淺談如何做好煤礦地表移動(dòng)觀測(cè)

朱曉君

【摘要】煤炭作為我國(guó)的主要資源，國(guó)家對(duì)煤礦十分重視，尤其是安全問題。對(duì)采區(qū)的觀測(cè)站的定期觀測(cè)，可以確定這些測(cè)點(diǎn)的空間位置及其相對(duì)位置的變化，掌握開采沉陷的規(guī)律，以此來減少開采帶來的影響?？梢?，煤礦的開采地表觀測(cè)是十分有意義而且必要的。文章對(duì)此進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】煤礦地表沉陷觀測(cè)連接測(cè)量

地表移動(dòng)觀測(cè)的基本內(nèi)容是：在采動(dòng)過程中，定期地、重復(fù)地測(cè)定觀測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)期內(nèi)空間位置的變化。地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)工作可分為：觀測(cè)站的連接測(cè)量，全面觀測(cè)，單獨(dú)進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量，地表破壞的測(cè)定和編錄。

一、觀測(cè)站的布設(shè)

（一）設(shè)站時(shí)間要求

在工作面開始回采之前，將設(shè)計(jì)好的觀測(cè)站標(biāo)定到實(shí)地上?？刂泣c(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)定和埋設(shè)，最好埋設(shè)后能經(jīng)過雨天，使點(diǎn)位下沉穩(wěn)定，避免觀測(cè)期間測(cè)點(diǎn)自身下沉。

（二）布設(shè)方法

根據(jù)礦區(qū)地面控制網(wǎng)，按近井點(diǎn)測(cè)量的要求測(cè)量觀測(cè)線交點(diǎn)。或某一個(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)可用一級(jí)導(dǎo)線觀測(cè)方法求得。

依據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)位，從礦區(qū)控制點(diǎn)開始，根據(jù)設(shè)計(jì)圖上控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方位角B和邊長(zhǎng)L標(biāo)定點(diǎn)K1，再標(biāo)定出走向觀測(cè)線AB的方向以及觀測(cè)線交點(diǎn)O。再在O點(diǎn)撥直角標(biāo)定出傾向觀測(cè)線CD的方向。然后從。點(diǎn)開始在兩條觀測(cè)線的方向上，根據(jù)設(shè)計(jì)的測(cè)點(diǎn)間距依次標(biāo)出各測(cè)點(diǎn)的平面位置，并對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)（走向觀測(cè)線AB方位角為33°，傾向觀測(cè)線CD方位角為123°）。

（三）控制點(diǎn)、觀測(cè)點(diǎn)的構(gòu)造及其埋設(shè)方法

觀測(cè)站的控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)用預(yù)制的測(cè)點(diǎn)埋設(shè)。具體方法：在標(biāo)定位置挖一個(gè)直徑0.4米，深度不小于0.6米的坑，用混凝土預(yù)制的中間用10mm的圓鋼筋作為標(biāo)志，標(biāo)志的頂部加工成球形，并鉆一個(gè)深5mm、直徑不小于2mm的孔作為測(cè)點(diǎn)標(biāo)志的中心。在非凍土地區(qū)，測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)深度應(yīng)不小于0.6m?？刂泣c(diǎn)和工作測(cè)點(diǎn)按設(shè)計(jì)要求用2″級(jí)全站儀標(biāo)定，并按要求將觀測(cè)點(diǎn)盡量布設(shè)在設(shè)計(jì)的方向線上。

二、地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)工作

地表移動(dòng)觀測(cè)的基本內(nèi)容是：在采動(dòng)過程中，定期的、重復(fù)地測(cè)定觀測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)期內(nèi)空間位置的變化。地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)工作可分為：觀測(cè)站的連接測(cè)量（控制測(cè)量），全面觀測(cè)，單獨(dú)進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量，地表破壞的測(cè)定和編錄。

（一）觀測(cè)站與礦區(qū)控制網(wǎng)的連接

在觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)10-15天、點(diǎn)位穩(wěn)定后，在觀測(cè)站地區(qū)受采動(dòng)影響之前，為了確定觀測(cè)站與開采工作面之間的相互位置關(guān)系，首先應(yīng)在觀測(cè)站的某一個(gè)控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)之間進(jìn)行測(cè)量，以確定這個(gè)控制點(diǎn)的平面位置和高程，然后再根據(jù)它來測(cè)定其余的控制點(diǎn)和工作測(cè)點(diǎn)的平面位置。這項(xiàng)工作面稱為觀測(cè)站的連接測(cè)量。

根據(jù)該站區(qū)與該礦的地理位置及高等級(jí)控制點(diǎn)分布情況，由于地勢(shì)原因，林網(wǎng)密布，野外通視條件差，因此連接測(cè)量盡量采用先進(jìn)的GPS衛(wèi)星定位技術(shù)。擬采用地面控制網(wǎng)兩個(gè)D級(jí)GPS控制點(diǎn)作為該站區(qū)平面控制的起算點(diǎn)，在觀測(cè)線各端頭附近分別設(shè)置一組相互通視的加密控制點(diǎn)，作為此次觀測(cè)站施工放樣和觀測(cè)的控制點(diǎn)。加密控制點(diǎn)間距離為25米。GPS定位測(cè)量按E級(jí)控制測(cè)量要求進(jìn)行施測(cè)。

（二）全面觀測(cè)

1.全面觀測(cè)的內(nèi)容

觀測(cè)站與地面控制網(wǎng)連測(cè)后、地表開始移動(dòng)之前，應(yīng)對(duì)觀測(cè)站的各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行開采前的最初兩次全面觀測(cè)。兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔不超過5天。全面觀測(cè)的內(nèi)容包括各測(cè)點(diǎn)平面位置和高程、各測(cè)點(diǎn)間的距離、各測(cè)點(diǎn)偏離觀測(cè)線方向的距離（即支距），記錄地表原有地物的破壞情況。

2.全面觀測(cè)的時(shí)間及要求

（1）采動(dòng)前期初始觀測(cè)

全面測(cè)量：為了準(zhǔn)確地測(cè)定工作測(cè)點(diǎn)在地表移動(dòng)前的空間位置，在聯(lián)測(cè)后、地表開始移動(dòng)之前，應(yīng)該獨(dú)立進(jìn)行兩次全面觀測(cè)（兩次觀測(cè)時(shí)間間隔不超過5天）。采動(dòng)前所進(jìn)行的兩次全面觀測(cè)，要求同一測(cè)點(diǎn)高差不大于10mm，同一邊長(zhǎng)差不大于4mm，取其平均值作為觀測(cè)站的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。

（2）采動(dòng)地表移動(dòng)活躍期觀測(cè)

為了獲取地表移動(dòng)過程的全部資料，除了進(jìn)行采動(dòng)后第一次全面觀測(cè)（地表移動(dòng)初期）外，還應(yīng)在活躍期（即緩傾斜煤層每月下沉值大于50mm）應(yīng)開始進(jìn)行全面觀測(cè)。

（3）采動(dòng)后期末次觀測(cè)

為了確定移動(dòng)穩(wěn)定后地表各點(diǎn)的空間位置，在地表穩(wěn)定后需進(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)下沉均小于30mm，以最后一次觀測(cè)時(shí)間作為地表移動(dòng)穩(wěn)定的時(shí)間。方法：在采區(qū)停采線上方走向觀測(cè)線上選擇幾個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，直到觀測(cè)點(diǎn)在6個(gè)月內(nèi)累計(jì)下沉值小于30mm時(shí)，即認(rèn)為地表移動(dòng)結(jié)束，以最后一次觀測(cè)時(shí)間作為地表移動(dòng)穩(wěn)定的時(shí)間。

（三）日常觀測(cè)工作

日常觀測(cè)站工作是首次和末次全面觀測(cè)之間適當(dāng)增加的測(cè)量工作。在移動(dòng)中，要進(jìn)行日常測(cè)量工作及重復(fù)進(jìn)行高程測(cè)量。

1.時(shí)間及次數(shù)要求

日常觀測(cè)每季度進(jìn)行一次。在移動(dòng)活躍期，應(yīng)增加測(cè)量次數(shù)。為了保證獲得的觀測(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，測(cè)量工作必須在一天內(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。

2.水準(zhǔn)測(cè)量：測(cè)量方法、儀器及精度要求

在兩個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)間選用S2級(jí)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀按四等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)。水準(zhǔn)路線可選用單程的附和水準(zhǔn)或者水準(zhǔn)支線的往返測(cè)量。采動(dòng)穩(wěn)定后期，對(duì)一條觀測(cè)線上所有點(diǎn)的高程測(cè)量必須從礦區(qū)水準(zhǔn)點(diǎn)開始，應(yīng)盡可能在一日內(nèi)完成。（因地勢(shì)復(fù)雜，礦井采用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)在測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)位置的情況下同時(shí)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)高程）

在整個(gè)移動(dòng)過程中，全面觀測(cè)的次數(shù)取決于設(shè)站目的。如果設(shè)站只是為了研究穩(wěn)定后（靜態(tài)）的地表移動(dòng)規(guī)律，只要進(jìn)行首次和末次全面觀測(cè)即可。為了便于比較和分析，也可在移動(dòng)過程中適當(dāng)增加1～3次全面觀測(cè)。在薄煤層開采引起的地表最大下沉值小于開采厚度的10～20%時(shí)，采動(dòng)過程中可不增加全面觀測(cè)的次數(shù)。如設(shè)站目的在于研究采動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)地表移動(dòng)規(guī)律，就須在移動(dòng)過程中，特別是在移動(dòng)的活躍階段，加密全面觀測(cè)次數(shù)，并保證其觀測(cè)質(zhì)量。