地表移動(dòng)觀測站設(shè)計(jì)

1、目錄一、 建立地表觀測站的目的·····················2二、 建立地表觀測站的目的·····················2三、工作面地質(zhì)采礦條件·&

2、#183;······················23.1設(shè)站地區(qū)地質(zhì)采礦概況·························

3、;····23.2地表移動(dòng)參數(shù)·····································2四、地表移動(dòng)觀測站的設(shè)計(jì)·····

4、·················34.1 觀測站設(shè)計(jì)原則 ·····························&

5、#183;·····34.2觀測線長度、位置的確定···························34.3確定觀測點(diǎn)間距、測點(diǎn)編號(hào)············

6、·············44.4控制點(diǎn)、觀測點(diǎn)的構(gòu)造及埋設(shè)方法設(shè)計(jì) ················7五、觀測站成果整理方法··············

7、83;·········10六、移動(dòng)和變形計(jì)算····························10七、繪圖工作 ········&#

8、183;························12八、觀測成果整理 ······················

9、3;······12九、觀測站經(jīng)費(fèi)估算····························12一、建立地表觀測站的目的某礦6200工作面西部、西南部有后鮑店村、中鮑店村。為研究地下開采對(duì)村莊的影響及地表移動(dòng)變形規(guī)律和參數(shù)，擬在該礦6200工作面設(shè)置地表移動(dòng)

10、觀測站，進(jìn)行地表移動(dòng)觀測，通過觀測獲得地表移動(dòng)動(dòng)態(tài)參數(shù)和角值參數(shù)，同時(shí)，監(jiān)測地下開采對(duì)建筑物的影響。二、建立地表觀測站的目的1、由于國內(nèi)外對(duì)重復(fù)采動(dòng)下的地表移動(dòng)變形及對(duì)外建筑物的影響和破壞的研究還很不充分，所以本項(xiàng)目通過地表移動(dòng)的觀測研究，探尋重復(fù)采動(dòng)條件下地表移動(dòng)變形的規(guī)律，對(duì)本礦區(qū)重復(fù)開采沉陷問題起到現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。2、綜合分析觀測資料，求取地表變形的角量參數(shù)及概率積分法預(yù)計(jì)參數(shù)。3、用實(shí)測的移動(dòng)變形參數(shù)進(jìn)行建筑物、鐵路和水體下的保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)，有效地減少鐵路、建筑物、水體下壓煤量，并可以合理確定綜采工作面的尺寸，提高煤炭采出率。4、減少和避免不必要的采礦糾紛，可進(jìn)行提前預(yù)測和防護(hù)措施，有利

11、于保護(hù)人身、財(cái)產(chǎn)安全。三、工作面地質(zhì)采礦條件3.1設(shè)站地區(qū)地質(zhì)采礦概況6200工作面位于六采區(qū)東北部，是該采區(qū)設(shè)計(jì)開采2層煤的第一個(gè)工作面，北部、東部分別為3煤的一采區(qū)1308、1310、1312采空區(qū)和二采區(qū)2310、2311、2312采空區(qū)及未開采區(qū)域，南部、西部尚未開采。6200工作面基本沿走向布置，為刀把型，走向長為623820m，傾斜寬為46129m，煤層厚度0.701.33 m，平均1.10m，煤層傾角419/6°，第四系平均厚度196.16m。工作面標(biāo)高為-233-303m。2煤與下伏3煤的層間距一般為21m。6200工作面上方地表地勢平坦，標(biāo)高為43m左右，凍土深度0

12、.4m。3.2地表移動(dòng)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，求得本區(qū)域?qū)崪y地表移動(dòng)參數(shù)為：走向移動(dòng)角=750，上山移動(dòng)角=750，下山移動(dòng)角=750-0.6，表土移動(dòng)角=450，充分采動(dòng)角1=2=3=550，最下沉角=900-0.5四、地表移動(dòng)觀測站的設(shè)計(jì)4.1 觀測站設(shè)計(jì)原則 為了能夠獲得準(zhǔn)確、可靠、有代表性的觀測資料，在觀測站設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則： （1）觀測線應(yīng)設(shè)在地表移動(dòng)盆地的主斷面上；（2）觀測線在觀測期間不受鄰近開采的影響； （3）觀測線的長度要大于地表移動(dòng)盆地的范圍； （4）根據(jù)開采深度和設(shè)站目的，觀測線上的測點(diǎn)應(yīng)有一定的密度； （5）觀

13、測站的控制點(diǎn)要設(shè)在移動(dòng)盆地范圍以外，埋設(shè)要牢固。在凍土地區(qū)，控制點(diǎn)底面應(yīng)在凍土線0.5m以下。4.2觀測線長度、位置的確定觀測站共設(shè)三條觀測線理論圖如4-1，其中走向兩條（E線和F線），傾向有一條（G線） 4-11） 觀測線位置的確定1. 走向觀測線位置的確定走向觀測線到終采線的距離D應(yīng)為：H0=（H1+H2）/2=311mD0.7H0 =0.7*311=217.7m2.傾斜觀測線的位置由于最大下沉角約為90°，所以傾斜觀測線應(yīng)從采空區(qū)中間穿過采區(qū)。2） 觀測線長度的確定觀測長度因?yàn)槭艿綎|北部采區(qū)影響，無法用公式計(jì)算，則用CAD來直接量取長度。1. 傾斜觀測線長度： G = 654.

14、04m2. 走向觀測線長度： E = 490.18m F = 536.34m4.3確定觀測點(diǎn)間距、測點(diǎn)編號(hào)工作測點(diǎn)的外端點(diǎn)至控制點(diǎn)的距離及控制點(diǎn)間的距離為50100m，根據(jù)情況設(shè)置為80m。由書中表6-2可知，開采深度平均為311m，所以，觀測點(diǎn)距離為25m，根據(jù)量算三條觀測線的實(shí)際長度即每條線上的控制點(diǎn)數(shù)目、測點(diǎn)數(shù)目、測點(diǎn)間距如下表：觀測線總長度控制點(diǎn)數(shù)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)測點(diǎn)總數(shù)傾向G654.0433033走向E490.1832023走向F536.3432225工作面的觀測站設(shè)計(jì)圖如下：4.4控制點(diǎn)、觀測點(diǎn)的構(gòu)造及埋設(shè)方法設(shè)計(jì) 觀測站的每條觀測線兩端各設(shè)置一組（3個(gè)）固定點(diǎn)（如條件不具備，也

15、可在一端設(shè)置一組三個(gè)固定點(diǎn)），固定點(diǎn)間距離為50m左右；固定點(diǎn)距采空區(qū)邊界的水平距離應(yīng)大于0.7H（H為開采深度）。觀測點(diǎn)布置在兩組固定點(diǎn)之間。    控制點(diǎn)標(biāo)石應(yīng)采用鋼筋混凝土預(yù)置標(biāo)樁或現(xiàn)場混凝土澆注標(biāo)樁，標(biāo)樁頂部中央應(yīng)有半球形標(biāo)志，標(biāo)樁的規(guī)格應(yīng)參照煤礦測量規(guī)程四等水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石要求按規(guī)格制作（可使用一層標(biāo)石），其底部埋設(shè)深度應(yīng)低于當(dāng)?shù)貎鐾辽疃?.5m。并保證它和土層密實(shí)固結(jié)，以使測點(diǎn)和地表一起移動(dòng)。     測點(diǎn)標(biāo)志可在現(xiàn)場埋設(shè)，埋點(diǎn)時(shí)，在標(biāo)定的位置上挖一個(gè)直徑0.20.3m，深度不小于0.6m的坑，用混

16、凝土灌注，中間用1620mm的鐵桿作標(biāo)志，中間頂部加工成球形刻十字細(xì)槽，作為測點(diǎn)標(biāo)志的中心。在凍土地區(qū)，標(biāo)志澆灌深度應(yīng)在凍土線以下0.5m左右，周圍填緊土石，以方測點(diǎn)受凍土影響。控制點(diǎn)觀測點(diǎn)構(gòu)造圖：（1）水準(zhǔn)控制點(diǎn)采用混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石，如下圖1.（2）水準(zhǔn)變化監(jiān)測點(diǎn)采用混凝土普通水準(zhǔn)標(biāo)石，如下圖2所示。（3）控制網(wǎng)加密作為基本控制采用混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石，如圖1所示。 圖1 混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石（單位:mm） 圖2 混凝土普通水準(zhǔn)標(biāo)石（單位：mm）4.5觀測站與礦區(qū)控制網(wǎng)連接設(shè)計(jì)1.地表移動(dòng)觀測站建立后即要進(jìn)行觀測，在開采過程中不同的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行不同的觀測內(nèi)容，主要觀測時(shí)間及觀測列表如下：2.地表

17、移動(dòng)觀測站觀測所使用的儀器及精度   地表移動(dòng)觀測站建立后，要分別進(jìn)行與觀測礦區(qū)控制網(wǎng)連測、全面觀測及高精度的水準(zhǔn)測量等測量工作，測量工作采用常規(guī)的測量儀器及方法進(jìn)行，擬使用的儀器及測量內(nèi)容如下表：3. 地表移動(dòng)觀測站連測、觀測的方法及要求的精度 地表移動(dòng)觀測的基本內(nèi)容是：在采動(dòng)過程中定期地、重復(fù)地測定觀測線上各測點(diǎn)在不同時(shí)期內(nèi)空間位置的變化。地表移動(dòng)觀測站的觀測工作分為：觀測站的連接測量，全面觀測，單獨(dú)進(jìn)行的水準(zhǔn)測量，地表破壞的測定和編錄。 在觀測點(diǎn)埋好1015天，點(diǎn)位固結(jié)之后，進(jìn)行觀測。觀測工作包括下列內(nèi)容：1.連接測量在觀測站地區(qū)被采動(dòng)之

18、前，為了確定觀測站與開采工作面之間的相互位置關(guān)系，應(yīng)在觀測站的某一個(gè)控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間進(jìn)行測量，以確定這個(gè)控制點(diǎn)的平面位置和高程，然后再根據(jù)它來測定其余的控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)的平面位置。 根據(jù)礦區(qū)地面控制網(wǎng)和觀測站位置及其地形情況，按照規(guī)程對(duì)四等點(diǎn)的測量要求，用插點(diǎn)或敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線的方法，測定觀測線交點(diǎn)或一個(gè)控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，其余控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)可按四等導(dǎo)線測角方法所測得時(shí)角度和觀測線邊長丈量的結(jié)果求得。如果觀測線僅在一端埋設(shè)控制點(diǎn)，應(yīng)在每個(gè)控制點(diǎn)上用精度不低于2的經(jīng)緯儀或全站儀，以四個(gè)測回與三角點(diǎn)或固定目標(biāo)連測方向。 如采用GPS進(jìn)行觀測，用不少于三臺(tái)套的靜態(tài)GPS

19、接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)測量，按規(guī)程規(guī)定的C級(jí)網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施測。 高程連測在礦區(qū)水準(zhǔn)點(diǎn)至觀測站附近的水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量，再由水準(zhǔn)點(diǎn)測定觀測站控制點(diǎn)的高程。如礦區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)距觀測站較近時(shí)，也可由水準(zhǔn)基點(diǎn)直接和觀測站連測，高程連測以不低于三等水準(zhǔn)測量的精度要求進(jìn)行。平面連接控制點(diǎn)的平面位置采用D級(jí)GPS或全站儀導(dǎo)線控制，點(diǎn)位誤差不得大于7mm。全站儀導(dǎo)線布置如圖所示。高程連接由A、B、C點(diǎn)分別向觀測線控制點(diǎn)引測三等水準(zhǔn)，形成附合水準(zhǔn)網(wǎng)，如圖所示。觀測站連接測量成果的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法和常規(guī)方法一樣，最終求出觀測站各控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。野外數(shù)據(jù)采集工作包括全面觀測和加密水準(zhǔn)測量兩大部分，內(nèi)業(yè)均

20、采用嚴(yán)密平差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2 .全面觀測為了準(zhǔn)確地確定工作測點(diǎn)在地表移動(dòng)開始前的空間位置，在于礦區(qū)控制網(wǎng)連測后、地表開始移動(dòng)之前，應(yīng)對(duì)地表觀測站的全部測點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行兩次全面觀測，兩次觀測的時(shí)間間隔不超過5天。全面觀測的內(nèi)容，包括測定各測點(diǎn)的平面位置和高程，各測點(diǎn)間的距離等。 獨(dú)立進(jìn)行的兩次全面觀測，兩次測得的同一點(diǎn)高程差不大于10mm、同一邊的長度差不大于4mm時(shí)，取平均值作為觀測站的原始觀測(又稱為初次觀測)數(shù)據(jù)。同時(shí)，按實(shí)測數(shù)據(jù)將各測點(diǎn)展繪到觀測站設(shè)計(jì)平面圖上。 在地表穩(wěn)定后，要進(jìn)行最后一次全面觀測，地表移動(dòng)穩(wěn)定的標(biāo)志是：連續(xù)6個(gè)月觀測地表各點(diǎn)的累計(jì)下沉值均小于

21、30mm。3 .日常觀測工作   日常觀測工作，指的是首次和末次全面觀測之間適當(dāng)增加的水準(zhǔn)測量工作，為判定地表是否已開始移動(dòng)，在回采工作面推進(jìn)一定距離(相當(dāng)于0.20.5平均開采深度0H)后，在預(yù)計(jì)可能首先移動(dòng)的地區(qū)，選擇幾個(gè)工作測點(diǎn)，每隔幾天用DS3型進(jìn)行一次水準(zhǔn)測量，按等外水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)測點(diǎn)的累計(jì)下沉量大于10mm時(shí)，即認(rèn)為地表已經(jīng)開始移動(dòng)。 在移動(dòng)過程中，要進(jìn)行日常觀測工作，即重復(fù)進(jìn)行水準(zhǔn)測量。重復(fù)水準(zhǔn)測量的時(shí)間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔半個(gè)月觀測一次。在移動(dòng)的活躍階段，還應(yīng)在下沉較大的區(qū)段，增加水準(zhǔn)觀測次數(shù)。 采

22、動(dòng)過程中的水準(zhǔn)觀測，可用單程的符合水準(zhǔn)或水準(zhǔn)支線的往返測量，施測按四等水準(zhǔn)測量的精度要求進(jìn)行。 在采動(dòng)過程中，不僅要及時(shí)地記錄和描述地表出現(xiàn)的裂縫，塌陷的形態(tài)和時(shí)間，還要記載每次觀測時(shí)的相應(yīng)工作面位置、實(shí)際采出厚度、工作面推進(jìn)速度、頂板陷落情況、煤層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件等有關(guān)情況。為了保證所獲得觀測資料的準(zhǔn)確性，觀測站的各項(xiàng)觀測應(yīng)在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成，特別是在移動(dòng)活躍階段，水準(zhǔn)測量必須在一天內(nèi)完成，并力爭做到高程測量和平面測量同時(shí)進(jìn)行。 觀測成果的整理方法與分析步驟，所要獲得的成果 五、觀測站成果整理方法 野外手簿的檢查  每次觀

23、測后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查。如發(fā)現(xiàn)粗差或超限，應(yīng)及時(shí)重測，直到全部觀測數(shù)據(jù)符合要求為止。 各點(diǎn)高程計(jì)算  先進(jìn)行平差，然后計(jì)算高程，并將所得的各點(diǎn)的高程填入綜合計(jì)算表中。 計(jì)算各點(diǎn)間沿觀測線方向的水平距離  由實(shí)測數(shù)據(jù)加入各種距離改正后求得。六、移動(dòng)和變形計(jì)算觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過整理改正后，便可計(jì)算測線上各測點(diǎn)和各測點(diǎn)間和移動(dòng)和變形。移動(dòng)和變形主要包括：各點(diǎn)的下沉和水平移動(dòng)，相鄰兩測點(diǎn)間的傾斜和水平變形，相鄰兩段（或相鄰三點(diǎn)）的曲率變形，觀測點(diǎn)的下沉等。各移動(dòng)和變形值按下式計(jì)算： 1） m次觀測時(shí)n點(diǎn)的下沉  ：式中&#

24、160; Wn   地表n點(diǎn)的下沉值； Hn0 、Hnm     分別表示地表n點(diǎn)在首次和m次觀測時(shí)的高程 相鄰兩點(diǎn)的傾斜：式中 Wn+1、Wn    分別為地表點(diǎn)n+1、n號(hào)點(diǎn)的下沉值；      1n+ln+1   分地表n至n+1號(hào)點(diǎn)間的水平距離。3） n號(hào)附近的曲率，即n-1號(hào)點(diǎn)至n+1號(hào)點(diǎn)之間的曲率：式中 in-1n-

25、、 inn+1-分別表示n+1號(hào)點(diǎn)至n號(hào)點(diǎn)和n號(hào)點(diǎn)至n-1號(hào)點(diǎn)的傾斜； 4）n號(hào)點(diǎn)的水平移動(dòng)式中Um地表n點(diǎn)的水平移動(dòng)；Lnm、Ln0  分別表示首次觀測和m次觀測時(shí)地表n點(diǎn)至觀測線控制點(diǎn)間的水平距離，用點(diǎn)間距累加求得。 n號(hào)點(diǎn)至1+n號(hào)點(diǎn)間的水平變形每次觀測之后均應(yīng)及時(shí)地進(jìn)行移動(dòng)和變形計(jì)算，計(jì)算數(shù)字的取位可參考下表1，地表移動(dòng)、變形綜合成果整理表如下表2：表1 地表移動(dòng)和變形計(jì)算計(jì)算數(shù)字的取位名稱下沉W(mm)水平移動(dòng)U(mm)傾斜I(mm/m)水平變形E（mm/m）曲率K(10-3)橫向水平移動(dòng)U(mm)下沉速度V(mm/d)取位110.10.10.0110.1表2 地表移動(dòng)、變形綜合成果整理測點(diǎn)編號(hào)標(biāo)高下沉mm下沉差mm傾斜mm/m傾斜變化mm/m曲率10-3線段線段長(m)水平變形水平移動(dòng)m