地表移动观测站设计

地表移动观测站设计

1 目的与任务（）

观测获得大量的实测资料，然后对这些资料进行综合分析，找出地表移动与地质采矿条件的关系，掌握岩层及地表的移动规律，为“三下”采煤打下坚实可靠的基础。

2 地质采矿条件

大佛寺煤矿位于陕西省咸阳市彬县境内，临界长武。主副井工业广场有312国道穿过。测区基本为塬，南部为平地，北部有沟壑，且南北地势落差较大。

40101工作面开采煤层采厚为11.7m ．其间岩石主要以砂岩、粉砂岩为主，底部为石灰岩。采煤方法为走向长壁采煤法，顶板管理方法为全部跨落法，一昼夜一循环，日推进速度待定，为明显起见，将有关数据列于表1：

表1 40101上工作面地质采矿条件

3 观测站设计原则与测点布置

3.1 设计原则

1.观测线应设在地表移动盆地的主断面上；

2.设站地区在观测期间不受邻近采动的影响；

3.观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；

4.测点的密度应与采深和设站的目的相适应；

5.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。

3.2 设计参数选取

表2 各个参数值

3.3倾斜观测线位置的确定

倾斜观测线距工作面开切眼距离D 1、距工作面停采线的距离D 3必须满足：D 1、D 3≥（H 0-h ）cot(δ-Δδ)+hcot ψ=300.3401m 3.4倾斜观测线长度的确定

倾斜观测线应能够控制沿倾斜的全盆地，其长度S AB 为：

S AB =2hcot ψ+（H 1-h ）cot(β-Δβ)+（H 2-h ）cot(γ-Δγ)+Lcos α=788.1905m 式中： L=200m ；γ=74°；β=71°；Δγ=15°；Δβ=14°；H 1=401m;H 2=390m 。

3.5走向观测线位置的确定

走向观测线位于采空区中心下山方向偏移d

0的位置：d 0=H 0cot θ=20.70107m

3.6 、走向观测线长度的确定

观测线要有足够的长度，且沿走向布置的观测线位于开采区沿倾斜的最大下沉点位置，以使得观测线能够控制半盆地。控制线的长度为S GF 加2~3个测点的间距，即

S GF ≥2（H 0-h ）cot(δ-Δδ)+2hcot ψ+D 2=650.6801

式中：H 0=395m ；D 2=50m ；h=125m ；δ=72°；Δδ=15°；ψ=45°。

3.7 测点数目及其密度

观测线上的测点数目及其密度，主要取决于开采深度和设站目的。工作测点设置在预计的移动盆地范围内观测线上，一般是从盆地中央开始向两边的移动边界布置。在采动的过程中，定期观测这些测点的空间位置，以反映地表点的移动情况。

表3 点密度的设置原则

由点密度的布设原则可得出工作站点的布设情况：

四、测量方案

地表移动观测的主要内容是：在采动过程中，定期地、重复地测定观测线上各测点在不同时期的空间位置变化。观测工作分为：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。

1.连接测量

在观测点埋设好10d~15d、点位固结后，且测站地区未被采动之前，应完成连接测量工作。连接测量使通过矿区控制网来确定测站控制点的平面位置和高程，然后根据它确定其余控制点和测点的平面位置及开采工作面与测站之间的相互关系。连接测量的目的就是把矿区控制网与测站联系起来，以确定井上下的对应关系。连接测量需独立进行两次。

连接测量按定向基点的测量精度（点位误差小于7cm）要求进行。观测站工作测点的平面位置，从已知坐标的控制点（或观测线交点）按5″导线测量的精度要求确定。

所谓高程连测就是在矿区水准基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（或观测线交点）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点连测，高程连测以不低于三等水准测量的精度要求进行。

2、全面测量

为了准确确定工作测点的地标移动开始前的空间位置，再联测后、地表移动开始之前，应独立进行两次全面观测，两次观测时间间隔不超过5d，全面观测的内容包括测定个点的平面位置和高程，各测点间的距离等工作。

在设站地区未釆动之前，应独立进行全面观测，两次观测同一点高程差不应大于10mm、之距差不大于30mm，同一边长度差不大于4mm时，取平均值作为观测站的原始观测数据。

为了确定移动稳定后地表各点的空间位置，需要地表稳定后进行最后一次全面观测，地表移动稳定的标志时：连续6个月观测地表累积下沉值均小于30mm。采动影响前及移动后的初次全面观测，按要求进行。

（！）高程测量。确认观测站控制点未遭彭东，其高程值没有变化的情况下，可直接从观测站开始进行水准测量。如果观测站两端都设有控制点，则符合到两端控制点上。若只在观测线一端有控制点，则需要进行往返水准测量。施测按三等水准测量精度要求进行。经平差后求的测点高程。

（2）距离测量。测点间的距离须用经过比长的钢尺丈量。在地面平坦时，沿地面丈量，否则悬空丈量。两点间的距离应往返丈量两次，每次丈量以尺端不同起点读数三次，三次计算的长度互差应小于2mm，然后取平均值为其边长。相邻两点间加入各项改正后水平边长的往返限差：边长小于15m时为2mm；边长大于15m时，为3mm，一般掌握在不超过总边长的1:10000。

量距时须施以钢尺长时的拉力，并测记钢尺温度至±1℃。有条件时，测温

度最好用半导体触电温度计，直接两侧钢尺的表面温度。

（3）支距测量。各测点偏离观测线方向的距离称支距。支距测量可用经纬仪配合支距尺来进行。支距尺是由一根带有“mm”刻画的直尺、长水准管和照准设备组成。在直尺上有一滑标，可沿直尺滑动。观测时，支距尺可直接放在测点上，以尺子的零刻画对准测点中心标志；支距尺也可放在三脚架上，三脚架基座下挂垂球，用垂球对中测点的中心标志。要求支距尺水平并和观测线垂直，将滑标移动到观测线方向上。

支距测量时，经纬仪到测点的距离一般不超过150m，否则须在观测方向上用两个测回标定临时测站，再由临时测站进行支距测量。首次全面观测和末次全面观测时，对于同一点的支距值都应独立进行两次测量，两次测量结果之差不大于30mm时，变可取其平均值作为该点的原始支距孩子和最终支距值。

3.日常观测工作

所谓日常观测工作，指的是首次和末次观测之间适当增加的水准测量工作，当开采工作的面推进宽度达到采深的0.2~0.5倍之后，在预计可能首先发生移动的地区选择几个工作测点，每隔几天进行一个水准测量，监控地标是否开始移动。在地表移动过程中，要进行日常观测工作，即重复进行水准测量。重复水准测试的时间间隔视地表的下沉速度而定，一般是每个三个月到四个月观测一次。在移动活跃阶段还应在下沉较大的区段，增加水准观测次数。采动过程中的水准测量应按4等水准测量的精度进行要求。

在采动过程总，不仅要及时地记录和表述地表出现的裂痕、塌陷的形态和时间，还要记载每次观测时像样的工作面位置、实际采出厚度、工作面推进速度、顶板陷落情况、矿层产状、地质构造、水文条件等有关情况。

观测站的各项观测可参考表5—3的程序进行。每次观测应计量在较短的时间内完成，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。

自20世纪90年代初以来，现代化开采沉陷观测新理论、新技术、新设备迅速发展，为快速、全面、精确监测、监控开采沉陷提供了条件，如“3S”系统的引入，“全站仪”的应用等，