煤矿地表沉陷监测方法及监测站设计
煤矿地表观测站建立方案
方案预案：________ 煤矿地表观测站建立方案姓名：______________________单位：______________________日期：______年_____月_____日第1 页共6 页煤矿地表观测站建立方案为更好的掌握地表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，是依据《煤矿安全标准化基本要求》，有效的收集采空区地表岩层沉陷变化数据，建立健全相关数据资料及台账。
本方案建立的目的是针对已回采的9煤1901、1902、1903、2901、2903工作面采空区和目前回采的16煤工作面在形成采空区后，两个水平之间的岩层应力关系对地表产生的影响做出准确判断，进一步加强安全生产工作的有利开展。
一、观测区域概况1、9煤各工作面采空区分布位于井田北部和南部，北部由1901、1902、1903、三个工作面采空区，南部有2901、2903两个工作面采空区，16煤目前设计三个工作面分别为11601、11602、11603回采工作面，位于井田北部与9煤三个工作面基本形成垂叠关系。
地表为高原侵蚀性丘陵地貌，大部分地区分为低矮山丘，北部区地表无建（构筑）物，南部区位于2093工作面采空区地表上方中部段建立一个垃圾焚烧厂面积约为：0.044平方公里，位于西部段建立一个垃圾厂办公楼面积为302㎡目前该区域地表岩层处于稳定状态。
2、地表裂隙情况目前地表裂隙主要分布于北部区域1901及1903工作面采空区地表中段部位，距xx年7月回采完毕至今共计产生23条裂隙，共分两个区域一区长度均为32m-85m；；二区长度均为186.5m；宽度均为0.2m-0.7m，其走向均为东西走向，现已治理完毕，该区域未目前发现新增的其他裂隙。
第 2 页共 6 页2.地表岩石移动参数走向移动角δ=75°，上山移动角γ=75°，下山移动角β=75°-0.6°α，表土移动角φ=45°，充分采动δ=55°，最下沉角θ=90°-0.5°α二、地表移动观测站设计1、观测站设置所需要资料图纸资料采掘工程平面图、井上下对照图（开采工作面设计图、采掘进度计划）采区地质资料及工作面地质说明书、地质地形图等测绘资料矿区控制点、已有的地表移动观测资料及参数等2、观测站分类及布设的形式按观测站设置的地点：地表移动观测站按照观测的时间：普通观测站按照布设的形式：网状观测站本次布设网状观测站，观测线由走向线和倾向线组成，两条线相互垂直，可以较好的反映观测地区的变形沉陷等相关信息。
杭来湾煤矿塌陷区地面沉降监测方案设计
向观测线长度 ４３１３．３ｍ，点间距 １５ｍ，设计 ３２９个 工作测点。３０１０８工作面观测站沿走向在切眼侧布 设 １０００ｍ，点间距为 １５ｍ，设计 ６８个工作测点。根 据设站目的和开采顺序，设计时工作面倾向长度综 合 ３０１０６、３０１０７、３０１０８等 ３个工作面，确定布设两 条倾向观测线。向采空区和未采区方向延伸 ３００ｍ， 布设一条倾向观测线长度 １２００ｍ，设计 ８０个工作 测点；布设一条倾向观测线长度 ９００ｍ，设计 ６０个 工作测点，测线布置如图 ３所示。
动观测站设计采用的岩移和采矿相关参数取值如
下：①基岩移动角 δ＝β＝γ＝７２°；②松散层移动角 φ
＝４５°；③煤层倾角 α＝０°；④最大下沉角 θ＝９０－
０６α＝９０°；⑤ 移 动 角 修 正 值 （走 向 Δδ，倾 向 下 山
Δβ，倾向上山 Δγ）Δδ＝Δβ＝Δγ＝２０°；⑥松散层厚
度 ｈ＝７０ｍ；⑦平均采深 Ｈ０ ＝２３０ｍ，工作面走向长 Ｄ＝４３１３．３ｍ，工作面的倾向长度 Ｌ＝３００ｍ。
１ 矿井概况及监测内容
１．１ 矿井概况 杭来湾井田位于陕北侏罗纪煤田榆神矿区一期
第 ２期
韩鑫儒 张博龙 杭来湾煤矿塌陷区地面沉降监测方案设计
３５
规划区，矿井核定生产能力为 ８．００Ｍｔ／ａ，服务年限 为 ６７．９ａ；杭来湾煤矿 ３０１厚度 ９．１３ｍ，矿井采用长壁 综合机械化采煤法，开采 ３０１盘区 ３＃煤上分层，全部
观测线位置的确定：①根据最大下沉角，计算的
走向观测线 Ｚ１和 Ｚ２距离工作面上水平中央的距离为
Ｄ３ ＝Ｈ０·ｃｔｇθ
（１）
式中：Ｈ０—开采深度，２３０ｍ；θ—最 大 下 沉 角，
９０°。计算得 Ｄ３ ＝０ｍ，因此，走向观测线的位置在
如何进行矿区沉陷监测与预测
如何进行矿区沉陷监测与预测矿区沉陷是指在开采矿产资源过程中，由于地下矿藏的挖掘和排空，地面上产生的坍塌、下沉现象。
矿区沉陷不仅给工程建设和城市规划带来了巨大隐患，对环境和生态系统也构成了一定的威胁。
因此，进行矿区沉陷的监测与预测是非常必要的。
首先，沉陷监测是了解矿区沉陷情况的基础。
在沉陷监测中，可以利用不同的技术手段，如地面测量、卫星遥感、地形测量等。
地面测量是常用的一种方法，通过测量点位的坐标变化来确定地表的沉陷情况。
而卫星遥感可以利用卫星传感器获取地表沉陷的动态变化信息，有助于全面了解矿区的沉陷情况。
此外，地形测量可以通过测量地表高程来判断地表的沉陷状况。
这些测量手段可以相互协调配合，提高监测的准确性和可靠性。
其次，沉陷监测需要结合预测模型进行分析。
沉陷预测是对未来矿区沉陷情况进行预测的过程，可以根据历史数据和监测数据，建立数学模型和统计分析模型，来预测未来的沉陷趋势。
例如，可以利用时间序列分析、回归分析等方法，对沉陷数据进行处理和拟合，以得出沉陷的规律和趋势。
同时，可以结合地质勘探和地下水位监测等数据，综合分析形成完整的预测模型。
通过对预测结果的分析和验证，可以进一步优化和完善预测模型，提高预测的准确性。
除了监测和预测，还需要对矿区沉陷进行风险评估和防治措施的制定。
风险评估是对矿区沉陷产生的潜在风险进行评估和分析，包括对工程建设和城市规划带来的风险进行定量和定性的评估。
通过风险评估，可以确定矿区沉陷可能对周边环境和设施造成的损害程度，从而为制定相应的防治措施提供依据。
防治措施的制定是根据风险评估结果，采取相应的技术和管理措施，减少或避免矿区沉陷对周边环境和设施的损害。
例如，可以采取地下回灌水、地表加固、增加支撑等技术手段，来减轻矿区沉陷的影响。
此外，矿区沉陷的监测与预测还需要与环境保护和资源管理相结合。
矿区沉陷不仅会对地表环境造成影响，还会对地下水资源的开采和利用产生影响。
因此，在进行矿区沉陷监测与预测的过程中，应综合考虑环保和资源管理的要求。
煤矿开采沉陷自动化监测系统的设计与应用
煤矿开采沉陷自动化监测系统的设计与应用煤矿开采过程中会出现沉陷问题，地表会发生下沉、水平位移、变形等现象。
如果变形的数值超出了可控范围就会影响到矿井生產的安全以及矿区的生态环境。
设计完善的煤矿开采沉陷自动化监测系统主要是为了实时获取地表变形的相关数据，为采取控制措施提供依据。
标签：煤矿开采，沉陷，监测系统，设计1 煤矿开采沉陷自动化监测系统的设计（1）系统组成。
煤矿开采沉陷自动化监测系统以GNSS CORS技术、GIS 技术、计算机网络通讯技术、现代测量数据处理技术等为支撑，将GNSS、全站仪、数字水准仪及PDA设备进行集成，实现监测数据的自动采集、传输及分析。
整个监测系统主要包括基准站、连续实时监测站、非连续实时监测站。
基准站多是一个，可建在矿区办公楼定，主要是用来提供监测基准。
连续实时监测站可根据矿区生产的需要建设多个，主要布置在观测线的关键位置，采取定时实时监测方式。
非连续实时监测站则更多，采用准实时、事后监测方式。
（2）系统功能。
煤矿开采沉陷自动化监测系统的主要功能是实时监测煤矿开采过程中地表发生的沉降、移动、变形、倾斜等现象，掌握地表的运动状态和变化趋势。
并对监测的数据进行综合处理分析，为开采沉陷的防控提供依据。
因此该系统的具体功能包括数据的收集、传输、处理、分析、存储。
（3）系统软件设计思路。
煤矿开采沉陷自动化监测系统软件主要由数据监控中心软件（DMCS）、矿山开采沉陷综合数据处理与分析系统软件包（MISPAS）、实时数据采集终端系统软件（CAuto Terms）三大软件构成。
三大软件的模块设计主要是根据功能的需要和安排进行，其具体设计如下。
数据监控中心软件主要的模块有：用户与工程管理模块、基准站串口与通讯模块、基准站运行监测模块、监测站运行监测模块等。
矿山开采沉陷综合数据处理与分析系统软件包主要的模块有：开采沉陷参数解算模块、开采沉陷损害评价分析模块、地表移动变形分析模块、地表移动变形预计模块、数据处理分析模块等。
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。
3131首采工作面地表移动沉陷观测方案
3131首采工作面地表移动沉降观测实施方案一、设计地表移动观测站的目的和任务建立龙门峡南煤矿首采面的地表移动观测站，通过数据采集、处理、分析，获得该工作而地质采矿条件下准确可靠的地表移动变形参数和地表移动变形规律，为下一步的生产决策服务。
二、测区概况3131工作面地面位于邓家瓦厂、石朝门一带，地形为坡地，植被为灌木,地表有少量民房、交错小路和部分碎石公路,无高压铁塔、大的积水体。
相邻岩层有龙潭组、栖霞组。
3131工作面东与+478m北西翼回风大巷基本平行，西部为3133 工作面，中部为+400北西翼底板抽放巷。
3131工作面位于二叠系下统茅口组（Pim）,该段岩层岩性主要为薄层状粉晶灰岩，显水平层理，岩层倾向北西298。
，倾角25°〜29° , f=8〜10,其上覆岩层为龙潭组一段岩层，下覆岩层为栖霞组岩层。
3131工作面沉降观测整个测区面积约，经度107° 00' 〃 ~107。
01，”,纬度 30。
36' " "30。
37'"。
三、沉降观测方案1、精度要求（1）观测点及基点的初始值采用GPS四等平面控制测量。
（2）沉降观测采用5秒导线测量精度观测。
（3）高程控制采用5秒导线测量精度观测三角高程。
2、基准点的布设（1）基准点须埋设在工作面的沉降范围以外，位置稳定、易于长期保存的地方。
基准点采用混凝土浇筑永久点，并且基准点必须要有检核条件。
基准点不能少于3个。
（2）基准点应定期复测，复测周期应视基准点所在位置的稳定情况而定，在点位稳定后宜每季度或每半年复测一次。
当观测点变形测量成果出现异常或外界因素影响时，应及时进行复测，并对其稳定性、可靠性进行分析。
（3）基准点埋设后，应达到稳定后方可开始观测。
稳定期应根据观测要求与地质条件确定，标准埋石稳定期不宜小于10天。
（4）工作基点应在变形区域外相对稳定且不受施工影响的地点选埋，这些点应形成闭合环、节点网或附合路线。
煤矿地表沉陷岩移观测设计
内蒙古友恒煤炭有限责任公司益民煤矿5201工作面地表岩移观测设计部门：地测科2016-1-1由于5201工作面是益民煤矿5-2煤层首采工作面，同时我矿对5-2煤开采对地表的影响没有具体的观测资料数据，因此对该工作面应布设地表岩移观测站，详细了解5201工作面的采动对上方地表影响情况，以便为以后的开采做出合理、科学的安排。
通过此次观测得到一系列技术资料和数据，为以后5-2煤的合理、安全开采提供可靠依据，解决本采区的安全开采问题，并为留设村庄、建筑物保护煤柱提供技术资料数据，从而最大程度地保护地表生态环境。
为此我们对5201工作面地表沉陷此设计。
呈上审批：编制：总工：矿长：本要求以《煤矿测量规程》和《工程测量规范》为标准制定，仪器以全站仪为主。
如使用其它仪器，如RTK但必须精度达到相应的要求。
目录5201工作面地表岩移观测技术要求 (1)一、前言 (1)二、工作面概况 (1)三、基本要求 (2)四、建立观测网 (3)1、建立观测基准点： (3)2、建立工作控制点网： (3)3、设置观测点线： (4)4、控制点和观测点的设置应符合下列要求： (4)五、施工标准 (5)六、观测工作 (6)七、观测资料的整理与分析 (8)八、成果的提交 (9)附录1：《5201工作面地质说明书》 (10)附录2：观测站设计图 (10)5201工作面地表岩移观测技术要求一、前言由于5201工作面是益民煤矿首采工作面，同时我矿对5-2煤开采对地表的影响没有可靠完整的资料数据，因此对该工作面应布设地表岩移工作站，详细了解5201工作面的采动对上方地表影响情况，以便为以后的开采做出合理、科学的安排。
通过此次观测得到一系列技术资料和数据，为以后5-2煤的合理、安全开采提供可靠依据，为留设村庄、建筑物保护煤柱提供技术资料数据，从而最大程度地保护地表生态环境。
二、工作面概况首采5201工作面的大概情况：顺槽长度1300米，工作面长度为250米。
煤矿地表沉陷岩移观测设计
内蒙古友恒煤炭有限责任公司益民煤矿5201工作面地表岩移观测设计部门：地测科2016-1-1由于5201工作面是益民煤矿5-2煤层首采工作面，同时我矿对5-2煤开采对地表的影响没有具体的观测资料数据，因此对该工作面应布设地表岩移观测站，详细了解5201工作面的采动对上方地表影响情况，以便为以后的开采做出合理、科学的安排。
通过此次观测得到一系列技术资料和数据，为以后5-2煤的合理、安全开采提供可靠依据，解决本采区的安全开采问题，并为留设村庄、建筑物保护煤柱提供技术资料数据，从而最大程度地保护地表生态环境。
为此我们对5201工作面地表沉陷此设计。
呈上审批：编制：总工：矿长：本要求以《煤矿测量规程》和《工程测量规范》为标准制定，仪器以全站仪为主。
如使用其它仪器，如RTK但必须精度达到相应的要求。
目录5201工作面地表岩移观测技术要求 (1)一、前言 (1)二、工作面概况 (1)三、基本要求 (2)四、建立观测网 (3)1、建立观测基准点： (3)2、建立工作控制点网： (3)3、设置观测点线： (4)4、控制点和观测点的设置应符合下列要求： (4)五、施工标准 (5)六、观测工作 (6)七、观测资料的整理与分析 (8)八、成果的提交 (9)附录1：《5201工作面地质说明书》 (10)附录2：观测站设计图 (10)5201工作面地表岩移观测技术要求一、前言由于5201工作面是益民煤矿首采工作面，同时我矿对5-2煤开采对地表的影响没有可靠完整的资料数据，因此对该工作面应布设地表岩移工作站，详细了解5201工作面的采动对上方地表影响情况，以便为以后的开采做出合理、科学的安排。
通过此次观测得到一系列技术资料和数据，为以后5-2煤的合理、安全开采提供可靠依据，为留设村庄、建筑物保护煤柱提供技术资料数据，从而最大程度地保护地表生态环境。
二、工作面概况首采5201工作面的大概情况：顺槽长度1300米，工作面长度为250米。
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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。
参考文献：
[1]朱广轶，朱乐君，郭影.地表沉陷动态时间函数研究[j].西安科技大学学报，2009，（03）.
[2]宁永香，崔建国.动态地表移动和变形预计方法[j].黑龙江科
技学院学报，2007，（01）.
[3]崔希民，缪协兴，赵英利，金日平.论地表移动过程的时间函数[j].煤炭学报，1999，（05）.
[4]郭达志.矿山测量讲座6──开采沉陷及其防治[j].四川测绘，1999，（02）.。