地表移動觀測站設計說明書

1、地表移動觀測站設計說明書作者:日期：6200工作面地表移動觀測站設計說明書設計人：pp學號：班級：測繪13-4班中國礦業(yè)大學2016.4.10目錄一、設立觀測站的意義和任務 31 .意義：32 .任務：3二、礦井工作面概況.41 .設站地區(qū)地質(zhì)采礦概況42 .地表移動參數(shù)4三、地表移動觀測站設計41 .觀測站設計的原則42 .觀測站設置所需要資料53 .觀測站分類及布設的形式 54 .觀測線位置的確定65 .觀測線長度的確定76 .觀測點數(shù)目及密度 87 .觀測站的設置9五、地表移動觀測站的觀測工作 101 .連接測量102 .全面觀測103 .日常觀測11六、觀測成果的整理121 .觀測成果

2、的計算122 .繪圖工作143 .觀測站成果整理15七、經(jīng)費估算1 6附：17、設立觀測站的意義和任務1 .意義：在建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程第 一章第十二條中規(guī)定：煤炭開采必然伴隨著發(fā)生圍巖及地表移動和變 形。各礦區(qū)的圍巖及地表移動規(guī)律及有關參數(shù)具有地區(qū)特征，獲取和積累有關圍巖及地表移動的科學數(shù)據(jù)，是煤礦企業(yè)工程技術和有關業(yè) 務主管部門的職責。每個礦區(qū)應有計劃、有目的在開展上述科學試驗 與現(xiàn)場勘測，綜合分析，求取參數(shù)，總結(jié)規(guī)律，用于解決本礦區(qū)的開 采沉陷問題。生產(chǎn)礦井必須解決好建筑物下、鐵路下和水體下（簡稱“三下 。安 全、合理地開采煤炭和留設保護煤柱，必須開展地表移

3、動和巖層移動 的觀測工作，掌握地表和巖層移動的基本規(guī)律。建立地表移動與變形 觀測站進行現(xiàn)場觀測，是進行此項工作唯一有效的方法。2 .任務：某礦6 2 0 0工作面西部、西南部有后鮑店村、中鮑店村。為研究 地下開采對村莊的影響及地表移動變形規(guī)律和參數(shù)，通過設立地表移動觀測站進行觀測可以獲取并確定以下數(shù)據(jù)，并獲取相關關系：1）采礦、地質(zhì)條件與地表移動和變形的關系；2）地表在移動過程中的移動和變形特點及分布規(guī)律；3）地表移動和變形中的動態(tài)移動變化規(guī)律；4）移動穩(wěn)定后地表移動和變形的分布及其主要參數(shù)；移動角、裂縫角、邊界角、最大下沉角、下沉系數(shù)、主要影響半徑、超前影響 角、超前影響距，滯后角及滯后距和

4、地表最大下沉速度等；5）監(jiān)測地下開采對建筑物的影響。二、礦井工作面概況1 .設站地區(qū)地質(zhì)采礦概況62 0 0工作面位于六采區(qū)東北部，是該采區(qū)設計開采2層煤的第一 個工作面,北部、東部分別為3煤的一采區(qū)1 3 08、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6 23820 m,傾斜寬為4 61 2 9 m,煤層厚度0.701. 33 m,平均1.1 0m, 煤層傾角419/ 6 ° ,第四系平均厚度19 6.16m。工作面標高為-23 3 -303m。 2煤與下伏3煤的層間距一

5、般為 21m 6 20 0工作面上方 地表地勢平坦，標高為4 3m左右，凍土深度0.4 m。2 .地表移動參數(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5=750,上山移動角75°,下山移動角（3 = 75° -0.6 0c ,表土移動角0 =45°,充分采動角少1=少2 =少3=5 5 °,最下沉角8 = 900-0.5%三、地表移動觀測站設計1.觀測站設計的原則觀測站是指開采進行之前，在開采影響范圍內(nèi)的地表，按照一定要 求設置的一系列互相聯(lián)系的觀測點。通過定期地對這些觀測點進行監(jiān) 測，確定其空間位置及其相對位置的變化， 從而掌握地表移動變

6、形規(guī) 律。為了獲得準確、可靠、有代表性的觀測資料，觀測站設計應遵循以下 原則：1）觀測線應布設在地表移動盆地的主斷面上；2）設站地區(qū)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盆地的范圍；4）觀測線上的測點應有一定的密度；5）觀測站的控制點要設在移動盆地范圍以外，埋設要牢固。在凍土 地區(qū)，控制點底面應在凍土線0 .5m以下；6）測點埋設要牢固，設在移動范圍內(nèi)的觀測點與地表同步移動。2 .觀測站設置所需要資料a）圖紙資料（采掘工程平面圖、井上下對照圖、鉆孔柱狀圖、剖面圖等）b）采礦資料（開采工作面設計圖、采掘進度計劃、周圍工作面開采 情況等）c）地質(zhì)資料（采區(qū)及工作面地質(zhì)說明書、

7、地質(zhì)地形圖等）d）測繪資料（礦區(qū)控制點、已有的地表移動觀測資料及參數(shù)等 ）3 .觀測站分類及布設的形式 按觀測站設置的地點地表移動觀測站巖層內(nèi)部觀測站專門觀測站按照觀測的時間：普通觀測站短期觀測站按照布設的形式：網(wǎng)狀觀測站剖面線觀測站本次布設選用線狀觀測站，觀測線由走向線和傾向線組成，兩條線 相互垂直，布設的點較多，獲取的數(shù)據(jù)多、全面、準確，可以較好的反映觀測地區(qū)的變形沉陷等相關信息。4 .觀測線位置的確定通過對6200工作面的分析，該工作面屬于傾斜長臂采煤工作面根 據(jù)觀測站的設計原則，觀測線一般布設為直線狀并與煤層走向垂直 或平行，觀測線應設置在移動盆地的主斷面上， 而且不受鄰近采區(qū)開 采的

8、影響。鑒于工作面已經(jīng)開始工作，所以在傾斜方向設置大半條觀測線，前半 部分可以檢測超前影響 也于傾斜方向較長，所以沿走向方向設置兩條 觀測線，一條貫穿整個走向，既可以監(jiān)測建筑物的變化，也可以觀測 對采空區(qū)的影響，另一條則為了節(jié)約成本布設了半條。如圖所示，傾 向觀測線延伸至后鮑店的中部左右的位置 ，走向觀測線延伸至村莊的 建筑物附近，以便于研究煤礦開采對村莊建筑物的影響。5 .觀測線長度的確定(1)傾斜觀測線長度確定一實際上是確定移動盆地邊界Line 12hctg(H h)ctg () (H2 h)ctg() L cos式中：L工作面傾斜長度；丫， B上山和下山移動角； 丫 上山移動角修正值，一般

9、 丫=20° ; (3下山移動角修正值，h表土厚度，6表土移動角(2)走向觀測線的長度1 )全走向觀測線長度:Line 22hctg4H0h)ctg(2）半走向觀測線長度：Line3 hctg（Ho h）ctg（） H°ctg 3 d式中,l 走向工作面長度；d超出傾斜線的長度；一般為（35）個測點間距綜合公式和實際的6200開采工作面的情況，確定該工作面的傾向觀 測線和兩條走向觀測線的長度分別為：750m, 6 0 0 m和7 2 5m。6 .觀測點數(shù)目及密度a）控制點數(shù)1）當觀測線兩端均可設控制點時，各端至少設兩個控制點2）當只有一端可設控制點時，則不少于三個控制點控制

10、點設置如上圖所示b）點間距1）控制點點間距L> 50;2）測點點間距視采深而定，均勻布設在觀測線上，國內(nèi)一般根據(jù)開采深 度確定觀測點的密度，本次布設的點間距應當為25m實際圖上設計地表移動觀測線長度觀測線總長度控制點數(shù)監(jiān)測點數(shù)測點總數(shù)6 2 00傾向75032 4276 2 00走向一72 5323266200走向二60 031 821合計207596574需要注意的是，為了保證觀測資料的準確性 ，必須對控制點進行定期 檢測，各觀測點可以根據(jù)間距展繪到觀測站設計平面圖上，由圖推算出觀測點的坐標，從而進行實地放樣。7 .觀測站的設置在工作面開始回采之前，地表移動尚未波及到設站地區(qū)時，應將設

11、計 的觀測站標定到實地，方法是：在觀測站設計圖上，可從觀測站附近的礦區(qū)控制點采用GP S或者全站儀確定臨時控制點，通過臨時控制點，采用全站儀標定出觀測線的控制點， 通過控制點依次標定出各觀 測點，并給以編號。測點編號一般規(guī)定為：在傾斜觀測線上自下山向 上山方向順序增加，在走向觀測線上按工作面推進方向順序增加。對于埋點的要求是： 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；便于觀測；如果標志露出地面不易被破壞時，則采用露出式比較方便，一般高 于地面1 0 20cm在潛水位較高的地區(qū)，應考慮測點下沉后被淹沒 的可能，一般預留今后加高的裝置。費用低。埋點時，在標定的位置上挖一個直徑0 .

12、20. 3m,深度不 小于0. 6 m的坑，用混凝土灌注，中間用1620mm的鐵桿作 標志，中間頂部加工成球形刻十字細梢，作為測點標志的中心。在凍土地區(qū)，標志澆灌深度應在凍土線以下 0.5m左右,周圍填 緊土石，以防測點受凍土影響。五、地表移動觀測站的觀測工作1 .連接測量在觀測站地區(qū)被采動之前，為了確定觀測站與開采工作面之間的相 對位置關系，選取觀測站的某幾個控制點與礦區(qū)控制網(wǎng)之間進行的聯(lián) 系測量，然后再根據(jù)它來測定其余的控制點和工作測點的平面位置和 高程。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 對四等點的測量要求，用插點或敷設經(jīng)緯儀導線的方法，測定觀測線 交點或一個控制點的平

13、面坐標和高程，其余控制點的平面坐標可按四 等導線測角方法所測得時角度和觀測線邊長丈量的結(jié)果求得。如果觀 測線僅在一端埋設控制點，應在每個控制點上用精度不低于2的經(jīng) 緯儀或全站儀，以四個測回與三角點或固定目標連測方向。如采用 GPS®行觀測，用不少于三臺套的靜態(tài)GPS接收機進行靜態(tài)測量，按規(guī) 程規(guī)定的C級網(wǎng)精度標準進行施測。高程連測在礦區(qū)水準點至觀測站附近的水準點之間進行水準測量， 再由水準點測定觀測站控制點的高程。如礦區(qū)水準基點距觀測站較近 時，也可由水準基點直接和觀測站連測，高程連測以不低于三等水準 測量的精度要求進行。站后1 0 15天進行二次測量，兩次間隔小于5天點間誤差w 7

14、cm, 按5"導線進行。高程測量按三等水準測量要求進行注意:獨立進行兩次2 .全面觀測全面觀測是為了確定測點的初始位置和高程，一般是在連測后、地 表開始移動之前，應對地表觀測站的全部測點獨立進行兩次全面觀測，兩次觀測的時間間隔不超過5天。全面觀測的內(nèi)容，包括測定各測點的平面位置和高程，各測點間的距離等。獨立進行的兩次全面觀 測，兩次測得的同一點高程差不大于 10mm、同一邊的長度差不大于 4mm時，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，按實測數(shù)據(jù)將各測點展繪到觀測站設計平面圖上。除地表移動前進行的全面觀測外，在采動過程中可根據(jù)研究的需要 適當進行全面觀測，以便獲

15、得地表的動態(tài)水平移動及水平變形數(shù)據(jù)。 在地表穩(wěn)定后，要進行最后一次全面觀測，地表移動穩(wěn)定的標志是： 連續(xù)6個月觀測地表各點的累計下沉值均小于30mmo3 .日常觀測日常觀測，指的是首次和末次全面觀測之間適當增加的水準測量工 作，為判斷地表是否已開始移動，在回采工作面推進一定距離（相當于0. 20.5平均開采深度 出）后，在預計可能首先移動的地區(qū)，選擇幾個工作測點，每隔幾天用DS3型進行一次水準測量，按等外水準測量要 求進行，如果發(fā)現(xiàn)測點的累計下沉量大于1 0mm時，即認為地表已經(jīng) 開始移動。在移動過程中，要進行日常觀測工作，即重復進行水準測 量。重復水準測量的時間間隔，視地表下沉的速度而定 ，

16、一般是每1 3個月進行一次。在移動的活躍階段，還應在下沉較大的區(qū)段，增加水準觀測次數(shù)，以便獲得較精確的下沉速度。采動過程中的水準觀測，可用單程的符合水準或水準支線的往返測量，施測按四等水準測量的精度要求進行。在采動過程中，不僅要及時地記錄和描述地表出現(xiàn)的裂縫， 塌陷的 形態(tài)和時間，還要記載每次觀測時的相應工作面位置、實際采出厚度、 工作面推進速度、頂板陷落情況、煤層產(chǎn)狀、地質(zhì)構造、水文條件等 有關情況。為了保證所獲得觀測資料的準確性，觀測站的各項觀測應在盡量短 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。觀測站觀測順序觀測時間觀測內(nèi)容設

17、站1015天與礦區(qū)控制點聯(lián)測米動前全卸觀測兩次、預測地表移動初始期水準測量地表移動活躍期全面觀測，加密水準測量地表移動衰退期水準測量地表卜沉小于3 0mm / 6個月全面觀測兩次六、觀測成果的整理觀測站聯(lián)測成果的內(nèi)業(yè)整理方法與常規(guī)測量成果整理方法一樣，最后計算出觀測站控制點的平面坐標和高程， 檢驗是否在允許的誤差范 圍之內(nèi)。1 .觀測成果的計算各種改正數(shù)計算如果采用全站儀，應進行儀器常數(shù)、氣象等改正；如果采用鋼尺 量邊，應進行比長、溫度、傾斜、支距、垂曲等改正。外業(yè)成果的可靠性檢驗，計算分析各類觀測誤差如果觀測成果誤差在允許范圍內(nèi)，進行平差處理；如果觀測成果 誤差不在允許范圍之內(nèi)，要分析原因和

18、重新進行測量。各點各次觀測高程、坐標計算移動變形采用下列公式計算m次觀測時n點的下沉Wn Hno Hnm mm式中Wn地表n點的下沉值；Hno 'Hnm 分別表示地表n點在首次和m次觀測時的高程相鄰兩點的傾斜Wn 1 Wn inn 1 = -,mm ml nn 1式中Wni、Wn分別為地表點n和n 1號點的下沉值；lnn 1分地表n至n 1號點間的水平距離。n號附近的曲率，即n 1號點至n 1號點之間的曲率Kn 1nn 尸十上,mm/m-l . l , n 1n nn 12式中in1n、inn1分別表示n1號點至n號點和n號點至n 1號點的傾斜；ln 1n、lnn 1分別表示n 1號點

19、至n號點和n號點至n 1號點的水平距離。n號點的水平移動U m Lnm Ln0 , 1H m式中Um地表n點的水平移動；Lnm、Ln0分別表示首次觀測和m次觀測時地表n點至觀測線控制點間的水平距離，用點間距累加求得。n號點至n 1號點間的水平變形n in 已口一KU , m m/m 或 10-3In 1n n式中In1n n、In1n 0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Vn Wnm tWnm1 , mm/d式中Wnm、Wnm1分別表示m 1次和m次觀測時n點的下沉值；t是 兩次觀測的間隔天數(shù)。計算取值規(guī)定：下沉，水平移動，橫向水平移動1 mm改正數(shù)

20、，傾斜，水平變形，下沉速度0 . 1 ，曲率0.01mm/m22 .繪圖工作根據(jù)每次觀測的計算結(jié)果繪制曲線圖，由這種曲線圖能夠清楚地 看出沿觀測線（主斷面）的地表移動和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,1: 1 0 00或1: 2 0 0 0。觀測線斷面圖應繪制在一起，以表明各種地質(zhì)采礦調(diào)價下移動和 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