地表移動觀測站設(shè)計(jì)

1、旬邑縣宋家溝煤礦xunyixiansongjiagoumeikuang2026綜采工作面地表移動觀測站設(shè) 計(jì) 方 案編制單位： 地 測 科 編制日期： 2013.06.01前 言為了獲得2026綜采工作面最可靠的地表移動參數(shù)，掌握該工作面地質(zhì)采礦條件下的地表移動規(guī)律，我礦決定建立2026綜采工作面地表移動觀測站，進(jìn)行該工作面地表移動的觀測和研究工作。2026工作面地表移動觀測與研究的主要內(nèi)容：1、掌握地質(zhì)采礦條件與地表移動的變形關(guān)系；2、獲得綜采條件下地表移動與變形的分布規(guī)律；通過對2026工作面地表移動觀測站的研究， 為我礦保護(hù)煤柱的留設(shè)和實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)，并進(jìn)一步探求地表移動

2、規(guī)律，豐富和發(fā)展我礦采煤技術(shù)。2026綜采工作面地表移動觀測站設(shè)計(jì)方案一、2026工作面地質(zhì)采礦條件2026工作面走向長度為1110米，傾向?qū)?50米，面積約16.65萬，平均采深為227米，工作面平均傾角12，該工作面4-2煤層厚度在2.4-3.0米之間，平均2.7米，采用走向長壁垮落采煤法，綜合機(jī)械化采煤。本工作面掘進(jìn)水文地質(zhì)條件簡單，頂?shù)装寰鶠槟鄮r、粉砂巖，隔水性能好；該工作面老頂為粉砂巖或礫巖，厚度為5.75-75米，該層非常堅(jiān)硬；直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖厚度為1.46-6.67米，直接底為細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，巖性變化不大，厚度約2.47米，具有膨脹性，上部松散層厚度約為145米。二、地表

3、移動觀測站的設(shè)計(jì)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)在地表移動盆地的主剖面上；（2）觀測線在觀測期間不受臨近開采的影響；（3）觀測線的長度要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(diǎn)應(yīng)有一定的密度；（5）觀測站的控制點(diǎn)要設(shè)在移動盆地范圍以外，埋設(shè)要牢固。2、角量參數(shù)的選定由于該觀測站為我礦第一個(gè)觀測站，角度參數(shù)的選定只能參照我礦采礦條件，地質(zhì)地層結(jié)構(gòu)實(shí)際揭露，礦區(qū)地表移動觀測成果等資料。礦區(qū)的角度參數(shù)為： = 10， = 78 = 72， = 85 88由礦區(qū)地表移動經(jīng)驗(yàn)公式得： 掘=掘=88-

4、 78 * m/h0 20* h/h04.5=74.3 4.5掘=85- 72 * m/h0 20* h/h0 1.9= 71.4 1.9其中： - 松散層移動角 、- 傾向移動角 - 走向移動角m - 煤層平均厚度2.7h - 松散層厚度145h0 - 回采工作面平均開采深度2273、觀測線位置的確定根據(jù)觀測站設(shè)計(jì)原則，在2026工作面上方地表布置兩條觀測線，a號觀測線為工作面走向方向并超出工作面長度兩側(cè)各50米的位置，b號觀測線為工作面中部沿傾向布置的采空區(qū)上方，超出工作面寬度兩側(cè)各50米的位置。附：1、圖1：a號觀測線剖面圖 2、圖2：b號觀測線剖面圖 3、觀測站平面位置設(shè)計(jì)見附圖。4、

5、觀測線長度的確定根據(jù)煤礦測量規(guī)程有關(guān)規(guī)定，調(diào)整、取20，以剖面法求得a號和b號觀測線長度分別為1200米和250米，共計(jì)1450米，如圖1所示。a號觀測線長度按下式計(jì)算： a1a20 = 2（h0-h）cot（-）+l式中： l-工作面走向長度 -為走向移動角的修正值 同理可得b號觀測線的長度： b1b15 = h1 cot（-）+cot h2 cot（-）+ lcosa 式中：、分別為傾向移動角的修正值 l-工作面傾斜長度；h1 、h2-分別為工作面下邊界和上邊界的開采深度三、控制點(diǎn)及工作測點(diǎn)的個(gè)數(shù)和埋設(shè)方法1、控制點(diǎn)及工作測點(diǎn)數(shù) 按煤礦測量規(guī)程規(guī)定，工作測點(diǎn)間距為50m，控制點(diǎn)間距為20m

6、，由觀測線長度計(jì)算得各測線控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，見表1。表1 控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)個(gè)數(shù)觀測線編號控制點(diǎn)（個(gè)）工作測點(diǎn)（個(gè)）合計(jì)（個(gè)）a42529b459合計(jì)830382、控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)結(jié)構(gòu) 所有控制點(diǎn)為混凝土制樁，鋼筋露出水泥樁的高度為5mm，工作測點(diǎn)為木樁上部配鋼釘制作，如圖2和圖3所示。3、埋設(shè)方法 （1）埋設(shè)控制點(diǎn)應(yīng)用全站儀根據(jù)施工測量要求按設(shè)計(jì)坐標(biāo)在實(shí)地標(biāo)定其位置，工作測點(diǎn)用全站儀標(biāo)定，盡量使其中心位于同一方向線上，用木樁配鋼釘制作。（2）挖坑前先把點(diǎn)位引到1米外的四個(gè)臨時(shí)十字樁上，在所標(biāo)定位置挖一直徑為0.5米左右，控制點(diǎn)坑深為0.7m以上，坑底搗實(shí)，先鋪一層0.1米厚的混凝土后放置

7、預(yù)制樁，并用混凝土固定控制點(diǎn)周圍，固定高度分別為0.3米，由十字樁拉線指示測點(diǎn)位置，控制點(diǎn)的偏心不要大于1cm，工作測點(diǎn)偏心不要大于5cm，觀測線上為三個(gè)控制點(diǎn)，先埋設(shè)兩端點(diǎn)，然后用全站儀標(biāo)埋中間控制點(diǎn)； （3）在整個(gè)觀測期間必須采取有效措施對控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)嚴(yán)加保護(hù)，如有破壞應(yīng)及時(shí)補(bǔ)埋； （4）部分控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)標(biāo)定坐標(biāo)見表2； （5）觀測站各控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)的埋設(shè)工作應(yīng)與2013年3月25日前完成。表2 控制點(diǎn)和工作測點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)號縱坐標(biāo)（x）橫坐標(biāo)（y）備注e13890034.12336540623.904e23890057.04636540628.111f13890294.6563654

8、1860.106f23890315.72236541858.688c13890473.45136541225.946c23890449.21736541222.261d13890056.01236541319.658d23890074.93836541327.930a13890096.96536540620.626a253890397.69336541800.271b13890149.76236541329.541b53890390.04436541268.313a15(b3)3890269.92336541298.931四、觀測項(xiàng)目、方法、精度和時(shí)間1、連接測量控制點(diǎn)的平面位置采用全站儀導(dǎo)線

9、控制，點(diǎn)位誤差不得大于10mm，全站儀導(dǎo)線布置如圖4所示。高程連接由t21、d6點(diǎn)分別向觀測線控制點(diǎn)引測三角高程，形成附和高程網(wǎng)，如圖5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)采集工作包括全站儀測角和測邊，內(nèi)業(yè)計(jì)算進(jìn)行嚴(yán)密的數(shù)據(jù)處理。2、全面觀測在觀測站未受開采影響之前，獨(dú)立進(jìn)行兩次全面觀測，兩次測得同一點(diǎn)的高程差值小于10mm，同一邊長的長度差小于4mm，取兩者平均值作為原始數(shù)據(jù)。高程測量直接從觀測站控制點(diǎn)開始，按三角高程測量的精度要求進(jìn)行，觀測工作測點(diǎn)時(shí)，可使一些測點(diǎn)作為中間點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)不宜超過100m（即不超過2個(gè)中間點(diǎn)）

10、。若觀測站兩端有控制點(diǎn)，可進(jìn)行附和高程測量，若只在一端有控制點(diǎn)，則需進(jìn)行往返高程測量（或閉合水準(zhǔn)測量）。平面測量采用全站儀導(dǎo)線，正倒鏡往返觀測，直接測定出各測點(diǎn)的平面位置和高程，通過平面坐標(biāo)反算，確定出各測點(diǎn)的支距和相鄰測點(diǎn)之間在觀測線方向的水平距離。3、日常觀測在首次和末次全面觀測之間適當(dāng)加密測量次數(shù)，為判定地表是否開始移動，在回采工作面推進(jìn)一定距離（回采長度30-40米），在預(yù)計(jì)可能首先移動的地表，選擇若干個(gè)工作測點(diǎn)，每星期進(jìn)行一次測量，重復(fù)測量的時(shí)間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔1-3個(gè)月觀測一次，在移動的活躍階段，還應(yīng)在下沉加大的區(qū)段，增加測量次數(shù)。觀測站的各項(xiàng)觀測，一般情況下

11、可參照表3的程序進(jìn)行，為了保證所獲得觀測資料的準(zhǔn)確性，每次觀測應(yīng)在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成，特別是在移動活躍階段，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。表3 觀測站觀測程序觀測時(shí)間觀測內(nèi)容觀測時(shí)間段觀測要求設(shè)站后10-15天與礦區(qū)控制網(wǎng)連接地表移動活躍期全面觀測加密高程測量采動影響前全面觀測、預(yù)測地表移動衰退期高程測量地表移動初始期三角高程測量地表移動穩(wěn)定后全面觀測注：地表移動穩(wěn)定后指：6個(gè)月內(nèi)地表各點(diǎn)的下沉值均小于30mm；4、 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(shí)，應(yīng)在井下測定工作面的推進(jìn)位置

12、、采厚和采高等采煤狀況，并每周測定一次實(shí)際回采上限的位置。五、觀測成果的整理地表移動觀測站的觀測成果預(yù)處理，必須在外業(yè)成果無誤的基礎(chǔ)上進(jìn)行。觀測數(shù)據(jù)的處理工作包括計(jì)算和繪圖兩部分。1、觀測成果的計(jì)算為了確保觀測成果的正確性，在進(jìn)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(jìn)行各種嚴(yán)密的計(jì)算。（1）觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理 觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是計(jì)算各測點(diǎn)的高程、相鄰兩測點(diǎn)在觀測線方向的水平距離，然后計(jì)算各測點(diǎn)的位移變化值及下沉速度等。（2）位移變化值的計(jì)算觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理之后，便可計(jì)算觀測線上各測點(diǎn)和各測點(diǎn)之間的位移變化值。其計(jì)算內(nèi)容主要包括：各測點(diǎn)的下沉和水平移動，相鄰兩測點(diǎn)間的傾斜和水平變形

13、，相鄰兩線段（或相鄰三點(diǎn)）的曲率變形，觀測點(diǎn)的下沉速度等。各移動和變形計(jì)算公式如下： m次觀測時(shí)n點(diǎn)的下沉wn=hn0-hnm，mm式中： wn - n號點(diǎn)下沉值； hn0、hnm- 分別為首次和m次觀測時(shí)n號點(diǎn)的高程。相鄰兩點(diǎn)間的傾斜 inn+1=（wn+1-wn）/（lnn+1），mm式中： inn+1 - 表示n號點(diǎn)至n+1號點(diǎn)的傾斜距離；lnn+1 - n號點(diǎn)至n+1號點(diǎn)的水平距離； wn+1、wn - 表示n+1號點(diǎn)和n號點(diǎn)間的高差及n號點(diǎn)的下沉量；n號點(diǎn)的水平移動 un=lnm-ln0，mm式中： un - n號點(diǎn)的水平移動； lnm、ln0- 分別表示m次觀測時(shí)和首次觀測時(shí)n號點(diǎn)

14、至觀測線控制點(diǎn)間的水平距離； n號點(diǎn)至n+1號點(diǎn)的水平變形 n+1n=（ln+1n）m -（ln+1n）0/（ln+1n）0，mm 式中：（ln+1n）m 、（ln+1n）0 -分別表示n+1號點(diǎn)至n號點(diǎn)在首次觀測時(shí)和m次觀測時(shí)的水平距離。n號點(diǎn)的下沉速度 vn=（wnm-wnm-1）/t，mm/d式中： wnm-1、wnm -分別表示m-1次至m次觀測時(shí)n點(diǎn)的下沉值。 t -兩次觀測時(shí)的間隔天數(shù)n號點(diǎn)的橫向水平移動 un=ynm-yn0式中： ynm、yn0-分別表示第m次觀測和首次觀測時(shí)n號點(diǎn)的支距值；橫向水平移動是垂直觀測線方向的水平移動，計(jì)算時(shí)需注意正負(fù)號。每次觀測結(jié)束之后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行移

15、動和變形計(jì)算，計(jì)算數(shù)字的取位見表4。表4 移動變形計(jì)算時(shí)的取位參考名稱下沉wmm水平移動umm傾斜imm/m水平變形mm/m橫向水平移動 umm下沉速度vmm/d取位（3）地表移動變化參數(shù)確定地表移動變化計(jì)算之后，繪制移動變化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、裂縫角、最大下沉速度角、超前影響角等，通過專業(yè)程序計(jì)算求得的地表移動預(yù)計(jì)參數(shù)有：下沉系數(shù)、水平移動系數(shù)等。2、繪圖工作根據(jù)每次觀測的計(jì)算結(jié)果繪制cad曲線圖，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(shí)，選擇豎直比例尺的原則是：使繪制的曲線能清

16、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。曲線圖和觀測線剖面圖應(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(biāo)出地面，測點(diǎn)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(shí)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(diǎn)的實(shí)際位置，地形、地物、鉆孔、保護(hù)煤柱邊界線，每冊觀測時(shí)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(shí)測的移動和變形值勾繪等值線圖。第一次觀測后，要及時(shí)進(jìn)行計(jì)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

17、終結(jié)果，應(yīng)對每次觀測結(jié)果盡行綜合分析，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(shí)，具有正號的移動、變形值繪在水平線的上方，符號值繪在水平線的下方，但下沉值才除外，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(diǎn)時(shí)需注意：下沉?xí)r展在測點(diǎn)的正下方，水平移動時(shí)依據(jù)其正、負(fù)號分別展在測點(diǎn)的正上方或正下方。繪制下沉速度曲線時(shí)，按下沉速度值，在兩次觀測時(shí)間間隔的正中間展點(diǎn)。3、提交成果觀測站的實(shí)測資料經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可求得下列成果：地表移動盆地的范圍、形狀、大小，以及各種角值參數(shù)（移動角、裂縫角、最大下沉角、充分采動角）地表移動盆地主剖面上的移動和變形分布及其特征，移動和變形值的位置。工作面推進(jìn)過程中移動和變形的發(fā)展過程及其相應(yīng)的主要動態(tài)參數(shù)（起動距、超前距、超前