矿区地表移动观测站的建立与观测

摘要：本文主要阐述了地表移动观测站的设计需要收集的资料和观测站的设计方法等问题，分析了地表移动观测站的观测内容及观测成果的整理等问题。

Abstract: This paper describes the documents collected for need of design the surface movement observation station and the design method of the observation station. The observation content of surface movement observation station is analyzed and the collation of observation results.

关键词：矿区；地表移动观测站；建立；观测

Key words: ore district; observation station of surface movement; building; observation

中图分类号：[TU42] 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0238-01

0 引言

地表与岩石移动的研究方法主要有观测法、模拟法和材料模型法等。而主要的方法则是观测法，就是在受开采影响的地表范围内，设置专门的地表移动观测站，通过观测取得大量信息资料，在对这些资料综合分析的基础上，找出各种因素对地表和岩层移动的影响规律，把这些规律用以解决实际问题。岩层与地表移动是一个复杂的过程，受到诸多地质、采矿因素的影响。为通过实地观测找到其移动的规律，按一定要求在开采影响范围内的地表、岩层内部或其他研究对象上设置一系列相互联系的观测点。定期观测这些点的位置及其变化情况，从而找到地表和岩层移动的规律。

1 地表移动观测站的设计

1.1 设计需要收集的资料 设计地表移动观测站前，要具备以下信息资料：①设站地区的井上、井下对照图和开采计划图，有利于确定观测地区井下开采和地面位置的对应关系；②设站地区的地质和水文资料，如地形地质图、岩层柱状图、煤层赋存条件、覆岩的物理力学性质和水文地质条件等；③设站地区的回采工作面设计资料，如巷道布置、开采方法、顶板管理方法、开采厚度、工作面推进速度、回采时间及其周围开采情况等；④设站地区的井上、井下测量资料，如控制点、导线点、水准点的坐标和高程等；⑤矿区要备有地表移动资料，如移动角、最大下沉角和松散层移动角等有关参数，如果设站矿区还没有或缺乏上述参数，可选用地质采矿条件相似的相关参数。

1.2 观测站的设计方法 地表移动观测站一般采用剖面线（通常为直线）状与煤层走向垂直或平行。如果受地面建筑物等设施的限制，也可设计成折线或其他形状。为了研究整个移动盆地则需布置成网状观测站。应以线状观测站说明观测线的位置和长度的确定方法。

①倾斜观测线位置及其长度的确定。倾斜观测线一般设置在移动盆地的倾斜主断面上，若回采工作面的走向长度大于1.4H0+50m（H0为平均开采深度），也可设置两条倾斜观测线，但至少应相距50m，且应距开切眼或停采线0.7倍的采深以上。

②走向观测线位置及其长度的确定。走向观测线应设置在移动盆地的走向主断面上。当工作面的倾斜宽大于0.9H0时，可只设半条走向观测线。走向观测线的位置是在倾斜主断面上确定的。

③测点数目及其密度。每条观测线两端都应设置观测站控制点，且每端不得少于两个。如因条件限制，也可只在观测线的一端设置控制点，但不得少于3个。相邻控制点的间距应大于45m。控制点应布设在观测线的工作长度外，不应该受相邻采区或工作面开采的影响。在每条观测线的工作长度之间应布设观测点，观测点的密度一般取决于开采深度。

2 地表移动观测站的观测

2.1 地表移动观测的内容 地表移动观测站观测的主要内容是：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。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。

2.1.1 连接测量。连接测量是按照矿区控制网测定出某个测站控制点的平面位置和高程，再根据该控制点来测定其他观测点和控制点的位置，以便确定观测线与回采工作面间的相互位置关系。连接测量应在工作面开采之前、测站点埋设好10-15天以后进行。

连接测量中测定第一个控制点和观测线交点的位置时应按近井点的测量要求进行。其余控制点的平面位置采用一级导线的观测方法测定，高程连测要高于三等水准测量的精度要求进行。

2.1.2 全面观测。全面观测包括采动前的全面观测和采动后的全面观测。在连接测量之后，设站地区未受采动影响之前，要对工作测点进行两次全面观测，以确定工作测点在地表移动前的位置。当地表下沉达到50-100mm时，应进行采动后的第一次全面观测；在地表受采动影响稳定后，需进行最后一次全面观测，以确定移动稳定后各工作测点的空间位置。除此之外，还需在地表移动的活跃期（即缓倾斜和倾斜煤层地表每月下沉值大于50mm，急倾斜煤层地表每月下沉值大于30mm）进行不少于四次的全面观测，并适当加密水准测量。

全面观测的内容主要包括测定各工作测点的高程、丈量两相邻工作测点间的距离和测量各测点偏离观测线方向的距离（又称支距）。工作测点和控制点的离程测量应组成水准网，按三等水准测量的要求进行；各测点间的距离须用比长过的钢尺沿观测线往、返丈量，经过改正后的往返测量边长的互差，在边长小于15m时，应小于2mm，当边长大于15m时，不得大于3mm，或采用光电测距仪按四等光电测距边的要求进行。各测点离观测线的支距，应用经纬仪正、倒镜观测或照准另一端控制点后，以一个镜位读数两次取平均值。当经纬仪至所测支距点的距离超过150m时，应在观测线方向上两个测回标定临时测站，再由临时测站测量其他各点的支距值。在最初两次测量同一点的高程相差小于10mm，支距相差也应小于30mm，同一边长相差小于4mm时，可取真平均值作为原始观测数据。

2.1.3 日常观测工作。日常观测工作是指在地表移动的初始期和衰退期之间适当增加的水准测量工作。进行日常观测工作所间隔的时间，可根据开采深度、回采工作面的推进速度和顶板岩性等具体条件而定，一般每隔1-3个月测量一次。测量时可采用单程附合水准路线或往返支水准路线，按四等水准测量的要求进行。

此外，还要测量地表产生裂缝的位置和塌陷要素，注明发现日期。在每次观测时，还应实测回采工作面的位置、煤层厚度、采高，并记录采矿地质和水文地质情况。

2.2 观测成果的整理与分析 每次观测工作结束后，首先应检查外业记录手簿，保证外业成果无误，然后再进行内业整理工作。观测成果的整理包括计算和绘图两部分。观测成果的计算是根据外业成果首先算出各观测点的高程及相邻点间的水平距离在观测线方向上的投影长度，然后再按测线计算各种移动与变形值。