工作面地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)

1、中國礦業(yè)大學(xué)某礦6200工作面地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院2016年4月17日目錄建立觀測(cè)站的目的和任務(wù)錯(cuò)誤!未定義書簽。設(shè)站地區(qū)的地形及地質(zhì)采礦條件錯(cuò)誤!未定義書簽。觀測(cè)站設(shè)計(jì)時(shí)所采用的開采沉陷參數(shù).錯(cuò)誤!未定義書簽。地表移動(dòng)觀測(cè)站的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。確定觀測(cè)點(diǎn)間距、測(cè)點(diǎn)編號(hào)錯(cuò)誤!未定義書簽。工作測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的構(gòu)造和埋設(shè)方法.錯(cuò)誤!未定義書簽。觀測(cè)站與礦區(qū)控制網(wǎng)連接設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。八觀測(cè)站日常觀測(cè)方案,錯(cuò)誤!未定義書簽。九觀測(cè)站成果整理方法錯(cuò)誤!未定義書簽。十觀測(cè)站經(jīng)費(fèi)預(yù)估錯(cuò)誤!未定義書簽。一建立觀測(cè)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(duì)村莊的影響及地表移動(dòng)變形規(guī)律和參數(shù)，擬在該礦6200工作面設(shè)置地表移動(dòng)觀測(cè)站，進(jìn)行地表移動(dòng)觀測(cè)，通過觀測(cè)獲得地表移動(dòng)動(dòng)態(tài)參數(shù)和角值參數(shù)，同時(shí)，監(jiān)測(cè)地下開采對(duì)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(jì)開采2層煤的第一個(gè)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(zhǎng)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(biāo)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(shì)平坦，標(biāo)高為43m左右，凍土深度。三觀測(cè)站設(shè)計(jì)時(shí)所采用的開采沉陷參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，求得本區(qū)域?qū)崪y(cè)地表移動(dòng)參數(shù)為：走向移動(dòng)角=75°,上山移動(dòng)角=75°,下山移動(dòng)角=75°,表土移動(dòng)角=45°,充分采動(dòng)角1=2=3=55°,最下沉角二90。四地表移動(dòng)觀測(cè)站的設(shè)計(jì)1 .觀測(cè)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(cè)資料，在觀測(cè)站設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則：(1)觀測(cè)線應(yīng)設(shè)在地表移動(dòng)盆地的主斷面上；(2)觀測(cè)線在觀測(cè)期間不受鄰近開采的影響；(3)觀測(cè)線的長(zhǎng)度要

4、大于地表移動(dòng)盆地的范圍；(4)根據(jù)開采深度和設(shè)站目的，觀測(cè)線上的測(cè)點(diǎn)應(yīng)有一定的密度；(5)觀測(cè)站的控制點(diǎn)要設(shè)在移動(dòng)盆地范圍以外，埋設(shè)要牢固。在凍土地區(qū)，控制點(diǎn)底面應(yīng)在凍土線0.5m以下。(6)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)要牢固，設(shè)在以東范圍內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)與地表同步移動(dòng)。2 .觀測(cè)線位置的確定根據(jù)觀測(cè)站設(shè)計(jì)原則，在6200工作面上方地表布置三條觀測(cè)線。傾斜觀測(cè)線：A號(hào)觀測(cè)線位于“6200運(yùn)輸”右側(cè)60m走向觀測(cè)線：B號(hào)觀測(cè)線位于距離開切眼325m的采空區(qū)上方，C號(hào)觀測(cè)線位于詳見圖1、2圖1傾向觀測(cè)線（A號(hào)觀測(cè)線）剖面圖圖2走向觀測(cè)線（B號(hào)觀測(cè)線）剖面圖圖3走向觀測(cè)線（C觀測(cè)線）剖面圖3 .觀測(cè)線長(zhǎng)度的確定根據(jù)煤礦測(cè)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(hào)和B號(hào)觀測(cè)線長(zhǎng)度：A號(hào)觀測(cè)線長(zhǎng)度按下式計(jì)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(hào)觀測(cè)線長(zhǎng)度計(jì)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(zhǎng)度；I'一刀把處開切眼長(zhǎng)度。五確定觀測(cè)點(diǎn)間距1.根據(jù)國內(nèi)外對(duì)開采沉陷的大量研究，開采

6、深度越大，地表移動(dòng)越平緩，觀測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)的密度，見表一：表格1開采深度/m點(diǎn)間距離/m小于5055010010100200152003002030040025400以上35六工作測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的構(gòu)造和埋設(shè)方法1 .控制點(diǎn)和工作測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)所有控制點(diǎn)和工作測(cè)點(diǎn)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(diǎn)圖圖5工作測(cè)點(diǎn)圖2 .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(cè)量要求按設(shè)計(jì)坐標(biāo)在實(shí)地標(biāo)定其位置，工作測(cè)點(diǎn)用全站儀標(biāo)定，盡量使其中心位于同一方向線上，用木樁做標(biāo)志;(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

7、位置挖一直徑為0.5m左右，控制點(diǎn)坑深為0.7m以上、工作測(cè)點(diǎn)坑深為0.5m以上的坑，坑底搗實(shí)，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(cè)點(diǎn)及控制點(diǎn)周圍，固定高度分別為0.3m和0.5m;由十字樁拉線指示測(cè)點(diǎn)位置，控制點(diǎn)的偏心不要大于1cm,工作測(cè)點(diǎn)偏心不要大于5cm觀測(cè)線上為三個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，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(cè)期間必須采取有效措施對(duì)控制點(diǎn)和工作測(cè)點(diǎn)嚴(yán)加保護(hù)，如有破壞應(yīng)及時(shí)補(bǔ)埋。七觀測(cè)站與礦區(qū)控制網(wǎng)連接設(shè)計(jì)八觀測(cè)站日常觀測(cè)方案在首次和末次全面觀測(cè)之間適當(dāng)加密水準(zhǔn)測(cè)量次數(shù)，為判定地表是否開始移動(dòng)，在回采工作面推進(jìn)一定距離(相當(dāng)于平均開采深度H

8、。，即工作面回采38m),在預(yù)計(jì)可能首先移動(dòng)的地表，選擇若干個(gè)工作測(cè)點(diǎn)，每星期進(jìn)行一次水準(zhǔn)測(cè)量。重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量的時(shí)間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔13個(gè)月觀測(cè)一次。在移動(dòng)的活躍階段，還應(yīng)在下沉較大的區(qū)段，增加水準(zhǔn)觀測(cè)次數(shù)。觀測(cè)站的各項(xiàng)觀測(cè)，一般情況下可參照表3的程序進(jìn)行。為了保證所獲得觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性，每次觀測(cè)應(yīng)在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成，特別是在移動(dòng)活躍階段，水準(zhǔn)測(cè)量必須在一天內(nèi)完成，并力爭(zhēng)做到高程測(cè)量和平面測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。表3觀測(cè)站觀測(cè)程序觀測(cè)時(shí)間觀測(cè)內(nèi)容觀測(cè)時(shí)間觀測(cè)內(nèi)容設(shè)站后1015天與礦區(qū)控制網(wǎng)連測(cè)地表移動(dòng)活躍期全面觀測(cè)加密水準(zhǔn)測(cè)量米動(dòng)影響前全面觀測(cè)、預(yù)測(cè)地表移動(dòng)衰退期水準(zhǔn)測(cè)量地表移動(dòng)初

9、始期水準(zhǔn)測(cè)量地表移動(dòng)穩(wěn)定后全面觀測(cè)注：地表移動(dòng)穩(wěn)定后指6個(gè)月內(nèi)地表各點(diǎn)的下沉值均小于30mm4）地表裂隙調(diào)查及井下工作面測(cè)量調(diào)查記錄產(chǎn)生裂縫的日期、位置、長(zhǎng)、寬、深及其變化過程，并拍攝圖片。在每次地表移動(dòng)觀測(cè)的同時(shí)，應(yīng)在井下測(cè)定工作面的推進(jìn)位置、采厚和采高等采煤狀況，并每周測(cè)定一次實(shí)際回采上限的位置。九觀測(cè)站成果整理方法地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)的處理工作包括計(jì)算和繪圖兩部分。1）觀測(cè)成果的計(jì)算為了確保觀測(cè)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(duì)野外觀測(cè)成果再次檢查，然后進(jìn)行各種改正數(shù)的計(jì)算和嚴(yán)密平差計(jì)算。(1)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理主要

10、是計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的高程、相鄰兩測(cè)點(diǎn)在觀測(cè)線方向的水平距離，然后計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的移動(dòng)和變形值及下沉速度等。對(duì)于全站儀而言，觀測(cè)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(jì)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(jì)算方法參看全站儀使用說明書。(2)移動(dòng)和變形計(jì)算觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理之后，便可計(jì)算觀測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)和各測(cè)點(diǎn)間的移動(dòng)和變形值。移動(dòng)和變形計(jì)算主要包括：各測(cè)點(diǎn)的下沉和水平移動(dòng)，相鄰兩測(cè)點(diǎn)間的傾斜和水平變形，相鄰兩線段(或相鄰三點(diǎn))的曲率變形，觀測(cè)點(diǎn)的下沉速度等。各移動(dòng)和變形計(jì)算公式如下：m次觀測(cè)時(shí)n點(diǎn)的下沉WnHn0Hnm,mm式中Wnn號(hào)點(diǎn)的下沉值；Hn。、Hnm一分別為首次和m次觀測(cè)時(shí)n

11、號(hào)點(diǎn)的高程相鄰兩點(diǎn)間的傾斜WniWn,inni,mm/m1nn1式中Innin號(hào)點(diǎn)至n1號(hào)點(diǎn)的水平距離；Wn1、Wn分別表示n1號(hào)點(diǎn)和n號(hào)點(diǎn)的下沉量。n號(hào)點(diǎn)附近的曲率，即n-1號(hào)點(diǎn)至n+1號(hào)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(hào)點(diǎn)至n號(hào)點(diǎn)和n號(hào)點(diǎn)至n-1號(hào)點(diǎn)的傾斜；1n1n、1nn1表示n+1號(hào)點(diǎn)至n號(hào)點(diǎn)和n號(hào)點(diǎn)至n-1號(hào)點(diǎn)的水平距離。門號(hào)點(diǎn)的水平移動(dòng)Un=LnmLn0,mm式中Unn號(hào)點(diǎn)的水平移動(dòng)；Lnm、Ln。一分別表示m次觀測(cè)時(shí)和首次觀測(cè)時(shí)n號(hào)點(diǎn)至觀測(cè)線控制點(diǎn)間的水平距離，用點(diǎn)

12、間距累加求得。n號(hào)點(diǎn)至n+1號(hào)點(diǎn)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(hào)點(diǎn)至n號(hào)點(diǎn)在首次觀測(cè)時(shí)和m次觀測(cè)時(shí)的水平距離。n號(hào)點(diǎn)的下沉速度WnmWnm1mm/d式中Wnm1、Wnm一分別表示m-1次和m次觀測(cè)時(shí)n點(diǎn)的下沉值；t一兩次觀測(cè)的間隔天數(shù)。n號(hào)點(diǎn)的橫向水平移動(dòng)Un=Ynm-Yn0,mm式中ynm、yno一分別表示第m次觀測(cè)和首次觀測(cè)時(shí)n號(hào)點(diǎn)的支距值。橫向水平移動(dòng)是垂直于觀測(cè)線方向的水平移動(dòng)，計(jì)算時(shí)需注意正、負(fù)號(hào)。每次觀測(cè)結(jié)束之后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行移動(dòng)和變形計(jì)算，計(jì)算數(shù)字（3）地表移動(dòng)變形參數(shù)確定地表移動(dòng)變形計(jì)算之后，繪

13、制移動(dòng)變形曲線圖和下沉速度曲線圖。在圖上可確定出移動(dòng)變形的角量參數(shù)有：移動(dòng)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(jì)算求得的地表移動(dòng)預(yù)計(jì)參數(shù)有：下沉系數(shù)、水平移動(dòng)系數(shù)、主要影響角正切、拐點(diǎn)偏移距等。2）繪圖工作根據(jù)每次觀測(cè)的計(jì)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(cè)線（主斷面）的地表移動(dòng)與變形的分布特征及其發(fā)展過程。繪制移動(dòng)和變形曲線圖時(shí)，選擇豎直比例尺的原則是：使繪制的曲線能清楚的反映出移動(dòng)和變形的分布規(guī)律，并便于分析比較。水平比例尺與觀測(cè)站平面圖一致。曲線圖和觀測(cè)線斷面圖應(yīng)繪在一起，以表明各種地質(zhì)采礦條件對(duì)移動(dòng)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(duì)照?qǐng)D的相同。在斷面圖上應(yīng)標(biāo)出地面，測(cè)點(diǎn)及其編號(hào)，松散層厚度，巖層柱狀，采區(qū)位置，開采厚度，各次觀測(cè)時(shí)的工作面位置及采區(qū)周圍的開采情況等。在觀測(cè)站平面圖上應(yīng)表示出：測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位置，地形，地物，鉆孔，保護(hù)煤柱邊界線，每次觀測(cè)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(cè)的移動(dòng)和變形值勾繪等值線圖。每一次觀測(cè)后，要及時(shí)進(jìn)行計(jì)算和繪制移動(dòng)、變形曲線圖。觀測(cè)站觀測(cè)工作全部結(jié)束后，為了求出最終結(jié)果，應(yīng)對(duì)每次觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以便獲得觀測(cè)站受開采影響產(chǎn)生的移動(dòng)、變形的發(fā)展過程，以及移動(dòng)和變形的最終值。繪制移動(dòng)、變形曲線時(shí)，具有正號(hào)的移動(dòng)、變形值繪在水平線的上方，負(fù)號(hào)值繪在水平線的下方，但下沉值除外。圖6根據(jù)觀測(cè)成果繪制的移動(dòng)、變形曲線示意圖。繪圖展點(diǎn)時(shí)需注意：下沉是展在測(cè)點(diǎn)的正下方；水平移動(dòng)是依據(jù)其正、負(fù)號(hào)分別展在測(cè)點(diǎn)的正上方或正下方；傾斜和水平變形是依據(jù)其正負(fù)號(hào)展在兩測(cè)點(diǎn)間中點(diǎn)的正上方或正下方，曲率是依據(jù)其正負(fù)號(hào)兩相鄰線段的不同情況展點(diǎn)；當(dāng)相鄰兩線段的長(zhǎng)度相等時(shí)，曲率點(diǎn)展在中間點(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(cè)時(shí)間間隔的正中間展點(diǎn)。3）提交成果觀測(cè)站的實(shí)測(cè)資料經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可求得下列成果：（1）地表移動(dòng)盆地的范圍、形狀、大小