針對(duì)我國(guó)礦山開采地面沉降觀測(cè)技術(shù)問題探討

寇天新

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810001）

隨著我國(guó)對(duì)能源需求量增大，我國(guó)目前表層的礦產(chǎn)資源已趨近枯竭，人類開始想更為深入的地層進(jìn)行找礦活動(dòng)，所以就出現(xiàn)過度開采問題，導(dǎo)致多數(shù)礦區(qū)出現(xiàn)了地面沉降現(xiàn)象，這是一種地質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化。礦區(qū)地面沉降導(dǎo)致自然環(huán)境的惡化，消耗不可再生資源，所以礦區(qū)開采中使用合適的地面沉降觀測(cè)技術(shù)，對(duì)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)過程出現(xiàn)的問題，對(duì)礦山安全生產(chǎn)提供可借鑒的理論基礎(chǔ)。

1 對(duì)礦山地面沉降觀測(cè)的基本要求

1.1 對(duì)沉降觀測(cè)儀器設(shè)備以及人員素質(zhì)的要求

沉降觀測(cè)所測(cè)的誤差要小于變形值的十分之一到二十分之一之間，才能夠確保地面在不斷加荷作下的沉降情況，所以也就規(guī)定了沉降觀測(cè)所使用的精密水準(zhǔn)儀的型號(hào)必須是S1或者是SO5級(jí)，從這里就可以看出沉降觀測(cè)對(duì)精度的高要求，由于水準(zhǔn)尺也會(huì)受到環(huán)境溫差的變化，所以一般會(huì)選擇第一標(biāo)段尺。對(duì)于人員素質(zhì)來說，必須是接受過專業(yè)學(xué)習(xí)以及專業(yè)技能訓(xùn)練并且對(duì)于沉降觀測(cè)儀器的操作流程非常熟悉的人才能進(jìn)行沉降觀測(cè)儀器的操作，能夠根據(jù)不同的情況來選擇最合適的沉降觀測(cè)方法以及沉降觀測(cè)順序，在實(shí)際操作的過程中出現(xiàn)的問題都能夠進(jìn)行合理的分析以及正確的平差計(jì)算，另外每次的沉降觀測(cè)任務(wù)都必須確保按規(guī)定時(shí)間完成。

1.2 對(duì)沉降觀測(cè)時(shí)間的要求

在對(duì)礦山開采過程中的沉降觀測(cè)中對(duì)于時(shí)間方面有非常嚴(yán)格的要求，如果沒有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成沉降觀測(cè)任務(wù)就會(huì)導(dǎo)致地面的沉降觀測(cè)失去原始數(shù)據(jù)，這樣一來沉降觀測(cè)都失去意義，當(dāng)然不只是首次觀測(cè)要按照規(guī)定時(shí)間完成其余各個(gè)階段的沉降觀測(cè)也都要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，比如說漏測(cè)或者是補(bǔ)測(cè)的情況是絕對(duì)不允許出現(xiàn)的，不然只會(huì)對(duì)沉降的情況和沉降規(guī)律造成影響，總而言之不管是使用哪種方式都需要按照規(guī)定的觀測(cè)周期來進(jìn)行沉降觀測(cè)。

1.3 對(duì)于沉降觀測(cè)點(diǎn)的要求

只有在能夠很好的反映沉降特征又方便觀測(cè)的埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)才能夠?qū)⒌V區(qū)地面的沉降情況作出明確的反映，另外需要注意的是地面的沉降觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)要求在開采礦區(qū)周邊是均勻分布的并且縱橫對(duì)稱。一般情況下都會(huì)有一張專門的沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖在需監(jiān)測(cè)所有的設(shè)計(jì)圖紙中，另外需要注意的是每一個(gè)環(huán)節(jié)的觀測(cè)要求都在埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)時(shí)考慮到。

1.4 對(duì)施測(cè)的要求

在進(jìn)行沉降觀測(cè)之前一定要熟悉沉降觀測(cè)儀器以及沉降觀測(cè)設(shè)備的操作方法和沉降觀測(cè)程序，另外在開始對(duì)開采礦山進(jìn)行第一次沉降觀測(cè)之前要將觀測(cè)中需要使用的所有儀器進(jìn)行檢測(cè)并將儀器中的指標(biāo)進(jìn)行矯正，對(duì)于已經(jīng)使用的時(shí)間達(dá)到三個(gè)月到六個(gè)月的觀測(cè)儀器來說需要進(jìn)行檢校，在沉降觀測(cè)的過程當(dāng)中所有的操作人員都要積極的相互配合，確保沉降觀測(cè)工作的順利完成。

2 沉降觀測(cè)的具體應(yīng)用

2.1 建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)

礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和施工的特點(diǎn)布局就是整個(gè)礦區(qū)勘查測(cè)量時(shí)施測(cè)方案的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于水準(zhǔn)控制點(diǎn)來說需要做到以下三點(diǎn)要求，第一就是只要是深部開采就需要在其周圍布設(shè)三個(gè)及三個(gè)以上的水準(zhǔn)點(diǎn)且它們之間的間距不能超過100米，第二就是所有的場(chǎng)地都需要在架設(shè)觀測(cè)儀器的后面設(shè)置兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)及以上，這樣做才能形成一條閉合路線，最后水準(zhǔn)點(diǎn)要在礦區(qū)開采范圍之外設(shè)立。

2.2 建立固定的觀測(cè)路線

開采礦區(qū)沉降勘查的水準(zhǔn)控制網(wǎng)要以沉降觀測(cè)的埋設(shè)要求或者是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的沉降觀測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)圖，利用這樣的方式將沉降觀測(cè)點(diǎn)確定下來，在沉降觀測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)連線的中間建立觀測(cè)路線并且將標(biāo)記樁標(biāo)記在架設(shè)儀器的地方與轉(zhuǎn)點(diǎn)之間，從而確保各次的觀測(cè)都能在統(tǒng)一路線上。

2.3 檢查各次觀測(cè)記錄并進(jìn)行平差計(jì)算

首先將各次的觀測(cè)記錄進(jìn)行整理并檢查有沒有錯(cuò)誤之后再將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算將其中每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程值計(jì)算出來，從而將沉降量確定下來。

2.4 將統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行匯總

想要得到所對(duì)應(yīng)的荷載值沉降曲線，就要根據(jù)每一個(gè)觀測(cè)周期對(duì)沉降量進(jìn)行平差計(jì)算，然后在匯總的時(shí)候必須依靠列統(tǒng)計(jì)表的方式進(jìn)行，再觀察統(tǒng)計(jì)表繪制各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的下沉曲線，建立坐標(biāo)軸的時(shí)候要弄清楚坐標(biāo)軸的意義，其中縱坐標(biāo)的上半部分為荷載值，下半部分就是觀測(cè)周期的沉降量，橫坐標(biāo)就是時(shí)間，這時(shí)候就是進(jìn)行繪制，先將每個(gè)周期所對(duì)應(yīng)的沉降量的點(diǎn)在坐標(biāo)系中標(biāo)出來，然后在將荷載值的點(diǎn)標(biāo)出來，然后將所有的點(diǎn)進(jìn)行順次連接，這樣就能夠得到一個(gè)的完整的荷載值村將曲線了。

3 沉降觀測(cè)技術(shù)問題探討

由于礦區(qū)地面的沉降是一個(gè)逐漸變化的過程，而且沉降變形的速度不是均勻的，但是我們能夠進(jìn)行沉降觀測(cè)的次數(shù)是有限的，所以對(duì)觀測(cè)周期進(jìn)行合理的選擇是非常關(guān)鍵的，也會(huì)對(duì)沉降變形的結(jié)果造成直接的影響，另外不要盲目的將沉降觀測(cè)次數(shù)進(jìn)行增加或者是減小，不要發(fā)生因?yàn)槌两底冃蔚淖兓容^小導(dǎo)致前后兩次的觀測(cè)數(shù)據(jù)在觀測(cè)誤差的范圍之內(nèi)跳動(dòng)，這樣一來不僅浪費(fèi)了大量的物力以及人力而且也沒有達(dá)到沉降觀測(cè)的目的，所以在沉降觀測(cè)的實(shí)際操作過程當(dāng)中應(yīng)該對(duì)觀測(cè)的次數(shù)以及間隔的時(shí)間進(jìn)行選擇，如果監(jiān)測(cè)礦區(qū)正處于開采階段應(yīng)該根據(jù)礦區(qū)地面和荷載的情況對(duì)觀測(cè)次數(shù)以及間隔時(shí)間做出規(guī)定。另外對(duì)于勘查區(qū)的平均沉降速度比較大或者是差異沉降量比較大的情況應(yīng)該引起重視，先通知相關(guān)的監(jiān)測(cè)部門采取措施，再對(duì)地面進(jìn)行幾天一次或者是連續(xù)幾天的沉降觀測(cè)，從而對(duì)礦區(qū)安全生產(chǎn)提供有力的保障。

4 結(jié)語

在開采礦區(qū)地面沉降觀測(cè)的實(shí)際操作過程中不僅要與開采的實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)還要使用精密的水準(zhǔn)尺進(jìn)行操作，這是從沉降觀測(cè)的手段方面來說，而對(duì)于沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)處理而言，則需要利用現(xiàn)代的測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)將粗差剔除，從而確保計(jì)算出來的沉降量就是實(shí)際的沉降量。