五沟煤矿1013工作面地表移动观测站设计
地表移动观测站设计说明书
地表移动观测站设计说明书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:6200工作面地表移动观测站设计说明书设计人:pp学号：班级:测绘13-4班中国矿业大学2016.4.10目录一、设立观测站的意义和任务 (3)1.意义： (3)2.任务： (3)二、矿井工作面概况 (4)1. 设站地区地质采矿概况 (4)2. 地表移动参数 (4)三、地表移动观测站设计 (4)1.观测站设计的原则 (4)2.观测站设置所需要资料 (5)3.观测站分类及布设的形式 (5)4.观测线位置的确定 (6)5.观测线长度的确定 (7)6.观测点数目及密度 (8)7.观测站的设置 (9)五、地表移动观测站的观测工作 (10)1.连接测量 (10)2.全面观测 (10)3.日常观测 (11)六、观测成果的整理 (12)1.观测成果的计算 (12)2.绘图工作 (14)3.观测站成果整理 (15)七、经费估算 (16)附： (17)一、设立观测站的意义和任务1.意义：在《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。
建立地表移动与变形观测站进行现场观测，是进行此项工作唯一有效的方法。
2．任务：某矿６2０0工作面西部、西南部有后鲍店村、中鲍店村。
为研究地下开采对村庄的影响及地表移动变形规律和参数，通过设立地表移动观测站进行观测可以获取并确定以下数据，并获取相关关系:1)采矿、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)移动稳定后地表移动和变形的分布及其主要参数；移动角、裂缝角、边界角、最大下沉角、下沉系数、主要影响半径、超前影响角、超前影响距,滞后角及滞后距和地表最大下沉速度等;5)监测地下开采对建筑物的影响。
地表移动观测站的设置和观测
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。
３ 观测成果的整理与分析
每次观测工作结束后，首先应检查外业记 录手簿， 保证外业成果无误， 然后再进行内业 整理工作。观测成果的整理包括计算和绘图 两部分。 ３．１ 观测成果的计算
观测成果的计算是根据外业成果首先算 出各观测点的高程及相邻点间的水平距离在 观测线方向上的投影长度，然后再按测线计算 各种移动与变形值。
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。进 行日常观测工作所间隔的时间，可根据开采深 度、回采工作面的推进速度和顶板岩性等具 体条件而定， 一般每隔 １ ～３ 个月测量一次。 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。
此外， 在采动过程中， 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
上式中 ｒｉ 为相邻点 ｉ 与 ｉ＋１ 间的支距差， 计算时应考虑正负号，如图中 ｒ１＝ｙ２－ｙ１，ｒ２＝ｙ２－ ｙ ３＝ ｙ ２＋ ︱ ｙ ３ ︱。
然后再将相邻点间的水平距离ｌｉ加上支距 改正数△ ｌｉ 即得沿观测线方向的水平距离。
６．２ 软基处理的建议方案 对于含软土层的软基地带，宜采用袋装砂
井法或塑料排水板法， 并适当超载预压， 使其 达到排水固结， 提高地基承载力， 减少工后沉 降。
１ 地表移动观测站的设置
标定好的控制点和观测点可用预制好的 混凝土桩埋设稳固，或在实地挖坑浇灌混凝土 桩。埋设深度， 在非冻土区应不小于 ０ ． ６ ｍ ； 在冻土区测点的底面应在冻结线 ０．５ｍ 以下， 当地表冻结线 ｏ．５ｍ 内有含水层时，一般应采 用钢管式测点。
观测点设置好后， 应按 Ｊ 顷序进行编号。 一般情况下，倾斜观测线上观测点编号应自下 山向上山方向按顺序增加，走向观测线上观测 点编号应按工作面推进方向顺序增加。
地表移动观测站设计方案
地表移动观测站设计方案前言为了获得我矿采煤工作面最可靠的地表移动参数,掌握我矿地质采矿条件下的地表移动规律,我矿决定建立11042采面地表移动观测站,进行该工作面地表移动的观测和研究工作｡11042采面地表移动观测与研究的主要内容:(1)掌握地质采矿条件与地表移动与变形的关系;(2)获得厚松散层､炮采条件下地表移动与变形的分布规律;(3)确定采面地质采矿条件下的角量参数､动态参数和预计参数｡通过对采面地表移动观测站的研究,为我矿保护煤柱留设､征地､迁村和实现煤矿安全生产等提供科学依据,并进一步探求厚松散层条件下的地表移动规律,丰富和发展我国“三下”采煤技术｡一､11042采工作面地质采矿条件4#煤层位于龙潭组上部,上距飞仙关组(T1f)底界平均12.09m｡11042采工作面倾向平均长87m,走向长222m,面积约19314m2,平均煤厚为m=2m,平均倾角14o,工作面标高为+1531m~+1541m,该工作面相对范围内地面标高为+1625m~+1655m,其最大开采深度为114m,最小开采深度为94m｡上部松散层厚度为h=70m且该工作面上方无农田､建筑物等｡二､地表移动观测站的设计1､观测站设计原则为了能够获得准确､可靠､有代表性的观测资料,在观测站设计中,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)观测线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)根据开采深度和设站目的,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｡若在冻土地区,控制点底面应在冻土线0.5m 以下｡ 2､角量参数的选定角量参数的选定只能参照网上相似地质采矿条件矿区地表移动观测站成果资料｡网上相似地质采矿条件矿区的角度参数为:，040=ϕαβ*8.0~750＝000075~7075~70==δγ，网上地表移动规律研究报告中经验公式可得:0000005.49.585.46.257.508.71±=±-H hH m －＝＝综综γδ 0000009.15.589.132.02.247.555.73±=±--αβH h H m －＝综 其中 ϕ——松散层移动角;γ､β——上､下山移动角;δ——走向移动角; α——煤层倾角;m ——煤层平均厚度;h ——松散层厚度;0H ——回采工作面平均开采深度｡3､观测线位置的确定根据观测站设计原则,在11042工作面上方地表布置两条观测线｡A 号观测线位于11042运输巷上方35外m,B 号观测线位于距离开切眼上方42m 外｡(观测站平面位置设计示意图) 4､观测线长度的确定根据《煤矿测量试行规程》第217条规定,调整β∆､γ∆､δ∆取020｡以剖面法求得A 号和B 号观测线长度分别为300m 和150m,共计450m ,如图A 号观测线断面示意图和B 号观测线断面示意图所示｡ A 号观测线长度按下式计算:l h A A +∆--=)cot()2(H 0581δδ式中l —工作面走向长度;δ∆—为走向移动角的修正值｡同理可得B 号观测线的长度:αγγββcos )cot()cot(21361L H H B B +∆-+∆-=式中γ∆､β∆—分别为上､下山移动角的修正值;L —工作面倾斜长度;1H ､2H —分别为采区下边界和上边界的开采深度｡三､控制点及工作测点的个数和埋设方法1､控制点及工作测点数按《煤矿测量试行规范》规定,工作测点间距为25m,控制点间距为50m,由观测线长度计算得各测线控制点和工作测点的个数,见表1｡表1 控制点和工作测点个数观测线编号控制点(个) 工作测点(个) 合计(个)A 6915B 3 4 7合计936 452､控制点和工作测点结构所有控制点和工作测点全部为混凝土予制桩,钢筋露出水泥桩的高度为5mm,如图1和图2｡3､埋设方法(1)埋设控制点应用全站仪根据施工测量要求按设计坐标在实地标定其位置,工作测点用全站仪标定,尽量使其中心位于同一方向线上,用木桩做标志;图1 控制点图图2 工作测点图(2)挖坑前先把点位引到1米外的四个临时十字桩上,在所标定位置挖一直径为0.5m左右,控制点坑深为0.7m以上､工作测点坑深为0.5m以上的坑,坑底捣实,先铺一层0.1米厚的混凝土后放置予制桩,并用混凝土固定工作测点及控制点周围,固定高度分别为0.3m和0.5m;由十字桩拉线指示测点位置,控制点的偏心不要大于1cm,工作测点偏心不要大于5cm｡观测线上为三个控制点时,先埋设两端点,然后用全站仪标埋中间控制点;(3)在整个观测期间必须采取有效措施对控制点和工作测点严加保护,如有破坏应及时补埋;(4)部分控制点和工作测点标定坐标见表2;(5)观测站各控制点和工作测点的埋设工作应于1月30日前完成｡表2 控制点和工作测点坐标四､观测项目､方法､精度和时间1､连接测量(1)平面连接控制点的平面位置采用D级GPS或全站仪导线控制,点位误差不得大于7mm｡全站仪导线布置如图4所示｡图 3连接测量平面示意图(2)高程连接由D013､D016点分别向观测线控制点引测三等水准,形成附合水准网,如图5所示｡图 4 连接测量水准网示意图观测站连接测量成果的内业数据处理方法和常规方法一样,最终求出观测站各控制点的平面坐标和高程｡野外数据采集工作包括全面观测和加密水准测量两大部分,内业均采用严密平差进行数据处理｡2､全面观测在观测站未受开采影响之前,独立进行两次全面观测｡两次测得同一点的高程差值小于10mm,同一边长的长度差小于4mm,取两者平均值作为原始数据｡高程测量直接从观测站控制点开始,按三等水准测量的精度要求进行,观测工作测点时,可使一些测点作为中间点,但视线不宜超过50m(即不超过3个中间点)｡若观测站两端有控制点,可进行附合水准测量;若只在一端有控制点,则需进行往返水准测量(或闭合水准测量)｡平面测量采用全站仪导线,正倒镜往返观测,直接测定出各测点的平面位置和高程,通过平面坐标反演,确定出各测点的支距和相邻测点之间在观测线方向的水平距离｡3､日常观测在首次和末次全面观测之间适当加密水准测量次数,为判定地表是否开始移动,在回采工作面推进一定距离(工作面回采38m),在预计可能首先移动的地表,选择若干个工作测点,每星期进行一次水准测量｡重复水准测量的时间间隔,视地表下沉的速度而定,一般是每隔1~3个月观测一次｡在移动的活跃阶段,还应在下沉较大的区段,增加水准观测次数｡观测站的各项观测,一般情况下可参照表3的程序进行｡为了保证所获得观测资料的准确性,每次观测应在尽量短的时间内完成,特别是在移动活跃阶段,水准测量必须在一天内完成,并力争做到高程测量和平面测量同时进行｡表3观测站观测程序注:地表移动稳定后指6个月内地表各点的下沉值均小于30mm4､地表裂隙调查及井下工作面测量调查记录产生裂缝的日期､位置､长､宽､深及其变化过程｡在每次地表移动观测的同时,应在井下测定工作面的推进位置､采厚和采高等采煤状况,并每周测定一次实际回采上限的位置｡五､观测成果的整理地表移动观测站的观测成果预处理,必须在外业成果无误的基础上进行｡1､观测成果的计算为了确保观测成果的正确性,在进行内业数据处理之前,应对野外观测成果再次检查,然后进行各种改正数的计算和严密平差计算｡(1)观测数据的预处理观测数据预处理主要是计算各测点的高程､相邻两测点在观测线方向的水平距离,然后计算各测点的移动和变形值及下沉速度等｡对于全站仪而言,观测数据的处理除须加入气象改正和斜距改正之外,其余的计算和常规方法相同｡有关气象改正和斜距改正的具体计算方法参看全站仪使用说明书｡(2)移动和变形计算观测数据经过预处理之后,便可计算观测线上各测点和各测点间的移动和变形值｡移动和变形计算主要包括:各测点的下沉和水平移动,相邻两测点间的倾斜和水平变形,相邻两线段(或相邻三点)的曲率变形,观测点的下沉速度等｡各移动和变形计算公式如下:① m 次观测时n 点的下沉m n n n H H W -=0,mm式中 n W —n 号点的下沉值;0n H ､m n H —分别为首次和m 次观测时n 号点的高程｡② 相邻两点间的倾斜1~11~+++-=n n nn n n l W W i ,mm/m 式中 1~+n n l —n 号点至n 1+号点的水平距离;1+n W ､n W —分别表示n 1+号点和n 号点的下沉量｡③ n 号点附近的曲率,即n -1号点至n +1号之间的曲率1~~1-+n n n K =21~~11~~1-+-++-n n n n n n n n l l i i =1~~11~~1)(2-+-++-n n n n n n n n l l i i , mm/m 2或310-/m式中 n n i ~1+､1~-n n i —表示n +1号点至n 号点和n 号点至n -1号点的倾斜;n n l ~1+､1~-n n l —表示n +1号点至n 号点和n 号点至n -1号点的水平距离｡④ n 号点的水平移动n U =nm L -0n L ,mm式中 n U —n 号点的水平移动;nm L ､0n L —分别表示m 次观测时和首次观测时n 号点至观测线控制点间的水平距离,用点间距累加求得｡⑤ n 号点至n +1号点间的水平变形n n ~1+ε=0~10~1~1)()()(n n n n m n n l l l +++-, mm/m 式中 0~1)(n n l +､m n n l )(~1+—分别表示n +1号点至n 号点在首次观测时和m 次观测时的水平距离｡⑥ n 号点的下沉速度tW W V nm nm n 1--=,mm/d 式中 1-nm W ､nm W —分别表示m -1次和m 次观测时n 点的下沉值;t —两次观测的间隔天数｡⑦ n 号点的横向水平移动'nU =nm y -0n y ,mm 式中 nm y ､0n y —分别表示第m 次观测和首次观测时n 号点的支距值｡横向水平移动是垂直于观测线方向的水平移动,计算时需注意正､负号｡每次观测结束之后应及时进行移动和变形计算,计算数字的取位见表4｡表4 移动､变形计算时的取位参考(3)地表移动变形参数确定地表移动变形计算之后,绘制移动变形曲线图和下沉速度曲线图｡在图上可确定出移动变形的角量参数有:移动角､边界角､裂缝角､最大下沉速度角､超前影响角等,通过专业程序计算求得的地表移动预计参数有:下沉系数､水平移动系数､主要影响角正切､拐点偏移距等｡2､绘图工作根据每次观测的计算结果绘制CAD曲线图,由这种曲线图能够清楚地看出沿观测线(主断面)的地表移动与变形的分布特征及其发展过程｡绘制移动和变形曲线图时,选择竖直比例尺的原则是:使绘制的曲线能清楚的反映出移动和变形的分布规律,并便于分析比较｡水平比例尺与观测站平面图一致｡曲线图和观测线断面图应绘在一起,以表明各种地质采矿条件对移动和变形分布形态的影响｡断面图的竖直和水平比例尺与井上下对照图的相同｡在断面图上应标出地面,测点及其编号,松散层厚度,岩层柱状,采区位置,开采厚度,各次观测时的工作面位置及采区周围的开采情况等｡在观测站平面图上应表示出:测点的实际位置,地形,地物,钻孔,保护煤柱边界线,每次观测时的工作面位置,回采边界,地表裂缝,塌陷坑的形态及出现日期,并根据实测的移动和变形值勾绘等值线图｡每一次观测后,要及时进行计算和绘制移动､变形曲线图｡观测站观测工作全部结束后,为了求出最终结果,应对每次观测结果进行综合分析,以便获得观测站受开采影响产生的移动､变形的发展过程,以及移动和变形的最终值｡绘制移动､变形曲线时,具有正号的移动､变形值绘在水平线的上方,负号值绘在水平线的下方,但下沉值除外｡图6根据观测成果绘制的移动､变形曲线示意图｡绘图展点时需注意:下沉是展在测点的正下方;水平移动是依据其正､负号分别展在测点的正上方或正下方;倾斜和水平变形是依据其正负号展在两测点间中点的正上方或正下方,曲率是依据其正负号两相邻线段的不同情况展点;当相邻两线段的长度相等时,曲率点展在中间点的正上方或正下方｡绘制下沉速度曲线时,按下沉速度值,在两次观测时间间隔的正中间展点｡图6移动和变形曲线绘制方法示意图3､提交成果观测站的实测资料经过数据处理后,可求得下列成果:(1)地表移动盆地的范围､形状､大小,以及各种角值参数(边界角､移动角､裂缝角､最大下沉角､充分采动角等);(2)地表移动盆地主断面上的移动和变形分布及其特征,移动和变形值的位置;(3)工作面推进过程中移动和变形的发展过程及其相应的主要动态参数(起动距､超前距､超前影响角､滞后角等);(4)地表移动过程中,地表移动速度的变化以及与工作面的相应关系;(5)地表移动各个阶段(初始阶段､活跃阶段､衰退阶段)的持续时间以及地表移动持续的总时间;(6)工作面开始回采到地表开始下沉的时间等｡。
地表移动观测站设计方案
1概述济三煤矿123上04工作面位于工业广场的北部，幸福河与济东公路在工作面南部穿过，工作面上方地表还有秦庄、前卓庙、后卓庙、及金桥集团，其余大部分为农田及其附属设施，观测站的布设届时可根据地面实际情况作调整。
本次观测站位于１2３上04工作面(十二采区中部）的正上方,地势平坦,另外该工作面为十二采区首采工作面,受外界影响因素相对较少。
本工作面所采煤层为山西组煤3上，地质构造较简单，大部分煤厚在１.４m以上,最大厚度2.2m，平均厚１．72m,倾角0°～12°,平均为3°。
煤３上底板为泥岩、中砂岩及粉细砂岩互层,煤３上顶板为粉砂岩及细粉砂岩互层、粉砂岩;泥岩硬度系数ｆ=２～4，粉砂岩、细砂岩及细粉砂岩互层硬度系数f＝4～6,中砂岩硬度系数为8～10。
工作面回采过程中预计出现顶板淋水及采空区涌水，以采空区涌水为主。
预计１２３上0４工作面最大涌水量200m３／h,正常涌水量60～１0０m3/ｈ。
２建立观测站的目的和意义建立地表移动观测站实测研究是开采沉陷规律研究的最可靠手段。
本工作面已经进入了秦庄、前卓庙、后卓庙及金桥集团保护煤柱,属于建筑物下采煤范畴，另外工作面回采引起的地表移动将会对济东公路、幸福河及河堤造成影响；根据有关规程也必须设立地表移动观测站。
因此,在工作面上方建立地表移动变形观测站的主要目的有:(１)由于本矿煤3上采用综合机械化开采技术,设置观测站的目的主要是为了取得本地区因地下煤层开采后,采动地表的移动、变形及破坏规律,包括各种移动角、边界角、移动与变形预计参数,并为进行矿区总体规划、环境评价和矿井设计时，对于建筑物、水体、铁路及主要井巷的压煤开采论证提供评价依据;（2）为安全合理的留设保安煤柱提供技术参数,也为安全合理开采保安煤柱提供理论依据；(3）为开展建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的开采提供变形预计方法，以便在进行“三下”采煤时，为合理布设工作面和选定开采顺序、制订建(构）筑物及河堤加固保护措施提供依据；（4）由于综合机械化开采地表沉陷变形的特殊规律，为了寻求在观测站布设方法、观测手段、研究内容及分析方法等方面的合理性。
矿井工作面地表移动观测站设计与研究
矿井工作面地表移动观测站设计与研究发表时间：2015-01-08T15:24:41.650Z 来源：《价值工程》2014年第8月下旬供稿作者：魏朋[导读] 开采沉陷的防治是一项极其重要的、刻不容缓的工作。
魏朋淤WEI Peng曰危威于WEI Wei曰张清鸾于ZHANG Qing-luan （昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093）（Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）摘要：随着我国经济的快速发展，煤炭的需求量日渐增加，因此煤炭开采强度也随之加强，就导致对地表移动和破坏越来越严重，形成了许多采煤沉陷区，给环境和人民的生活带来很大的危害。
本文以煤矿开采工作面为实验基地，结合地质采矿条件建立该工作面的地表移动观测站，由外业测量得到沉陷数据，并通过Matlab 编码绘制出下沉、水平移动、横向水平移动、倾斜、曲率和水平变形曲线。
根据上述曲线，研究开采沉陷的防治工作。
Abstract: With the rapid development of China's economy, the demand for coal has been increasing, so the strength of coal miningincreased, leading to more serious surface movement and destruction, and a lot of coal mining subsidence area formed, which brings verygreat harm to the environment and people's life. This paper is based on the coal mining working surface as the experimental base, combinedwith the geological and mining conditions of the working surface observation station of surface movement, subsidence data obtained fromfield measurement, and through the Matlab code draw curve subsidence, horizontal movement, horizontal movement, tilt, curvature andhorizontal deformation. According to the curve, prevention and control of mining subsidence is studied.关键词：开采沉陷；地表移动；观测站；下沉；移动变形曲线 Key words: mining subsidence；ground movement；observation stations；sinking；movement and deformation curve 中图分类号：TD325 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）24-0032-02 0 引言中国的主要能源，在国民经济发展中占有重要的地位，2001 年煤炭占中国一次能源总量的76.3%，比2000 年提高4.3%；占消费总量的68.7%，比2000 年提高0.9%[1]。
五沟煤矿三采区10煤首采工作面矿压显现规律研究
五沟煤矿三采区10煤首采工作面矿压显现规律研究我国是一个煤炭生产大国，在一次能源消费结构中煤炭占70%以上。
综合机械化采煤以其安全高效、掘进率低、成本低、经济效益好等优点，已作为我国主要采煤方法之一，经过多年的发展，其开采技术日益成熟。
但由于工程地质条件的随机性，不同地质条件下综采工作面采场矿压显现及控制、覆岩运动都有新的特点，因此在支架——围岩系统控制和顶板管理等方面有自身的一些要求。
而面临这些新问题，解决的方法主要是依靠经验类比法，缺乏科学的指导，往往会导致工作面支架选型不合理、顶板难于管理、围岩难以控制等影响生产的安全问题。
通过综合研究相应地质条件下的综采采场矿压显现规律，对丰富综采采场围岩控制理论有十分重要的意义。
标签：顶板动态监测；顶板来压；表面位移1 立项背景五沟煤矿是安徽恒源煤电股份有限公司所属主力矿井之一。
2008年9月投产，设计年生产能力60万吨，2009年经核定年生产能力为150万吨。
五沟煤矿矿井内共含10个煤层（组）计18～27层煤，可采煤层有31、51、52、71、72、81、82和102计8层，煤层平均总厚15.27m，其中72、81、82和102煤为主要可采煤层，平均总厚10.69m，占可采煤层平均总厚的70.0%。
井田被F3、F14、F6、F9断层切割为三大块，根据煤层赋存情况、块段走向长度及开采方式，共划分五个采区：南翼F14断层至F6断层为一采区，F6断层至F9断层二采区和二上采区，F3断层以北至矿井边界为三采区和三上采区。
1031工作面是三采区首采面，采用倾斜长壁综合机械化回采，工作面煤层平均厚度平均 4.0m，地质构造复杂。
因此针对该工作面生产地质条件，开展大采高综采采场矿压显现规律研究，采用现场实测、理论分析等研究方法，以准确掌握该地质条件下的采场矿压显现和支架变化规律，为采煤工作面顶板管理、巷道的超前支护和综采支架的合理选型提供依据，以保证首采面安全回采和正常生产，减少顶板事故，提高矿井煤炭资源采出率，具有显著的经济效益和社会效益。
地表移动观测站设计
旬邑县宋家沟煤矿xunyixiansongjiagoumeikuang2026综采工作面地表移动观测站设计方案编制单位：地测科编制日期：2013.06.01前言为了获得2026综采工作面最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，我矿决定建立2026综采工作面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。
2026工作面地表移动观测与研究的主要内容：1、掌握地质采矿条件与地表移动的变形关系；2、获得综采条件下地表移动与变形的分布规律；通过对2026工作面地表移动观测站的研究，为我矿保护煤柱的留设和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求地表移动规律，丰富和发展我矿采煤技术。
2026综采工作面地表移动观测站设计方案一、2026工作面地质采矿条件2026工作面走向长度为1110米，倾向宽150米，面积约16.65万㎡，平均采深为227米，工作面平均倾角12°，该工作面4-2煤层厚度在2.4-3.0米之间，平均2.7米，采用走向长壁垮落采煤法，综合机械化采煤。
本工作面掘进水文地质条件简单，顶底板均为泥岩、粉砂岩，隔水性能好；该工作面老顶为粉砂岩或砾岩，厚度为5.75-75米，该层非常坚硬；直接顶为泥岩、砂质泥岩厚度为1.46-6.67米，直接底为细砂岩、砂质泥岩，岩性变化不大，厚度约2.47米，具有膨胀性，上部松散层厚度约为145米。
二、地表移动观测站的设计1、观测站设计原则为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中应遵循以下原则：（1）观测线应设在地表移动盆地的主剖面上；（2）观测线在观测期间不受临近开采的影响；（3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；（4）根据开采深度和设站目的，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。
2、角量参数的选定由于该观测站为我矿第一个观测站，角度参数的选定只能参照我矿采矿条件，地质地层结构实际揭露，矿区地表移动观测成果等资料。
矿山开采地表移动变形观测站设计与监测技术
矿山开采地表移动变形观测站设计与监测技术作者：张官进，朱小美，沈震，李新新来源：《科技创新与生产力》 2015年第10期张官进，朱小美，沈震，李新新（安徽理工大学，安徽淮南 232000）摘要：文中主要介绍观测站的设计、传统的测量方法（水准测量和平面测量）以及光纤监测技术、GPS伪卫星组合定位技术、三维激光扫描技术三种监测新方法，达到获取沉降规律的目的。
合理地使用这些技术，获取了可靠的沉降规律。
关键词：观测站设计；高程测量；GPS中图分类号：TD325 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.10.066地表移动观测站主要建在地表移动或下沉的土地上，文中主要是指由矿山开采造成的各种地表损害的土地上。
在人类需要的矿物质被挖掘出来之后，采区因为各种压力的改变，其位置、形状以及大小会产生相应的的变化，不能维持原有的平衡，形成新的平衡。
新的平衡会造成地表的坍塌，以及土地、建筑物、道路的损毁。
损毁的速度、程度及规律与采区的土壤结构有很大的联系，相似的土壤结构有相似的沉降规律，因此，找出塌陷规律会为以后相似类型土壤的开采沉降的预测带来便利，指导生产，减少损害。
地表移动观测站是在开采可能影响范围内的地球表面上所布设的观测站，目的是寻找规律[1-9]。
1 地表移动观测站设计1.1 资料收集设计观测站要准备大量的已有资料：一是1∶ 1 000或者1∶2 000的井上下对照图和开采计划图，根据这张图至少可以确定观测地区井上下的对应关系。
二是设站区的地质和水文资料。
三是井下开采工作面的设计资料，基本的有巷道布置、顶板管理方法以及开采厚度、周围开采情况等。
四是控制点的高程测量数据，现有的平面位置。
五是本地矿山开采已有的移动相关系数。
一般而言，设计参数都是根据已有资料来确定的，而有些矿区是新矿，此时设计参数应参照同一地区其他矿上的资料或者找土质、地质条件相近的矿的参数资料。
1.2 观测站类型的选择观测站可分为下面3类：一是按设站地点分为地表移动、岩移、专门观测站。
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皖北煤电集团有限责任公司五沟煤矿1013工作面地表移动观测站设计安徽理工大学五沟煤矿2008年4月前言为了获得五沟煤矿1013工作面最可靠的地表移动参数，掌握该地质采矿条件下的地表移动规律，皖北煤电集团有限责任公司五沟煤矿决定建立1013首采面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。
1013首采面地表移动观测与研究的主要内容：(1)掌握地质采矿条件与地表移动与变形的关系；(2)获得厚松散层、综采条件下地表移动与变形的分布规律；(3)确定首采面地质采矿条件下的角量参数、动态参数和预计参数。
通过对首采面地表移动观测站的研究，为五沟煤矿保护煤柱留设、征地、迁村和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求厚松散层条件下的地表移动规律，丰富和发展我国“三下”采煤技术。
1 1013首采工作面地质采矿条件1013工作面倾向长1000m，走向宽150m，面积约15万m2，平均采深为385m，平均倾角10o，该工作面10煤层厚度在0~5.5m之间，平均3.1m。
采用走向长壁垮落采煤法，综合机械化采煤。
本工作面掘进水文地质条件较复杂，本区有“四含”水，其中四含岩性复杂，泥质含量高，渗透性差，补给条件较差，直接覆盖在煤系地层之上，而与上覆一、二、三含水层无直接水力联系。
该工作面老顶为泥岩、粉细砂岩，岩性和厚度变化大。
直接顶工作面外段为中厚层灰白色中、细粒砂岩，厚度为6.4~10m；中段为灰色~浅灰色粉砂岩，一般厚度为3.7m；里段直接顶板则为深灰色~灰黑色块状泥岩，含炭质，厚度为2.5m。
直接底板岩性变化不大，岩性为粉、细砂岩或粉细砂岩互层。
上部松散层厚度为270m左右。
1013工作面上方主要为农田和沟渠，地表地势平坦，无大型建筑物，地面标高+26.7~+27.5m 。
2 地表移动观测站的设计1） 观测站设计原则为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中，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）观测线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）根据开采深度和设站目的，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。
在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m 以下。
2） 角量参数的选定由于该观测站为五沟煤矿第一个观测站，角量参数的选定只能参照邻近相似地质采矿条件矿区地表移动观测站成果资料。
徐州西部矿区的角度参数为：，040=ϕαβ*8.0~750＝ 000075~7075~70==δγ，由淮北矿区地表移动规律研究报告中经验公式可得:0000005.49.585.46.257.508.71±=±-H h H m －＝＝综综γδ 0000009.15.589.132.02.247.555.73±=±--αβH h H m －＝综其中ϕ——松散层移动角；γ、β——上、下山移动角；δ——走向移动角；α——煤层倾角；m——煤层平均厚度；h——松散层厚度；H——回采工作面平均开采深度。
3）观测线位置的确定根据观测站设计原则，在1013工作面上方地表布置两条观测线。
A号观测线位于工作面下山边界43m，B号观测线位于距离开切眼325m的采空区上方，详见图1、2。
图1 A号观测线断面图图2 B 号观测线断面图观测站平面位置设计见附图。
4） 观测线长度的确定根据《煤矿测量试行规程》第217条规定，调整β∆、γ∆、δ∆取020。
以剖面法求得A 号和B 号观测线长度分别为1610m 和1095.5m ，共计2705.5m ，如图1所示。
A 号观测线长度按下式计算：l h A A +∆--=)cot()2(H 0581δδ式中l —工作面走向长度；δ∆—为走向移动角的修正值。
同理可得B 号观测线的长度：αγγββcos )cot()cot(21361L H H B B +∆-+∆-=式中γ∆、β∆—分别为上、下山移动角的修正值；L —工作面倾斜长度；1H 、2H —分别为采区下边界和上边界的开采深度。
3 控制点及工作测点的个数和埋设方法1) 控制点及工作测点数按《煤矿测量试行规范》规定，测点间距为25m，控制点间距为50m，由观测线长度计算得各测线控制点和工作测点的个数，见表1。
表1 控制点和工作测点个数观测线编号控制点（个）工作测点（个）合计（个）A 4 58 62B 4 36 40合计9 94 1022）控制点和工作测点结构所有控制点和工作测点全部为混凝土予制桩，钢筋露出水泥桩的高度为5mm,如图2和图3。
3）埋设方法（1）埋设控制点应用全站仪根据施工测量要求按设计坐标在实地标定其位置，工作测点用全站仪标定，尽量使其中心位于同一方向线上，用木桩做标志；图2 控制点图图3 工作测点图（2）挖坑前先把点位引到1米外的四个临时十字桩上，在所标定位置挖一直径为0.5m左右，控制点坑深为0.7m以上、工作测点坑深为0.5m 以上的坑，坑底捣实，先铺一层0.1米厚的混凝土后放置予制桩，并用混凝土固定工作测点及控制点周围，固定高度分别为0.3m和0.5m；由十字桩拉线指示测点位置，控制点的偏心不要大于1cm，工作测点偏心不要大于5cm。
观测线上为三个控制点时，先埋设两端点，然后用全站仪标埋中间控制点；（3）在整个观测期间必须采取有效措施对控制点和工作测点严加保护，如有破坏应及时补埋；（4）部分控制点和工作测点标定坐标见表2；（5）观测站各控制点和工作测点的埋设工作应于5月10日前完成。
表2 控制点和工作点坐标4 观测项目、方法、精度和时间1）连接测量①平面连接控制点的平面位置采用D级GPS或全站仪导线控制，点位误差不得大于7mm。
全站仪导线布置如图4所示。
图 4 连接测量平面图②高程连接由D013、D016点分别向观测线控制点引测三等水准，形成附合水准网，如图5所示。
图 5 连接测量水准网图观测站连接测量成果的内业数据处理方法和常规方法一样，最终求出观测站各控制点的平面坐标和高程。
野外数据采集工作包括全面观测和加密水准测量两大部分，内业均采用严密平差进行数据处理。
2) 全面观测在观测站未受开采影响之前，独立进行两次全面观测。
两次测得同一点的高程差值小于10mm，同一边长的长度差小于4mm，取两者平均值作为原始数据。
高程测量直接从观测站控制点开始，按三等水准测量的精度要求进行，观测工作测点时，可使一些测点作为中间点，但视线不宜超过50m（即不超过3个中间点）。
若观测站两端有控制点，可进行附合水准测量；若只在一端有控制点，则需进行往返水准测量（或闭合水准测量）。
平面测量采用全站仪导线，正倒镜往返观测，直接测定出各测点的平面位置和高程，通过平面坐标反演，确定出各测点的支距和相邻测点之间在观测线方向的水平距离。
3) 日常观测在首次和末次全面观测之间适当加密水准测量次数，为判定地表是否开始移动，在回采工作面推进一定距离(相当于0.1～0.5平均开采深度H，即工作面回采38m),在预计可能首先移动的地表，选择若干个工作测点，每星期进行一次水准测量。
重复水准测量的时间间隔，视地表下沉的速度而定，一般是每隔1～3个月观测一次。
在移动的活跃阶段，还应在下沉较大的区段，增加水准观测次数。
观测站的各项观测，一般情况下可参照表3的程序进行。
为了保证所获得观测资料的准确性，每次观测应在尽量短的时间内完成，特别是在移动活跃阶段，水准测量必须在一天内完成，并力争做到高程测量和平面测量同时进行。
表3观测站观测程序注：地表移动稳定后指6个月内地表各点的下沉值均小于30mm4) 地表裂隙调查及井下工作面测量调查记录产生裂缝的日期、位置、长、宽、深及其变化过程，并拍摄图片。
在每次地表移动观测的同时，应在井下测定工作面的推进位置、采厚和采高等采煤状况，并每周测定一次实际回采上限的位置。
5 观测成果的整理地表移动观测站的观测成果预处理，必须在外业成果无误的基础上进行。
观测数据的处理工作包括计算和绘图两部分。
1）观测成果的计算为了确保观测成果的正确性，在进行内业数据处理之前，应对野外观测成果再次检查，然后进行各种改正数的计算和严密平差计算。
(1) 观测数据的预处理观测数据预处理主要是计算各测点的高程、相邻两测点在观测线方向的水平距离，然后计算各测点的移动和变形值及下沉速度等。
对于全站仪而言，观测数据的处理除须加入气象改正和斜距改正之外，其余的计算和常规方法相同。
有关气象改正和斜距改正的具体计算方法参看全站仪使用说明书。
(2) 移动和变形计算观测数据经过预处理之后，便可计算观测线上各测点和各测点间的移动和变形值。
移动和变形计算主要包括：各测点的下沉和水平移动，相邻两测点间的倾斜和水平变形，相邻两线段（或相邻三点）的曲率变形，观测点的下沉速度等。
各移动和变形计算公式如下：① m 次观测时n 点的下沉m n n n H H W -=0,mm式中 n W —n 号点的下沉值；0n H 、m n H —分别为首次和m 次观测时n 号点的高程。
② 相邻两点间的倾斜1~11~+++-=n n nn n n l W W i ，mm/m 式中 1~+n n l —n 号点至n 1+号点的水平距离；1+n W 、n W —分别表示n 1+号点和n 号点的下沉量。
③ n 号点附近的曲率，即n -1号点至n +1号之间的曲率1~~1-+n n n K =21~~11~~1-+-++-n n n n n n n n l l i i =1~~11~~1)(2-+-++-n n n n n n n n l l i i ， mm/m 2或310-/m式中 n n i ~1+、1~-n n i —表示n +1号点至n 号点和n 号点至n -1号点的倾斜；n n l ~1+、1~-n n l —表示n +1号点至n 号点和n 号点至n -1号点的水平距离。
④ n 号点的水平移动n U =nm L -0n L ，mm式中 n U —n 号点的水平移动；nm L 、0n L —分别表示m 次观测时和首次观测时n 号点至观测线控制点间的水平距离，用点间距累加求得。
⑤ n 号点至n +1号点间的水平变形n n ~1+ε=~10~1~1)()()(n n n n m n n l l l +++-， mm/m式中 0~1)(n n l +、m n n l )(~1+—分别表示n +1号点至n 号点在首次观测时和m 次观测时的水平距离。
⑥ n 号点的下沉速度tW W V nm nm n 1--=，mm/d 式中 1-nm W 、nm W —分别表示m -1次和m 次观测时n 点的下沉值；t —两次观测的间隔天数。