工作面地表移動觀測站設(shè)計

1、中國礦業(yè)大學某礦6200工作面地表移動觀測站設(shè)計姓名：學號：班級：指導老師：環(huán)境與測繪學院2016年4月17日目錄建立觀測站的目的和任務(wù)錯誤!未定義書簽。設(shè)站地區(qū)的地形及地質(zhì)采礦條件錯誤!未定義書簽。觀測站設(shè)計時所采用的開采沉陷參數(shù).錯誤!未定義書簽。地表移動觀測站的設(shè)計錯誤!未定義書簽。確定觀測點間距、測點編號錯誤!未定義書簽。工作測點和控制點的構(gòu)造和埋設(shè)方法.錯誤!未定義書簽。觀測站與礦區(qū)控制網(wǎng)連接設(shè)計錯誤!未定義書簽。八觀測站日常觀測方案,錯誤!未定義書簽。九觀測站成果整理方法錯誤!未定義書簽。十觀測站經(jīng)費預估錯誤!未定義書簽。一建立觀測站的目的和任務(wù)某礦6200工作面西部、西南部有后鮑

2、店村、中鮑店村。為研究地下開采對村莊的影響及地表移動變形規(guī)律和參數(shù)，擬在該礦6200工作面設(shè)置地表移動觀測站，進行地表移動觀測，通過觀測獲得地表移動動態(tài)參數(shù)和角值參數(shù)，同時，監(jiān)測地下開采對建筑物的影響。二設(shè)站地區(qū)的地形及地質(zhì)采礦條件6200工作面位于六采區(qū)東北部，是該采區(qū)設(shè)計開采2層煤的第一個工作面，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工作面基本沿傾向布置，為刀把型，傾向長為623820m,走向?qū)挒?6129m,煤層厚度m,平均m，煤層傾角419/6°,第四系平均厚度m。工作

3、面標高為-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，標高為43m左右，凍土深度。三觀測站設(shè)計時所采用的開采沉陷參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實測，求得本區(qū)域?qū)崪y地表移動參數(shù)為：走向移動角=75°,上山移動角=75°,下山移動角=75°,表土移動角=45°,充分采動角1=2=3=55°,最下沉角二90。四地表移動觀測站的設(shè)計1 .觀測站設(shè)計原則為了能夠獲得準確、可靠、有代表性的觀測資料，在觀測站設(shè)計中，應(yīng)遵循以下原則：(1)觀測線應(yīng)設(shè)在地表移動盆地的主斷面上；(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

4、大于地表移動盆地的范圍；(4)根據(jù)開采深度和設(shè)站目的，觀測線上的測點應(yīng)有一定的密度；(5)觀測站的控制點要設(shè)在移動盆地范圍以外，埋設(shè)要牢固。在凍土地區(qū)，控制點底面應(yīng)在凍土線0.5m以下。(6)測點埋設(shè)要牢固，設(shè)在以東范圍內(nèi)的觀測點與地表同步移動。2 .觀測線位置的確定根據(jù)觀測站設(shè)計原則，在6200工作面上方地表布置三條觀測線。傾斜觀測線：A號觀測線位于“6200運輸”右側(cè)60m走向觀測線：B號觀測線位于距離開切眼325m的采空區(qū)上方，C號觀測線位于詳見圖1、2圖1傾向觀測線（A號觀測線）剖面圖圖2走向觀測線（B號觀測線）剖面圖圖3走向觀測線（C觀測線）剖面圖3 .觀測線長度的確定根據(jù)煤礦測量試

5、行規(guī)程第217條規(guī)定，調(diào)整、取20°。以剖面法求得A號和B號觀測線長度：A號觀測線長度按下式計算：A二hcot450+（H2-h）cot750+H2cot55°二410,81m式中h一表土層厚度；H2-上山工作面厚度。B、C號觀測線長度計算為：H1+H2H0二一-二311mB=（HO-h）cot（75*-0）+hcot45q+I/2=291,43mC二（HO-h）cot（75"-0）+hcot45°+IV2=249.93m式中H0-工作面平距厚度；I一工作面走向長度；I'一刀把處開切眼長度。五確定觀測點間距1.根據(jù)國內(nèi)外對開采沉陷的大量研究，開采

6、深度越大，地表移動越平緩，觀測點間距可以越大，反之成立。因此國內(nèi)外一般根據(jù)開采深度確定觀測點的密度，見表一：表格1開采深度/m點間距離/m小于5055010010100200152003002030040025400以上35六工作測點和控制點的構(gòu)造和埋設(shè)方法1 .控制點和工作測點結(jié)構(gòu)所有控制點和工作測點全部為混凝土予制樁，鋼筋露出水泥樁的高度為5mm如圖4和圖5。圖4控制點圖圖5工作測點圖2 .埋設(shè)方法(1)埋設(shè)控制點應(yīng)用全站儀根據(jù)施工測量要求按設(shè)計坐標在實地標定其位置，工作測點用全站儀標定，盡量使其中心位于同一方向線上，用木樁做標志;(2)挖坑前先把點位引到1米外的四個臨時十字樁上，在所標定

7、位置挖一直徑為0.5m左右，控制點坑深為0.7m以上、工作測點坑深為0.5m以上的坑，坑底搗實，先鋪一層0.1米厚的混凝土后放置予制樁，并用混凝土固定工作測點及控制點周圍，固定高度分別為0.3m和0.5m;由十字樁拉線指示測點位置，控制點的偏心不要大于1cm,工作測點偏心不要大于5cm觀測線上為三個控制點時，先埋設(shè)兩端點，然后用全站儀標埋中間控制點；(3)在整個觀測期間必須采取有效措施對控制點和工作測點嚴加保護，如有破壞應(yīng)及時補埋。七觀測站與礦區(qū)控制網(wǎng)連接設(shè)計八觀測站日常觀測方案在首次和末次全面觀測之間適當加密水準測量次數(shù)，為判定地表是否開始移動，在回采工作面推進一定距離(相當于平均開采深度H

8、。，即工作面回采38m),在預計可能首先移動的地表，選擇若干個工作測點，每星期進行一次水準測量。重復水準測量的時間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔13個月觀測一次。在移動的活躍階段，還應(yīng)在下沉較大的區(qū)段，增加水準觀測次數(shù)。觀測站的各項觀測，一般情況下可參照表3的程序進行。為了保證所獲得觀測資料的準確性，每次觀測應(yīng)在盡量短的時間內(nèi)完成，特別是在移動活躍階段，水準測量必須在一天內(nèi)完成，并力爭做到高程測量和平面測量同時進行。表3觀測站觀測程序觀測時間觀測內(nèi)容觀測時間觀測內(nèi)容設(shè)站后1015天與礦區(qū)控制網(wǎng)連測地表移動活躍期全面觀測加密水準測量米動影響前全面觀測、預測地表移動衰退期水準測量地表移動初

9、始期水準測量地表移動穩(wěn)定后全面觀測注：地表移動穩(wěn)定后指6個月內(nèi)地表各點的下沉值均小于30mm4）地表裂隙調(diào)查及井下工作面測量調(diào)查記錄產(chǎn)生裂縫的日期、位置、長、寬、深及其變化過程，并拍攝圖片。在每次地表移動觀測的同時，應(yīng)在井下測定工作面的推進位置、采厚和采高等采煤狀況，并每周測定一次實際回采上限的位置。九觀測站成果整理方法地表移動觀測站的觀測成果預處理，必須在外業(yè)成果無誤的基礎(chǔ)上進行。觀測數(shù)據(jù)的處理工作包括計算和繪圖兩部分。1）觀測成果的計算為了確保觀測成果的正確性，在進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理之前，應(yīng)對野外觀測成果再次檢查，然后進行各種改正數(shù)的計算和嚴密平差計算。(1)觀測數(shù)據(jù)的預處理觀測數(shù)據(jù)預處理主要

10、是計算各測點的高程、相鄰兩測點在觀測線方向的水平距離，然后計算各測點的移動和變形值及下沉速度等。對于全站儀而言，觀測數(shù)據(jù)的處理除須加入氣象改正和斜距改正之外，其余的計算和常規(guī)方法相同。有關(guān)氣象改正和斜距改正的具體計算方法參看全站儀使用說明書。(2)移動和變形計算觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過預處理之后，便可計算觀測線上各測點和各測點間的移動和變形值。移動和變形計算主要包括：各測點的下沉和水平移動，相鄰兩測點間的傾斜和水平變形，相鄰兩線段(或相鄰三點)的曲率變形，觀測點的下沉速度等。各移動和變形計算公式如下：m次觀測時n點的下沉WnHn0Hnm,mm式中Wnn號點的下沉值；Hn。、Hnm一分別為首次和m次觀測時n

11、號點的高程相鄰兩點間的傾斜WniWn,inni,mm/m1nn1式中Innin號點至n1號點的水平距離；Wn1、Wn分別表示n1號點和n號點的下沉量。n號點附近的曲率，即n-1號點至n+1號之間的曲率Kn1nn1=Ln_A=2（in1ninn1）,mm/M或103/m1 n1n1nn11n1n1nn12式中in1-n、inn1表示n+1號點至n號點和n號點至n-1號點的傾斜；1n1n、1nn1表示n+1號點至n號點和n號點至n-1號點的水平距離。門號點的水平移動Un=LnmLn0,mm式中Unn號點的水平移動；Lnm、Ln。一分別表示m次觀測時和首次觀測時n號點至觀測線控制點間的水平距離，用點

12、間距累加求得。n號點至n+1號點間的水平變形n1n_(1n1n)m(1n1n)0mm/m(1n1n)0式中（1n1n）0、（1n1n）m分別表示n+1號點至n號點在首次觀測時和m次觀測時的水平距離。n號點的下沉速度WnmWnm1mm/d式中Wnm1、Wnm一分別表示m-1次和m次觀測時n點的下沉值；t一兩次觀測的間隔天數(shù)。n號點的橫向水平移動Un=Ynm-Yn0,mm式中ynm、yno一分別表示第m次觀測和首次觀測時n號點的支距值。橫向水平移動是垂直于觀測線方向的水平移動，計算時需注意正、負號。每次觀測結(jié)束之后應(yīng)及時進行移動和變形計算，計算數(shù)字（3）地表移動變形參數(shù)確定地表移動變形計算之后，繪

13、制移動變形曲線圖和下沉速度曲線圖。在圖上可確定出移動變形的角量參數(shù)有：移動角、邊界角、裂縫角、最大下沉速度角、超前影響角等，通過專業(yè)程序計算求得的地表移動預計參數(shù)有：下沉系數(shù)、水平移動系數(shù)、主要影響角正切、拐點偏移距等。2）繪圖工作根據(jù)每次觀測的計算結(jié)果繪制CAf®線圖，由這種曲線圖能夠清楚地看出沿觀測線（主斷面）的地表移動與變形的分布特征及其發(fā)展過程。繪制移動和變形曲線圖時，選擇豎直比例尺的原則是：使繪制的曲線能清楚的反映出移動和變形的分布規(guī)律，并便于分析比較。水平比例尺與觀測站平面圖一致。曲線圖和觀測線斷面圖應(yīng)繪在一起，以表明各種地質(zhì)采礦條件對移動和變形分布形態(tài)的影響。斷面圖的豎

14、直和水平比例尺與井上下對照圖的相同。在斷面圖上應(yīng)標出地面，測點及其編號，松散層厚度，巖層柱狀，采區(qū)位置，開采厚度，各次觀測時的工作面位置及采區(qū)周圍的開采情況等。在觀測站平面圖上應(yīng)表示出：測點的實際位置，地形，地物，鉆孔，保護煤柱邊界線，每次觀測時的工作面位置，回采邊界，地表裂縫，塌陷坑的形態(tài)及出現(xiàn)日期，并根據(jù)實測的移動和變形值勾繪等值線圖。每一次觀測后，要及時進行計算和繪制移動、變形曲線圖。觀測站觀測工作全部結(jié)束后，為了求出最終結(jié)果，應(yīng)對每次觀測結(jié)果進行綜合分析，以便獲得觀測站受開采影響產(chǎn)生的移動、變形的發(fā)展過程，以及移動和變形的最終值。繪制移動、變形曲線時，具有正號的移動、變形值繪在水平線的上方，負號值繪在水平線的下方，但下沉值除外。圖6根據(jù)觀測成果繪制的移動、變形曲線示意圖。繪圖展點時需注意：下沉是展在測點的正下方；水平移動是依據(jù)其正、負號分別展在測點的正上方或正下方；傾斜和水平變形是依據(jù)其正負號展在兩測點間中點的正上方或正下方，曲率是依據(jù)其正負號兩相鄰線段的不同情況展點；當相鄰兩線段的長度相等時，曲率點展在中間點的正上方或正下方。繪制下沉速度曲線時，按下沉速度值，在兩次觀測時間間隔的正中間展點。3）提交成果觀測站的實測資料經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可求得下列成果：（1）地表移動盆地的范圍、形狀、大小