地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

目錄觀測(cè)站是指開(kāi)采進(jìn)行之前，在開(kāi)采影響范圍內(nèi)的地表，按照一定要求設(shè)置的一系列互相聯(lián)系的觀測(cè)點(diǎn)。通過(guò)定期地對(duì)這些觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定其空間位置及其相對(duì)位置的變化，從而掌握地表移動(dòng)變形規(guī)律。為了獲得準(zhǔn)確、可靠、有代表性的觀測(cè)資料，觀測(cè)站設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：觀測(cè)線(xiàn)應(yīng)布設(shè)在地表移動(dòng)盆地的主斷面上；設(shè)站地區(qū)在觀測(cè)期間不受鄰近開(kāi)采的影響；觀測(cè)線(xiàn)的長(zhǎng)度要大于地表移動(dòng)盆地的范圍；觀測(cè)線(xiàn)上的測(cè)點(diǎn)應(yīng)有一定的密度；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(xiàn)0.5m以下；測(cè)點(diǎn)埋設(shè)要牢固，設(shè)在移動(dòng)范圍內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)與地表同步移動(dòng)。2.觀測(cè)站設(shè)置所需要資料圖紙資料（采掘工程平面圖、井上下對(duì)照?qǐng)D、鉆孔柱狀圖、剖面圖等）采礦資料（開(kāi)采工作面設(shè)計(jì)圖、采掘進(jìn)度計(jì)劃、周?chē)ぷ髅骈_(kāi)采情況等）地質(zhì)資料（采區(qū)及工作面地質(zhì)說(shuō)明書(shū)、地質(zhì)地形圖等）測(cè)繪資料（礦區(qū)控制點(diǎn)、已有的地表移動(dòng)觀測(cè)資料及參數(shù)等）3.觀測(cè)站分類(lèi)及布設(shè)的形式按觀測(cè)站設(shè)置的地點(diǎn)：地表移動(dòng)觀測(cè)站巖層內(nèi)部觀測(cè)站專(zhuān)門(mén)觀測(cè)站按照觀測(cè)的時(shí)間：普通觀測(cè)站短期觀測(cè)站按照布設(shè)的形式：網(wǎng)狀觀測(cè)站剖面線(xiàn)觀測(cè)站本次布設(shè)選用線(xiàn)狀觀測(cè)站，觀測(cè)線(xiàn)由走向線(xiàn)和傾向線(xiàn)組成，兩條線(xiàn)相互垂直，布設(shè)的點(diǎn)較多，獲取的數(shù)據(jù)多、全面、準(zhǔn)確，可以較好的反映觀測(cè)地區(qū)的變形沉陷等相關(guān)信息。4.觀測(cè)線(xiàn)位置的確定通過(guò)對(duì)6200工作面的分析,該工作面屬于傾斜長(zhǎng)臂采煤工作面,根據(jù)觀測(cè)站的設(shè)計(jì)原則,觀測(cè)線(xiàn)一般布設(shè)為直線(xiàn)狀并與煤層走向垂直或平行，觀測(cè)線(xiàn)應(yīng)設(shè)置在移動(dòng)盆地的主斷面上，而且不受鄰近采區(qū)開(kāi)采的影響。鑒于工作面已經(jīng)開(kāi)始工作，所以在傾斜方向設(shè)置大半條觀測(cè)線(xiàn),前半部分可以檢測(cè)超前影響；由于傾斜方向較長(zhǎng),所以沿走向方向設(shè)置兩條觀測(cè)線(xiàn),一條貫穿整個(gè)走向，既可以監(jiān)測(cè)建筑物的變化，也可以觀測(cè)對(duì)采空區(qū)的影響，另一條則為了節(jié)約成本布設(shè)了半條。如圖所示,傾向觀測(cè)線(xiàn)延伸至后鮑店的中部左右的位置,走向觀測(cè)線(xiàn)延伸至村莊的建筑物附近,以便于研究煤礦開(kāi)采對(duì)村莊建筑物的影響。5.觀測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度的確定（1）傾斜觀測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度確定—實(shí)際上是確定移動(dòng)盆地邊界式中：L——工作面傾斜長(zhǎng)度；γ，β——上山和下山移動(dòng)角；Δγ——上山移動(dòng)角修正值，一般Δγ=20°；Δβ——下山移動(dòng)角修正值，h——表土厚度，φ——表土移動(dòng)角（2）走向觀測(cè)線(xiàn)的長(zhǎng)度1）全走向觀測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度：2）半走向觀測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度：式中，l——走向工作面長(zhǎng)度；d——超出傾斜線(xiàn)的長(zhǎng)度；一般為（3~5）個(gè)測(cè)點(diǎn)間距綜合公式和實(shí)際的6200開(kāi)采工作面的情況，確定該工作面的傾向觀測(cè)線(xiàn)和兩條走向觀測(cè)線(xiàn)的長(zhǎng)度分別為：750m，600m和725m。6.觀測(cè)點(diǎn)數(shù)目及密度控制點(diǎn)數(shù)1）當(dāng)觀測(cè)線(xiàn)兩端均可設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，各端至少設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)2）當(dāng)只有一端可設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，則不少于三個(gè)控制點(diǎn)控制點(diǎn)設(shè)置如上圖所示點(diǎn)間距1）控制點(diǎn)點(diǎn)間距L≥50；2）測(cè)點(diǎn)點(diǎn)間距視采深而定,均勻布設(shè)在觀測(cè)線(xiàn)上，國(guó)內(nèi)一般根據(jù)開(kāi)采深度確定觀測(cè)點(diǎn)的密度，本次布設(shè)的點(diǎn)間距應(yīng)當(dāng)為25m實(shí)際圖上設(shè)計(jì)地表移動(dòng)觀測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度觀測(cè)線(xiàn)總長(zhǎng)度控制點(diǎn)數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)測(cè)點(diǎn)總數(shù)6200傾向一750324276200走向一725323266200走向二 60031821合計(jì)207596574需要注意的是，為了保證觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性，必須對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行定期檢測(cè)，各觀測(cè)點(diǎn)可以根據(jù)間距展繪到觀測(cè)站設(shè)計(jì)平面圖上，由圖推算出觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，從而進(jìn)行實(shí)地放樣。7.觀測(cè)站的設(shè)置在工作面開(kāi)始回采之前，地表移動(dòng)尚未波及到設(shè)站地區(qū)時(shí)，應(yīng)將設(shè)計(jì)的觀測(cè)站標(biāo)定到實(shí)地，方法是：在觀測(cè)站設(shè)計(jì)圖上，可從觀測(cè)站附近的礦區(qū)控制點(diǎn)采用GPS或者全站儀確定臨時(shí)控制點(diǎn)，通過(guò)臨時(shí)控制點(diǎn)，采用全站儀標(biāo)定出觀測(cè)線(xiàn)的控制點(diǎn)，通過(guò)控制點(diǎn)依次標(biāo)定出各觀測(cè)點(diǎn)，并給以編號(hào)。測(cè)點(diǎn)編號(hào)一般規(guī)定為：在傾斜觀測(cè)線(xiàn)上自下山向上山方向順序增加，在走向觀測(cè)線(xiàn)上按工作面推進(jìn)方向順序增加。對(duì)于埋點(diǎn)的要求是：在觀測(cè)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(cè)；如果標(biāo)志露出地面不易被破壞時(shí)，則采用露出式比較方便，一般高于地面10~20cm，在潛水位較高的地區(qū)，應(yīng)考慮測(cè)點(diǎn)下沉后被淹沒(méi)的可能，一般預(yù)留今后加高的裝置。費(fèi)用低。埋點(diǎn)時(shí)，在標(biāo)定的位置上挖一個(gè)直徑0.2～0.3m，深度不小于0.6m的坑，用混凝土灌注，中間用16～20mm的鐵桿作標(biāo)志，中間頂部加工成球形刻十字細(xì)槽，作為測(cè)點(diǎn)標(biāo)志的中心。在凍土地區(qū)，標(biāo)志澆灌深度應(yīng)在凍土線(xiàn)以下0.5m左右，周?chē)罹o土石，以防測(cè)點(diǎn)受凍土影響。五、地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)工作1.連接測(cè)量在觀測(cè)站地區(qū)被采動(dòng)之前，為了確定觀測(cè)站與開(kāi)采工作面之間的相對(duì)位置關(guān)系，選取觀測(cè)站的某幾個(gè)控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間進(jìn)行的聯(lián)系測(cè)量，然后再根據(jù)它來(lái)測(cè)定其余的控制點(diǎn)和工作測(cè)點(diǎn)的平面位置和高程。根據(jù)礦區(qū)地面控制網(wǎng)和觀測(cè)站位置及其地形情況，按照《規(guī)程》對(duì)四等點(diǎn)的測(cè)量要求，用插點(diǎn)或敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線(xiàn)的方法，測(cè)定觀測(cè)線(xiàn)交點(diǎn)或一個(gè)控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，其余控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)可按四等導(dǎo)線(xiàn)測(cè)角方法所測(cè)得時(shí)角度和觀測(cè)線(xiàn)邊長(zhǎng)丈量的結(jié)果求得。如果觀測(cè)線(xiàn)僅在一端埋設(shè)控制點(diǎn)，應(yīng)在每個(gè)控制點(diǎn)上用精度不低于2″的經(jīng)緯儀或全站儀，以四個(gè)測(cè)回與三角點(diǎn)或固定目標(biāo)連測(cè)方向。如采用GPS進(jìn)行觀測(cè)，用不少于三臺(tái)套的靜態(tài)GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，按規(guī)程規(guī)定的C級(jí)網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施測(cè)。高程連測(cè)在礦區(qū)水準(zhǔn)點(diǎn)至觀測(cè)站附近的水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，再由水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定觀測(cè)站控制點(diǎn)的高程。如礦區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)距觀測(cè)站較近時(shí)，也可由水準(zhǔn)基點(diǎn)直接和觀測(cè)站連測(cè)，高程連測(cè)以不低于三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求進(jìn)行。站后10～15天進(jìn)行二次測(cè)量，兩次間隔小于5天，點(diǎn)間誤差≤7cm，按5"導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行。高程測(cè)量按三等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行注意：獨(dú)立進(jìn)行兩次2.全面觀測(cè)全面觀測(cè)是為了確定測(cè)點(diǎn)的初始位置和高程，一般是在連測(cè)后、地表開(kāi)始移動(dòng)之前，應(yīng)對(duì)地表觀測(cè)站的全部測(cè)點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行兩次全面觀測(cè)，兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔不超過(guò)5天。全面觀測(cè)的內(nèi)容，包括測(cè)定各測(cè)點(diǎn)的平面位置和高程，各測(cè)點(diǎn)間的距離等。獨(dú)立進(jìn)行的兩次全面觀測(cè)，兩次測(cè)得的同一點(diǎn)高程差不大于10mm、同一邊的長(zhǎng)度差不大于4mm時(shí)，取平均值作為觀測(cè)站的原始觀測(cè)(又稱(chēng)為初次觀測(cè))數(shù)據(jù)。同時(shí)，按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)將各測(cè)點(diǎn)展繪到觀測(cè)站設(shè)計(jì)平面圖上。除地表移動(dòng)前進(jìn)行的全面觀測(cè)外，在采動(dòng)過(guò)程中可根據(jù)研究的需要適當(dāng)進(jìn)行全面觀測(cè)，以便獲得地表的動(dòng)態(tài)水平移動(dòng)及水平變形數(shù)據(jù)。在地表穩(wěn)定后，要進(jìn)行最后一次全面觀測(cè)，地表移動(dòng)穩(wěn)定的標(biāo)志是：連續(xù)6個(gè)月觀測(cè)地表各點(diǎn)的累計(jì)下沉值均小于30mm。3.日常觀測(cè)日常觀測(cè)，指的是首次和末次全面觀測(cè)之間適當(dāng)增加的水準(zhǔn)測(cè)量工作，為判斷地表是否已開(kāi)始移動(dòng)，在回采工作面推進(jìn)一定距離(相當(dāng)于0.2～0.5平均開(kāi)采深度)后，在預(yù)計(jì)可能首先移動(dòng)的地區(qū)，選擇幾個(gè)工作測(cè)點(diǎn)，每隔幾天用DS3型進(jìn)行一次水準(zhǔn)測(cè)量，按等外水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)下沉量大于10mm時(shí)，即認(rèn)為地表已經(jīng)開(kāi)始移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中，要進(jìn)行日常觀測(cè)工作，即重復(fù)進(jìn)行水準(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1~3個(gè)月進(jìn)行一次。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)，以便獲得較精確的下沉速度。采動(dòng)過(guò)程中的水準(zhǔn)觀測(cè)，可用單程的符合水準(zhǔn)或水準(zhǔn)支線(xiàn)的往返測(cè)量，施測(cè)按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求進(jìn)行。在采動(dòng)過(guò)程中，不僅要及時(shí)地記錄和描述地表出現(xiàn)的裂縫，塌陷的形態(tài)和時(shí)間，還要記載每次觀測(cè)時(shí)的相應(yīng)工作面位置、實(shí)際采出厚度、工作面推進(jìn)速度、頂板陷落情況、煤層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件等有關(guān)情況。為了保證所獲得觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性，觀測(cè)站的各項(xiàng)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。觀測(cè)站觀測(cè)順序觀測(cè)時(shí)間觀測(cè)內(nèi)容設(shè)站10~15天與礦區(qū)控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)采動(dòng)前全面觀測(cè)兩次、預(yù)測(cè)地表移動(dòng)初始期水準(zhǔn)測(cè)量地表移動(dòng)活躍期全面觀測(cè)，加密水準(zhǔn)測(cè)量地表移動(dòng)衰退期水準(zhǔn)測(cè)量地表下沉小于30mm/6個(gè)月全面觀測(cè)兩次六、觀測(cè)成果的整理觀測(cè)站聯(lián)測(cè)成果的內(nèi)業(yè)整理方法與常規(guī)測(cè)量成果整理方法一樣，最后計(jì)算出觀測(cè)站控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，檢驗(yàn)是否在允許的誤差范圍之內(nèi)。1.觀測(cè)成果的計(jì)算各種改正數(shù)計(jì)算如果采用全站儀，應(yīng)進(jìn)行儀器常數(shù)、氣象等改正；如果采用鋼尺量邊，應(yīng)進(jìn)行比長(zhǎng)、溫度、傾斜、支距、垂曲等改正。外業(yè)成果的可靠性檢驗(yàn)，計(jì)算分析各類(lèi)觀測(cè)誤差如果觀測(cè)成果誤差在允許范圍內(nèi)，進(jìn)行平差處理；如果觀測(cè)成果誤差不在允許范圍之內(nèi)，要分析原因和重新進(jìn)行測(cè)量。各點(diǎn)各次觀測(cè)高程、坐標(biāo)計(jì)算移動(dòng)變形采用下列公式計(jì)算⑴次觀測(cè)時(shí)點(diǎn)的下沉mm式中地表n點(diǎn)的下沉值；、分別表示地表n點(diǎn)在首次和m次觀測(cè)時(shí)的高程⑵相鄰兩點(diǎn)的傾斜=,mm/m式中、分別為地表點(diǎn)和號(hào)點(diǎn)的下沉值；分地表至號(hào)點(diǎn)間的水平距離。⑶號(hào)附近的曲率，即號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)之間的曲率=，mm/m式中、分別表示號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)和號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)的傾斜；、分別表示號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)和號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)的水平距離。⑷號(hào)點(diǎn)的水平移動(dòng)，mm式中地表點(diǎn)的水平移動(dòng)；、分別表示首次觀測(cè)和m次觀測(cè)時(shí)地表點(diǎn)至觀測(cè)線(xiàn)控制點(diǎn)間的水平距離，用點(diǎn)間距累加求得。⑸號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)間的水平變形，mm/m或10-3式中、分別表示號(hào)點(diǎn)至號(hào)點(diǎn)在首次觀測(cè)時(shí)和次觀測(cè)時(shí)的水平距離。⑹號(hào)點(diǎn)的下沉速度，mm/d式中、分別表示次和次觀測(cè)時(shí)點(diǎn)的下沉值；是兩次觀測(cè)的間隔天數(shù)。計(jì)算取值規(guī)定：下沉，水平移動(dòng)，橫向水平移動(dòng)1mm改正數(shù)，傾斜，水平變形，下沉速度0.1，曲率0.01mm/m2.繪圖工作根據(jù)每次觀測(cè)的計(jì)算結(jié)果繪制曲線(xiàn)圖，由這種曲線(xiàn)圖能夠清楚地看出沿觀測(cè)線(xiàn)（主斷面）的地表移動(dòng)和變形的分布特征及其發(fā)展過(guò)程。繪制移動(dòng)和變形曲線(xiàn)圖時(shí)，選擇豎直比例尺的原則是：使繪制的曲線(xiàn)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，1：1000或1：2000。觀測(cè)線(xiàn)斷面圖應(yīng)繪制在一起，以表明各種地質(zhì)采礦調(diào)價(jià)下移動(dòng)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(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(kāi)采厚度，各次觀測(cè)時(shí)的工作面位置及采區(qū)周?chē)拈_(kāi)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(xiàn)，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，還可根據(jù)實(shí)測(cè)的移動(dòng)和變形值勾繪等值線(xiàn)圖。每次觀測(cè)后，要及時(shí)進(jìn)行計(jì)算和繪制移動(dòng)、變形曲線(xiàn)圖，并對(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(kāi)采影響的移動(dòng)、變形的發(fā)展過(guò)程以及移動(dòng)變形的最終值。3.觀測(cè)站成果整理地表移動(dòng)變形綜合成果整理表測(cè)點(diǎn)編號(hào)標(biāo)高下沉mm下沉差mm傾斜mm/m傾斜變化mm/m曲率10-3線(xiàn)段線(xiàn)段長(zhǎng)水平變形水平移動(dòng)mm第1次觀測(cè)第2次觀測(cè)第1次觀測(cè)第2次觀測(cè)絕對(duì)值mm相對(duì)值mm根據(jù)表中記錄的數(shù)值繪制移動(dòng)變形曲線(xiàn)，傾斜、水平變形繪制在兩點(diǎn)中央，曲率繪制在三點(diǎn)中央，除下沉繪在水平線(xiàn)下方外，其余正的移動(dòng)變形繪在水平線(xiàn)的上方，負(fù)的移動(dòng)變形繪在水平線(xiàn)的下方。繪制下沉速度曲線(xiàn)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)。最后會(huì)獲得下列成果：地表移動(dòng)盆地的范圍、形狀、大小，以及各種角值參數(shù)（邊界角、移動(dòng)角、裂縫角、最大下沉角、