度测量中得到了广泛应用，尤其是在边角网观测中，全站仪具有更好的自动化和数据化优势。
第三是精密距离测量技术，该技术属于一种距离测量技术，具有较高的精密度与稳定性。
但是在具体观测中，该技术也需要消耗大量的劳动力，且在沟壑或高低起伏等地形的沉降观测中，传统的因瓦基线尺不仅具有较大的劳动强度，且携带也并不便利。
矿山露天开采沉陷观测浅谈
矿山露天开采沉陷观测浅谈[摘要]利用智能的测量仪器和先进的测绘技术，建立地表移动观测站定期观测，布设矿区控制网并建立地表移动观测站，确定开采沉陷的预计参数，从而获取开采沉陷参数的重要依据，寻求地表与岩层移动的预计方法和参数，掌握地表移动规律，从而为矿山安全生产提供最有力的保障。
[关键词]矿山露天开采沉陷观测矿山测量是生产的基础工作，传统的矿山测量是以经纬仪、水准仪为技术手段进行的，目的是测定点的空间位置，任务是标定与测图。
近几年来像精密水准仪、电子经纬仪、全站仪以及GPS接收机等，根据不同的环境要求和数据类型，都可分别应用于矿区露天采矿和井下数据的采集；这些仪器不仅应用于地面测量和数据采集工作，而且降低了劳动强度，为开发和保护矿产资源做出了重要的贡献。
同时随着电子技术等的发展，测绘仪器制造也得到了很大的发展，代表之一就是全站仪，全站仪具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，其操作简单，性能稳定，数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点，使其在矿山测量中得到了广泛的应用。
地面控制测量、地形测量、工程测量均可用全站仪进行。
云南建水锰矿有限责任公司矿山位于建水坡头乡白显平台矿区，属于露天开采，自1958年成立。
外界坑道越界开采进入采区内遗留下来的巷道、采空区，由于露天开采标高的逐渐下降，从而逐渐显露出来。
本文结合矿山开采沉陷观测的基本过程，并对观测数据进行处理，进而得出了地表基本移动参数，再结合地质资料推测巷道及采空区位置及走向，就矿山露天开采沉陷观测谈一点体会：传统的矿山测量学，是综合运用测绘、采矿和地质等多学科的理论、技术与方法，采集、处理、表达和利用空间信息，实现对矿产资源的勘查、规划设计、建设开发和生产经营，解决矿产资源合理开发与矿区资源环境保护等问题。
为了保障生产上的安全，免受或少受露天开采过程中地面沉陷带来的有害影响，必须对地下开采引起的岩层与地表移动规律进行研究。
岩层与地表移动是许多地质采矿因素综合影响的结果。
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一、 岩层移动的几种形式 由于开采地下矿产资源引起的地表与上覆岩层 的岩体遭到破坏而产生的移动与变形统称为地表与 岩层移动。地表与岩层移动的形式主要有以下六种。 1 弯曲 当地下煤层被采出后，从其直接顶到地表将沿 其层理的法线方向，向采空区方向弯曲。在整个弯 曲过程中，岩层整体上保持其连续性和层状结构。
第十四章
矿山开采沉陷观测
四、 移动盆地的主断面 通常情况下，通过采空区中心与煤层走向平行 或垂直的断面上的地表移动值最大，我们将该断 面称为移动盆地的主断面。在主断面上不仅移动 量最大，而且地表移动盆地的范围也是最大的。 主断面的位置一般在采空区中间，但与采动情 况和煤层倾角有关。在非充分采动情况下，通过 采空区中心所作的平行于煤层倾向的垂直断面， 即为移动盆地的倾斜主断面。走向主断面的位置 则需要通过倾斜主断面上的最大下沉点，按最大 移动角θ确定(所谓最大下沉角是指采空区的中 点和地表移动盆地的最大下沉点的连线，与水平 线之间在煤层下山方向一侧的夹角)。
第十四章
矿山开采沉陷观测
2 冒落 煤层被采出后，其上覆岩层最初的弯曲达 到一定限度后，其直接顶板岩层将与整体分开， 破碎成小的岩块而落下来充填采空区，这种移 动形式称为冒落。 3 片帮 煤层采出后，采空区顶板岩层内出现悬空， 其压力便转移到煤壁上，形成增压区，煤壁在 附加载荷的作用下，一部分被压碎并垮向采空 区，这种现象称为片帮。
第十四章
矿山开采沉陷观测
第十四章
矿山开采沉陷观测
五、地表移动和变形对建筑物的影响 1 地表下沉和水平移动对建筑物的影响 地表大面积的均匀下沉和水平移动，只会 引起建筑物整体的移动，不会导致建筑物的 破坏。但当移动值很大、地下水位很浅时， 地表移动盆地积水，不仅会使建筑物淹没在 水中，而且易使地基强度降低，严重时可造 成建筑物的倒塌。非均匀的下沉和水平移动 对建筑物和交通线路等都有严重的不利影响。
第十四章
3
矿山开采沉陷观测
地表曲率变形对建筑物的影响 曲率变形是反映地表弯曲程度的指标，分正曲 率(地表上凸)和负曲率(地表下凹)两种。负曲 率变形使建筑物中间受力小，两端受力大，乃 至中央部分处于悬空状态，使建筑物产生八字 形的裂缝。 4 地表水平变形对建筑物的影响 水平变形也分为正负两种：正值表示拉伸变形； 负值表示压缩变形。水平变形是引起建筑物破 坏的重要因素，尤其是拉伸变形。
第十四章
矿山开采沉陷观测
4 岩石沿层面的滑动 当煤层倾斜时，岩石的自重力方向与岩层的 层理面不垂直，岩石除产生沿其法向的弯曲外， 还将产生沿层理面方向的滑动。岩层倾角越大， 沿层理面的滑移越明显。 5 垮落岩石的下滑 当煤层倾角较大时，采用自上而下的开采顺 序采煤，上山部分回采过后，采空区已被冒落的 岩块充填，这时开采下山部分的煤层，上山部分 的垮落岩石可能下滑充填下山部分的采空区，从 而使上山部分的岩层和地表移动加剧，下山部分 岩层移动减弱。
第十四章
矿山开采沉陷观测
1 冒落带 冒落带是指采用全部垮落法管理顶板时， 回采工作面放顶后引起煤层直接顶板产生破 坏的范围。其特点是顶板岩石发生破碎，而 且越是靠近煤层的岩石破坏愈严重。冒落带 的高度主要取决于采出煤层的厚度和上覆岩 石的碎胀系数，一般为采出煤层厚度的3-5倍。
第十四章
矿山开采沉陷观测
第十四章
矿山开采沉陷观测
6 底板岩层的隆起(又称底鼓) 如果煤层底板岩石很软且倾角较大，在煤 层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向 受压，造成底板向采空区方向隆起的现象， 称为底鼓。
第十四章
矿山开采沉陷观测
二、移动稳定后采动岩层内的三带 煤层采出后，所产生的地表与岩层移动过程 较为复杂，为了满足采矿工程的需要，将移动 稳定后的采动岩层按其破坏程度不同，分为三 个不同的开采影响带，即冒落带、断裂带和弯 曲带。
第十四章
2
矿山开采沉陷观测
地表倾斜对建筑物的影响 移动盆地内非均匀的下沉引起的地表倾斜， 将使位于其范围内的建筑物重心发生偏斜，特 别是对于底面积小、高度大的建筑物(如水塔、 烟囱和高压电线铁塔等)影响更大，严重时可 导致建筑物发生折断或倾倒。 此外，地表的倾斜还会引起公路、铁路和管 道等坡度的变化以及机械设备的倾斜，从而影 响它们的正常工作状态，因此必须及时进行修 复。
第十四章
§14.1 §14.2
矿山开采沉陷观测
开采过程中的移动和变形 地表移动观测站的设计
§14.3
§14.4 §14.5 §14.6 §14.7
地表移动观测和资料整理
岩层移动及破坏检测技术 ”三下”采煤观测概述 保护煤柱的留设 保护煤柱设计实例
第十四章
矿山开采沉陷观测
§14-1 地表与岩层移动的几个基本概念
第十四章
矿山开采沉陷观测
第十四章
矿山开采沉陷观测
所谓充分采动是指地下煤层
采出后，地表下沉值达到该地 质采矿条件下应有的最大值。
一般情况下，当采空区的长度和 宽度均达到或超过采深的1.2-1.4 倍时，地表可达到充分采动。凡 是采空区的尺寸没有达到充分采 动的临界值，地表下沉也未达到 该地质采矿条件下应有的最大下 沉值时，这种采动称为非充分采 动。
2 断裂带 在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层和断 裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为断裂 带。断裂带位于冒落带和弯曲带之间。断裂带 内岩层不仅发生垂直于层理面的裂缝或断裂， 而且产生顺层理面的离层裂缝。
第十四章
矿山开采沉陷观测
3 弯曲带 断裂带之上直至地表都属于弯曲带。在弯 曲带内，岩层在自重力作用下产生沿层面法线 方向的弯曲，但仍保持其原有的层状结构；岩 层的移动是连续而有规律的。弯曲带的高度主 要受开采深度的影响，当采深很大时，弯曲带 的高度将很大，但地表的移动和变形相对较平 缓。
第十四章
矿山开采沉陷观测
三、 地表移动盆地 当开采影响波及到地表之后，受采动影响 的地表从原有标高向下沉降，从而在采空区上 方形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域， 这种地表沉陷区域称为地表移动盆地。地表移 动盆地是在工作面的推进过程中逐步形成的，
地表移动盆地的大小和形状主要与煤层 倾角、采空区的大小和采深是否达到充 分采动有关。