摘要：根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況，設(shè)計合理的變形監(jiān)測網(wǎng)實(shí)施方案，對煤層開采地表移動和變形進(jìn)行監(jiān)測，將變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出下沉的影響范圍及分析移動變形規(guī)律。

　　關(guān)鍵字：開采沉陷,地表移動,充分采動

　　一、前言

　　開采引起的地表移動過程，受多種地質(zhì)采礦因素的影響，因此，開采深度、開采厚度、采煤方法及煤層產(chǎn)狀等因素的不同，地表移動和破壞的形式也不同。地下采礦對地表移動的影響主要有垂直方向的移動和變形(下沉、傾斜、曲率、扭曲)，水平方向的移動變形(水平移動、拉伸與壓縮變形)以及地表平面內(nèi)的剪應(yīng)變?nèi)�類�?/p>

　　二、地表移動變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析的基本理論

　　(一)監(jiān)測方案

　　1.觀測站設(shè)計時必須具備以下資料:

　　(1) 設(shè)站地區(qū)的井上對照圖,以便確定觀測地區(qū)井下開采和地面位置的關(guān)系.圖的比例尺一般為1：1000或2：1000。

　　(2) 設(shè)站地區(qū)的地質(zhì)和水文地址資料，包括：地形地質(zhì)圖、地質(zhì)柱狀圖、煤層賦存條件、覆巖物理力學(xué)性質(zhì)、水文條件等。

　　(3) 開采工作面設(shè)計資料，包括：巷道布設(shè)、采煤方法、頂板管理方法、開采厚度、工作面推進(jìn)速度、回采時間及周圍開采情況。

　　(4) 觀測地區(qū)井上下測量資料，主要是;控制點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)。

　　(5) 礦區(qū)已有的開采沉陷資料，如：移動角、最大下沉角、充分采動角、松散層移動角及其他有關(guān)參數(shù)。若礦區(qū)尚無自己的沉陷參數(shù)時，可選用地質(zhì)采礦條件相似礦區(qū)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。

　　2.觀測站的布設(shè)形式

　　根據(jù)設(shè)站目的，合理地選擇觀測站的布設(shè)形式是十分重要的，目前我國礦區(qū)大多數(shù)采用剖面線狀觀測

　　站，在研究地表非主斷面上任何點(diǎn)的移動時才設(shè)成網(wǎng)狀觀測站。剖面線狀的地表移動觀測站測線布設(shè)形狀

　　如圖1：

　　觀測站一般由兩條觀測線組成，一條沿煤層走向方向，一條沿傾斜方向，它們互相垂直并相交。觀測線布設(shè)形式主要考慮如下問題：

　　(1) 開采工作面尺寸是否達(dá)到充分采動;

　　(2) 目前工作面是否開采，開采工作面推進(jìn)速度，測線設(shè)置的測點(diǎn)位置在設(shè)置前不應(yīng)采動;

　　(3) 根據(jù)設(shè)站目的確定觀測線的長度和條數(shù);

　　(4) 設(shè)站區(qū)地面地貌和地物情況;如圖2：

　　3.地表移動觀測站的觀測工作

　　表移動觀測站,無論是短期觀測站還是長期觀測站均觀測觀測線上各測點(diǎn)在時間和空間上的位置變化。地表移動觀測站的觀測工作劃分為：觀測站的連接測量，全面觀測，巡視測量，日常觀測工作。

　　(二)表移動觀測站成果整理

　　資料收集和整理以后，必須注意用正確的方法確定巖曾與地表移動的參數(shù)。煤層不制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤住留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中已統(tǒng)一了巖層與地表移動參數(shù)的確定方法。

　　1.一般參數(shù)，包括地表下沉系數(shù)q、水平移動系數(shù)b、邊界角、移動角、裂縫角、充分采動角、最大下沉角、地表最大下沉速度、超前影響角。

　　2.特定參數(shù)的確定方法，主要采用概率積分法，其參數(shù)主要有五個：下沉系數(shù)、拐點(diǎn)偏距、主要影響角正切、水平移動系數(shù)、開采影響傳播角。

　　特定參數(shù)，主要是指拐點(diǎn)偏距和主要影響角正切。

　　利用各個參數(shù)及相應(yīng)公式計算各測點(diǎn)的移動和變形值及下沉速度等。

　　三、巖移觀測站觀測工作

　　(一)巖移觀測站原始數(shù)據(jù)測量

　　1、巖移觀測站坐標(biāo)和邊長原始數(shù)據(jù)測量

　　巖移觀測站的平面坐標(biāo)原始數(shù)據(jù)測量一般以各自井田范圍內(nèi)四等平面控制網(wǎng)中的GPS控制點(diǎn)為起算點(diǎn)，按井上一級導(dǎo)線精度要求進(jìn)行兩次獨(dú)立觀測，并將導(dǎo)線閉合差分配后的兩次測量結(jié)果平均值作為巖移觀測站各測點(diǎn)的原始坐標(biāo)。各測點(diǎn)間的水平邊長采用坐標(biāo)反算方法求得。

　　2、巖移觀測站高程原始數(shù)據(jù)測量

　　巖移觀測站各測點(diǎn)的高程原始數(shù)據(jù)測量，一般以各自井田范圍四等水準(zhǔn)網(wǎng)中的三等水準(zhǔn)點(diǎn)為高程起算點(diǎn)，按四等水準(zhǔn)測量的精度要求，獨(dú)立進(jìn)行兩次觀測，并將高程閉合差分配后的兩次觀測結(jié)果的平均值作為觀測站各測點(diǎn)的原始高程數(shù)據(jù)。

　　(二)觀測點(diǎn)埋設(shè)要求

　　1.在觀測期間能可靠保存，并和地表牢固結(jié)合，不受凍害影響。

　　2.便于觀測高程和丈量距離。若標(biāo)志露出地面不會被迫壞時，用露出式測點(diǎn)比較方便，一般高出地面10~20cm。如預(yù)計到地表下沉后測點(diǎn)可能被水淹沒或被其它充填物埋設(shè)沒，應(yīng)考率日后便于加高的測點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

　　3.控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)按設(shè)計要求用經(jīng)緯儀標(biāo)定，并盡量埋在同一方向線上，以便簡化觀測和計算。

　　4.費(fèi)用低

　　為了保證觀測站控制點(diǎn)的穩(wěn)定性，應(yīng)定期地進(jìn)行從礦區(qū)水準(zhǔn)點(diǎn)到觀測控制點(diǎn)的水準(zhǔn)測量。如果礦區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)離測站較遠(yuǎn)，在觀測站附近1~2km處，至少要埋設(shè)兩個水準(zhǔn)基點(diǎn)。

　　四、觀測數(shù)據(jù)的計算與整理

　　利用觀測站各工作測點(diǎn)的高程日常觀測值，分別計算出各工作測點(diǎn)的相鄰兩次觀測站的下沉值和積累下沉值。利用每次測點(diǎn)間水平邊長日常觀測值，和測點(diǎn)的累計下沉值。計算出各工作測點(diǎn)的傾斜變形、曲率變形、水平變形、水平移動等移動變形值。

　　五、觀測數(shù)據(jù)的總結(jié)和分析

　　根據(jù)所求得的數(shù)據(jù)，得出觀測站各測點(diǎn)的各種移動變形值的大小，下沉速度的快慢，各觀測線測點(diǎn)的最大移動值與《煤礦測量規(guī)程》中的臨界變形值(傾斜變形值、曲率變形值 、水平變形值 )相差多少，分析地表移動變形的影響因素。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]劉寶琛，廖國華.煤礦地表移動基本規(guī)律[M].中國工業(yè)出版社，1983