ch地表巖移觀測實用教學課件

1、 觀測站（Observation Station），是指在開采進行之前，在開采影響范圍內的地表，按照一定要求設置的一系列互相聯(lián)系的觀測點，稱為工作測點（監(jiān)測點）。在采動過程中它們和地表一起移動，從而反映地表的移動狀態(tài)。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形規(guī)律。 (二)觀測站概念第1頁/共35頁第1頁，共35頁。 1按照觀測站設置的地點 （1）地表移動觀測站 地表移動觀測站（Ground Movement Observation Station）是為了研究地表移動和變形的規(guī)律，在開采影響范圍內的地表上所布設的觀測站。 （2）專門觀測站 專門觀測站

2、（Special Observation Station）是為了特定的目的所設立的觀測站，如建筑物觀測站、鐵路觀測站、邊坡移動觀測站等。(三)觀測站的分類第2頁/共35頁第2頁，共35頁。 2按照觀測的時間 （1）普通觀測站 普通觀測站（Ordinary Observation Station），觀測時間較長（一般一年以上），它是從地表移動的開始到結束的整個過程中定期進行觀測，主要為了研究地表移動和變形的規(guī)律。 （2）短期觀測站 短期觀測站（Short-term Observation Station），觀測時間較短（一般幾個月到一年），它是在地表移動過程中的某個階段進行觀測。主要是為了求出一

3、些近似的移動參數(shù)，如最大下沉速度、走向移動角等。短期觀測站只是在急需開采沉陷資料的情況下才采用。（三）觀測站的分類第3頁/共35頁第3頁，共35頁。 3按布站的形式 （1）網狀觀測站 網狀觀測站（Reticular Observation Station）是在產狀復雜的礦層或在建筑物密集的地區(qū)開采時，將測點組成網格狀觀測站。優(yōu)點：網狀觀測站可以對整個采動影響范圍進行觀測，所得資料比較全面、準確。缺點：測點數(shù)目較多，野外觀測、內業(yè)成果處理工作量大，且受地形、地物條件的限制，所以只在研究專門問題時才采用。（三）觀測站的分類第4頁/共35頁第4頁，共35頁。 3按布站的形式 （2）剖面線觀測站 剖面

4、線觀測站（Sectional Line Observation）是目前各礦區(qū)用得較多的一種布站形式。它是在沿移動盆地主斷面的方向上，將觀測點布設成直線的觀測站。通常由兩條互相垂直且相交的觀測線所組成。其中，沿走向主斷面布設的觀測線稱為走向觀測線，沿傾斜主斷面布設觀測線稱為傾向觀測線。（三）觀測站的分類第5頁/共35頁第5頁，共35頁。按布站的形式進行觀測站布設示意圖 （三）觀測站的分類 剖面線狀觀測站及其布置形式ABCDEFGR1R2R3R4回采工作面巷道巷道 網狀觀測站布設示意圖第6頁/共35頁第6頁，共35頁。 1.應遵循從簡單到復雜、從單一煤層、單一工作面、地質構造簡單的條件下設置觀測站

5、；然后再進行多工作面、重復開采、有地質構造破壞及煤層產狀變化大等條件下設置觀測站。進而不斷積累資料，深化對地表移動變形規(guī)律的認識。 2.觀測站設站地點取決于設站的目的。比如若是水下采煤問題，就要適時的觀測兩帶（冒落帶、裂縫帶）高度；如要解決地表沉陷的防護問題（如“三下”采煤），除必須掌握開采沉陷規(guī)律外，還應掌握建（構）筑物變形與地表移動變形的關系。 所以，觀測站設站地點的選擇十分重要。二、觀測站設置地點的選擇第7頁/共35頁第7頁，共35頁。3-2 地表移動觀測站設計 （一）設計原則 為了獲得準確、可靠、有代表性的資料： 1觀測線應設計在移動盆地的主斷面上； 2觀測線的長度應大于移動盆地的范圍

6、，以便建立觀測線控制點和測定采動影響邊界； 3觀測期間不受臨近采區(qū)的影響； 4觀測線上布置的測點應有一定密度（密度和設站目的而定）； 一、觀測站設計的原則及內容第8頁/共35頁第8頁，共35頁。 （二）觀測站設計必備的資料 11：1000或1：2000的井上下對照圖和開采計劃圖，以便確定觀測地區(qū)井下開采和地面位置的關系。 2設站地區(qū)地質和水文資料，包括地形地質圖、地質柱狀圖、煤層賦存條件、覆巖的力學性質、水文條件。 3開采工作面的設計資料，包括巷道布置、采煤方法、頂板管理方法、開采厚度、工作面推進速度、回采時間、周圍開采情況等。 4井上下測量資料，控制點的平面坐標和高程。 5礦區(qū)已有的巖移資料

7、，如移動角、最大下沉角、充分采動角、松散層移動角等相關參數(shù)。第9頁/共35頁第9頁，共35頁。 （三）設計內容 觀測站設計包括編寫設計說明書和繪制設計圖（平面圖和斷面圖）兩部分工作。 1設計說明書的內容 （1）建立觀測站的目的和任務； （2）設站地區(qū)的地形、地物及地質采礦條件； （3）觀測站設計時所用的巖移參數(shù)； （4）觀測線的位置及長度的確定，監(jiān)測點及控制點的數(shù)目、位置及其編號； 第10頁/共35頁第10頁，共35頁。 （5）工作測點（監(jiān)測點）和控制點的構造及埋設方法； （6）觀測內容及所用儀器，與礦區(qū)控制網的連測方法，精度要求，起始數(shù)據(jù)，定期觀測的時間、方法及精度要求； （7）經費估算。包

8、括觀測站建站需材料、購地、青苗補償費、人工等費用的預算； （8）觀測成果的整理方法與分析步驟，要獲得的成果。 第11頁/共35頁第11頁，共35頁。 2設計圖的內容 （1）設站地區(qū)的地形、地物、地質構造、煤層產狀等； （2）已有的和新設計的采區(qū)巷道； （3）現(xiàn)有的和新設計的保護煤柱輪廓； （4）觀測線的平面位置，沿觀測線的斷面圖。斷面圖上應表示出工作測點位置及編號，巖層柱狀，地質構造，煤層產狀，開采位置等。（三）設計內容第12頁/共35頁第12頁，共35頁。二、剖面線狀觀測站的設計方法ABO(b)R1H2H1R2R3-l1觀測點控制點BACD(a)R11234R2R3運輸平巷D1D2D3EFG

9、R4R6R5R7R8R9通風平巷停采線開切眼(c)H0H-hEGKFR7R8R9l3-煤層厚度為m，煤層傾角為，工作面下山邊界的開采深度為H1，上山邊界的開采深度為H2，1-2表示工作面開切限的位置，3-4表示停采線的位置，1-3為運輸巷，2-4為通風平巷，假定在3-4以外有足夠長的煤柱。 第13頁/共35頁第13頁，共35頁。（一）確定傾斜觀測線位置 為了使傾斜觀測線R1R3不受鄰近開采的影響，在走向主斷上，R1R3必須設在工作面推進方向上超過E點的位置。即要保證傾斜觀測線R1R3到開切眼的距離D1為BACD(a)R11234R2R3運輸平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通風平巷

10、停采線開切眼(c)H0-R9l-R8R7FKEGhH二、剖面線狀觀測站的設計方法第14頁/共35頁第14頁，共35頁。 （二）確定走向觀測線的位置 走向主斷面的位置的確定應在傾斜主斷面上按最大下沉角來確定。由采空區(qū)中心向下山方向偏移一段距離d，即ABO(b)R1H2H1R2R3-l1觀測點控制點BACD(a)R11234R2R3運輸平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通風平巷停采線開切眼二、剖面線狀觀測站的設計方法第15頁/共35頁第15頁，共35頁。 （三）確定傾斜觀測線的長度 傾斜觀測線的長度是在移動盆地的傾斜主斷面上確定，自采區(qū)邊界以-和-劃線與基巖和松散層接觸面相交，再以該點

11、以角劃線于地表交于A、B兩點。傾斜觀測線長度AB：ABO(b)R1H2H1R2R3-l1觀測點控制點BACD(a)R11234R2R3運輸平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通風平巷停采線開切眼二、剖面線狀觀測站的設計方法第16頁/共35頁第16頁，共35頁。（四）走向觀測線長度確定 一條走向觀測線，其長度HF按下式計算：BACD(a)R11234R2R3運輸平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通風平巷停采線開切眼(c)H0-R9l3-R8R7FKEGhH二、剖面線狀觀測站的設計方法第17頁/共35頁第17頁，共35頁。 （五）移動角修正值問題 加入移動角修正值的目的是使觀

12、測線長度超過盆地邊界一段距離。煤層傾角（）（）煤層傾角（）（）020501110176092015707301380及以上64012 下山移動角修正值 所使用的傾斜煤層下山移動角的修正值，可根據(jù)下表按不同傾角確定（規(guī)程） 。 觀測站設計中所使用煤層上山和走向移動角的修正值、一般取20（規(guī)程）。第18頁/共35頁第18頁，共35頁。 （六）測點數(shù)目及其密度 觀測線上的測點數(shù)目及其密度，主要取決于開采深度和設站的目的。為了以等精度求得移動相變形值及其分布規(guī)律，一般等間距布設?？刂泣c埋設在觀測線的兩端，每端不得少于2個。若只在一端設置控制點時，控制點不得少于3個。控制點與最外端監(jiān)測點的距離為5010

13、0m。 二、剖面線狀觀測站的設計方法開采深度（m）測點間距（m）開采深度（m）測點間距（m）505200300205010010300400251002001540030 測點密度第19頁/共35頁第19頁，共35頁。 在工作面開始回采之前，應將設計好的觀測站標定到實地上。利用礦區(qū)控制點確定觀測線及測點的平面位置。 （1）根據(jù)設計圖，得到標設參數(shù)和L； （2）從礦區(qū)控制點T，先標定出觀測線上控制點R4，再根據(jù)標出傾斜觀測線R4R1的方向。 （3）在兩觀測線交點O處，標出與傾斜觀測線垂直的走向觀測線R5R6的方向。 （4）從O點開始，根據(jù)設計的測點間距，依次標出各測點的平面位置，并對各測點進行編

14、號。 （5） 觀測站的控制點和工作測點一般用混凝土灌注，當?shù)乇碇羶鼋Y線下0.5m內有含水層時，采用鋼管式測點。三、觀測站的設置（測點標設）觀測站的標定混凝土樁鋼管式測點第20頁/共35頁第20頁，共35頁。3-3 地表移動觀測站的觀測工作 地表移動觀測是在采動過程中，定期重復地測定觀測線上各測點在不同時期內空間位置的變化。觀測工作連接測量、全面觀測、日常觀測工作等。 一、連接測量 1定義 在觀測站控制點與礦區(qū)控制網之間進行測量，以確定觀測站控制點的平面位置和高程。其實質是把觀測站和礦區(qū)控制網聯(lián)系起來，以確定井上下對應關系。 第21頁/共35頁第21頁，共35頁。 2時間 在觀測點埋好1015天

15、、點位固結之后，在采動前進行。 3連接測量的方法 連接測量需要獨立進行兩次，測定方法可依據(jù)礦區(qū)控制網的分布及地形條件分別采用邊交會（邊、角、邊角）、導線測量和水準測量等。 平面連接測量是從已知坐標的控制點（或觀測線的交點），按5導線測量的精度進行。 高程連接測量是在礦區(qū)水準基點測定觀測站控制點的高程，以不低于三等水準測量的精度要求進行。第22頁/共35頁第22頁，共35頁。 二、全面觀測 1全面觀測的內容 全面觀測（Total Observation）包括各監(jiān)測點平面位置和高程測量，各測點間的距離測量，以及記錄地表的原有的破壞狀況，并做出素描。 2全面觀測的時間 為了確定原始的觀測數(shù)據(jù)，在采動

16、前進行兩次全面測量（兩次間隔不超過5天）；為了確定移動穩(wěn)定后地表各點的空間位置，需要在地表移動穩(wěn)定之后再進行一次全面測量。地表穩(wěn)定的條件：6個月觀測地表各點的累計下沉小于30mm。第23頁/共35頁第23頁，共35頁。 3全面觀測的方法 （1）高程測量 從觀測站控制點開始進行水準測量。如果觀測線兩端或一端設有控制點，則采取附合、閉合或往返水準測量。施測按三等水準測量精度要求進行，經平差后求得各測點高程。 若兩點間地表傾角大于20時，用三角高程測量，以兩測回測豎直角，往返高程互差按下式計算：式中，h往返高程互差，mm； l兩點間的水平距離，m。第24頁/共35頁第24頁，共35頁。 3全面觀測的

17、方法 （2）導線測量 1）距離測量（電磁波測距）各種反射棱鏡電磁波測距儀 光電測距儀是通過測量電磁波在待測距離D上 往、返傳播的時間t2D。精度指標：第25頁/共35頁第25頁，共35頁。 （2）導線測量 2）角度測量 經緯儀進行角度測量（分光學和電子經緯儀）南方電子經緯儀光學經緯儀索佳電子經緯儀徠卡電子經緯儀 （瑞士）第26頁/共35頁第26頁，共35頁。 （2）導線測量 全站儀進行導線測量南方電子經緯儀蔡司伺服型全站儀（德）拓撲康全站儀徠卡電子經緯儀 （瑞士）第27頁/共35頁第27頁，共35頁。全站儀的主要特點水平角、垂直角、距離自動顯示，自動計算鏡站坐標、高程等數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)記錄和存儲方式

18、多樣：內存、PCMCIA卡、串口通訊；對水平角和垂直角自動進行補償；對距離進行氣象改正和儀器常數(shù)改正；提供豐富的應用程序,例如：坐標放樣、導線測量、后方交會、面積計算、懸高測量等；軟件可升級，支持用戶開發(fā)應用程序；自動跟蹤照準棱鏡；無合作目標測距； （2）導線測量全站儀進行導線測量第28頁/共35頁第28頁，共35頁。 （2）導線測量 導線測量精度指標 等級導線長度（km）平均邊長（m）測角中誤差（秒）測回數(shù)角度閉合差（秒）導線全長相對閉合差DJ6DJ2一級2.52505421/10000二級1.81808311/7000導線觀測精度指標 第29頁/共35頁第29頁，共35頁。 三、日常觀測工

19、作 為判定地表是否已開始移動，在回采工作面推進一定距離（約0.20.5H0）后，每隔幾天進行一次水準測量（又稱巡視測量或預測），如果發(fā)現(xiàn)測點有下沉的趨勢，即說明地表已經開始移動。 日常觀測工作是首次和末次全面觀測之間適當增加的水準測量工作。在移動過程中，要進行日常觀測工作，即重復進行水準則量。重復水準測量的時間間隔，視地表下沉的速度而定，一般是每隔13個月觀測一次。在移動的活躍階段，增加水準觀測次數(shù)。第30頁/共35頁第30頁，共35頁。 三、日常觀測工作 采動過程中的水準測量，可用附合水準或水準支線的往返測量，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，還要記載相應工作面位置、采厚、推進速度、頂板陷落情況、煤層產狀、地質構造、水文條件等有關情況。 觀