地表移动观测站设计说明书

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 (9)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。

二、矿井工作面概况1. 设站地区地质采矿概况6200工作面位于六采区东北部，是该采区设计开采2层煤的第一个工作面，北部、东部分别为3煤的一采区1308、1310、1312采空区和二采区2310、2311、2312采空区及未开采区域，南部、西部尚未开采。

6200工作面基本沿走向布置，为刀把型，走向长为623～820m，倾斜宽为46～129m，煤层厚度0.70～1.33 m，平均1.10m，煤层倾角4～19/6°，第四系平均厚度196.16m。

工作面标高为-233～-303m。

2煤与下伏3煤的层间距一般为21m。

6200工作面上方地表地势平坦，标高为43m左右，冻土深度0.4m。

2. 地表移动参数根据现场实测，求得本区域实测地表移动参数为：走向移动角δ=750，上山移动角γ=750，下山移动角β=750-0.6α，表土移动角φ=450，充分采动角ψ1=ψ2=ψ3=550，最下沉角θ=900-0.5α三、地表移动观测站设计1.观测站设计的原则观测站是指开采进行之前，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。

通过定期地对这些观测点进行监测，确定其空间位置及其相对位置的变化，从而掌握地表移动变形规律。

为了获得准确、可靠、有代表性的观测资料，观测站设计应遵循以下原则：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。

在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m以下；6)测点埋设要牢固，设在移动范围内的观测点与地表同步移动。

2.观测站设置所需要资料a)图纸资料（采掘工程平面图、井上下对照图、钻孔柱状图、剖面图等）b)采矿资料（开采工作面设计图、采掘进度计划、周围工作面开采情况等）c)地质资料（采区及工作面地质说明书、地质地形图等）d)测绘资料（矿区控制点、已有的地表移动观测资料及参数等）3.观测站分类及布设的形式①按观测站设置的地点：地表移动观测站岩层内部观测站专门观测站②按照观测的时间：普通观测站短期观测站③按照布设的形式：网状观测站剖面线观测站本次布设选用线状观测站，观测线由走向线和倾向线组成，两条线相互垂直，布设的点较多，获取的数据多、全面、准确，可以较好的反映观测地区的变形沉陷等相关信息。

4.观测线位置的确定通过对6200工作面的分析,该工作面属于倾斜长臂采煤工作面,根据观测站的设计原则,观测线一般布设为直线状并与煤层走向垂直或平行，观测线应设置在移动盆地的主断面上，而且不受邻近采区开采的影响。

鉴于工作面已经开始工作，所以在倾斜方向设置大半条观测线,前半部分可以检测超前影响；由于倾斜方向较长,所以沿走向方向设置两条观测线,一条贯穿整个走向，既可以监测建筑物的变化，也可以观测对采空区的影响，另一条则为了节约成本布设了半条。

如图所示,倾向观测线延伸至后鲍店的中部左右的位置,走向观测线延伸至村庄的建筑物附近,以便于研究煤矿开采对村庄建筑物的影响。

5.观测线长度的确定（1）倾斜观测线长度确定—实际上是确定移动盆地边界αγγββϕcos )()()()(21Line 21L ctg h H ctg h H hctg +∆--+∆--+= 式中：L ——工作面倾斜长度；γ，β——上山和下山移动角；Δγ——上山移动角修正值，一般Δγ =20°；Δβ——下山移动角修正值，h ——表土厚度，φ——表土移动角（2）走向观测线的长度1）全走向观测线长度：l ctg h H hctg +∆--+=)()(222Line 0δδϕ 2）半走向观测线长度：d ctg H ctg h H hctg ++∆--+=300)()(Line3ϕδδϕ 式中，l ——走向工作面长度；d ——超出倾斜线的长度；一般为（3~5）个测点间距综合公式和实际的6200开采工作面的情况，确定该工作面的倾向观测线和两条走向观测线的长度分别为：750m ，600 m 和725m 。

6.观测点数目及密度a) 控制点数1）当观测线两端均可设控制点时，各端至少设两个控制点2）当只有一端可设控制点时，则不少于三个控制点控制点设置如上图所示b) 点间距1）控制点点间距 L ≥50；2）测点点间距视采深而定,均匀布设在观测线上，国内一般根据开采深度确定观测点的密度，本次布设的点间距应当为25m实际图上设计地表移动观测线长度需要注意的是，为了保证观测资料的准确性，必须对控制点进行定期检测，各观测点可以根据间距展绘到观测站设计平面图上，由图推算出观测点的坐标，从而进行实地放样。

7.观测站的设置在工作面开始回采之前，地表移动尚未波及到设站地区时，应将设计的观测站标定到实地，方法是：在观测站设计图上，可从观测站附近的矿区控制点采用GPS或者全站仪确定临时控制点，通过临时控制点，采用全站仪标定出观测线的控制点，通过控制点依次标定出各观测点，并给以编号。

测点编号一般规定为：在倾斜观测线上自下山向上山方向顺序增加，在走向观测线上按工作面推进方向顺序增加。

对于埋点的要求是：①在观测期间能可靠保存，并和地表牢固结合，不受冻害影响；②便于观测；如果标志露出地面不易被破坏时，则采用露出式比较方便，一般高于地面10~20cm，在潜水位较高的地区，应考虑测点下沉后被淹没的可能，一般预留今后加高的装置。

③费用低。

埋点时，在标定的位置上挖一个直径0.2～0.3m，深度不小于0.6m 的坑，用混凝土灌注，中间用16～20mm的铁杆作标志，中间顶部加工成球形刻十字细槽，作为测点标志的中心。

在冻土地区，标志浇灌深度应在冻土线以下0.5m左右，周围填紧土石，以防测点受冻土影响。

五、地表移动观测站的观测工作1.连接测量在观测站地区被采动之前，为了确定观测站与开采工作面之间的相对位置关系，选取观测站的某几个控制点与矿区控制网之间进行的联系测量，然后再根据它来测定其余的控制点和工作测点的平面位置和高程。

根据矿区地面控制网和观测站位置及其地形情况，按照《规程》对四等点的测量要求，用插点或敷设经纬仪导线的方法，测定观测线交点或一个控制点的平面坐标和高程，其余控制点的平面坐标可按四等导线测角方法所测得时角度和观测线边长丈量的结果求得。

如果观测线仅在一端埋设控制点，应在每个控制点上用精度不低于2″的经纬仪或全站仪，以四个测回与三角点或固定目标连测方向。

如采用GPS进行观测，用不少于三台套的静态GPS接收机进行静态测量，按规程规定的C级网精度标准进行施测。

高程连测在矿区水准点至观测站附近的水准点之间进行水准测量，再由水准点测定观测站控制点的高程。

如矿区水准基点距观测站较近时，也可由水准基点直接和观测站连测，高程连测以不低于三等水准测量的精度要求进行。

站后10～15天进行二次测量，两次间隔小于5天，点间误差≤7cm，按5"导线进行。

高程测量按三等水准测量要求进行注意：独立进行两次2.全面观测全面观测是为了确定测点的初始位置和高程，一般是在连测后、地表开始移动之前，应对地表观测站的全部测点独立进行两次全面观测，两次观测的时间间隔不超过5天。

全面观测的内容，包括测定各测点的平面位置和高程，各测点间的距离等。

独立进行的两次全面观测，两次测得的同一点高程差不大于10mm、同一边的长度差不大于4mm 时，取平均值作为观测站的原始观测(又称为初次观测)数据。

同时，按实测数据将各测点展绘到观测站设计平面图上。

除地表移动前进行的全面观测外，在采动过程中可根据研究的需要适当进行全面观测，以便获得地表的动态水平移动及水平变形数据。

在地表稳定后，要进行最后一次全面观测，地表移动稳定的标志是：连续6个月观测地表各点的累计下沉值均小于30mm。

3.日常观测日常观测，指的是首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作，为判断地表是否已开始移动，在回采工作面推进一定距离(相当于0.2～0.5平均开采深度H)后，在预计可能首先移动的地区，选择几个工作测点，每隔几天用DS3型进行一次水准测量，按等外水准测量要求进行，如果发现测点的累计下沉量大于10mm时，即认为地表已经开始移动。

在移动过程中，要进行日常观测工作，即重复进行水准测量。

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1~3个月进行一次。

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，以便获得较精确的下沉速度。