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1、第一节 煤矿地表岩移观测点及观测线设计一、参数取值 由于煤矿过去未开展过岩移工作，没有地表移动各项参数，因此采用类比的 方法取用各参数。该煤系地层上覆岩性可定为中硬，参照煤矿测手册 取定各参数如下：走向移动角：5 =55o上山移动角：y =55o下山移动角：B =55o最大下沉角：&=900.6a松散层移动角：=45。煤层移动角的修正直：y=A5=B =200a为煤层倾角二、平面位置设计1、走向观测线的设计 根据最大下沉值，在倾向主断面上确定出地表最大下沉点，通过该点沿矿体 走向做剖面线，即得到走向观测线平面位置，并且依据移动角值确定开采影响范围的边界点。 工作面地表岩移观测站沿走向布设一条观
2、测线。2 、倾向观测线的设计 倾向观测线位于主断面内，和走向观测线垂直，在走向主断面图上自开眼用（5-）角和角向工作面推进方向划线交地表于E点、，倾向线必须在工作面推进方向 上超过E点的位置。观测站布设两条倾向观测线。3、观测线的长设计观测线的长应保证两端（半条观测线时为一端）超出采动影响范围，以建观测线控制点和测定采动影响边界。 设站时移动盆地边界是根据地质采矿条件类似的其 它矿区的沉陷参数类比确定的。设置走向观测线的具体做法：自开眼向工作面推进方向，以角直 （5 - ）划线与基 岩和松散层交接面相交，再从交点以角划线与地表相交于H点。H点是受邻区开采影 响的点。在工作面停采线处，向工作面外
3、侧用（5 -d ） 角划线与基岩和松散层的交接面相 交于一点，再从此交点用角划线与地表相交于F点。在HF方向上设走向观测线。要求走 向观测线和倾斜观测线垂直、相交，并稍微超过交点-段距离得G点（G点得超过 E 点）， HF 是走向观测线的工作长，如图（ 2）。走向观测线长 HF 按下式计算：HF 二 2ctgQ + 2（H0 - h） x ctg （5 - AS） +1式中：h表土层厚H。一采深l 工作面走向长工作面观测站沿走向布设一条观测线长约 1000m。倾斜观测的长是在移动盆地主断面上确定的。 具体办法是：自采区的上、下边界分别 以 （ Y - y ）和（/B - ）划线与基岩和松散层交
4、接相交，再从交点以角划线交于地表A、B 点， AB 即为倾斜观测线和工作长。如图（ 3）。AB 段的长可按下式计算：AB=2hc tg +(Hh)c tg( /9 -)+(H2-h)c tg( y - Ay )+Lcos a式中：L一工作面的倾斜长B，AR一下山移动角及其修正直；Y，Ay 一上山移动角及其修正直；H，H2一分别为采区下边界和上边界的开采深。观测站布设一条倾向观测线长约600m。共布设两条倾向观测线。4 、控制点与工作测点设计 为确保观测成果的可靠性，观测站的控制点应布设在地表受采动影响的稳定区域，由于本次采用GPS-RTK技术观测，观测的基准点布置在工广内已知的GPS点上。 为
5、确保观测成果的可靠性，观测站的控制点应布设在地表受采动影响的稳定区域，控制点与相邻工作测点之间的距离；可在50一100m范围内选定。 工作测点之间的距离，可以根据采区的平均开采深来定，如表( 2)所示。开采深与工作点间距关系表 (2)开采深 (m)点间距离(m)开采深 (m)点间距离(m)30025100-20015控制点间的距离，在一条倾向观测线和走向观测线的两端设置边长为 50m 的控制点。将 工作测点间距离布置为 25m。工作面测点埋点，考虑到赔偿经费问题以及村民的心承受能， 本观测站的观测点间 距本着尽缩短的原则，将点位选择在旁，水沟及田垅上。共布设约 70 个测点。工作面地表岩移观测
6、站的布设如图（4）所示。工作测点的编号，倾斜观测线按自下而上的方向顺序编号，走向观测线按工作面推进方 向顺序编号。在测点制作方面，采用 0.5m 高的矩形的水桩，并且再开采过程中，通过当地农民来 保护埋设的测桩。三、观测站的标定 在观测设计图上取计算各观测线控制点及交叉点坐标，解算出标定参数 （即角，距离）。在观测站测点及测线控制点标设时，采用矿内 GPS 控制点“程寺南为 起始点，“程寺南至“楼南为起始方向，采用尼康 530 型全站仪，用极坐标法标设出 各测线控制点及交叉点，然后在测线上依照实地情况选择设点。第二节 工作面地表岩移观测工作地表移动观测的基本内容是：在采动过程中，定期地、重复地
7、测定观测线上各测点在 同时期内空间位置变化。地表移动观测工作可分为：观测站的连接测，全面观测，单独进 水准测，地表破坏的测定和编录。一、工作面地表岩移观测方案的选择由于实时动态GPS（即GPS-RTK）技术的出现，使开展该项变形测工作成为现实。GPS-RTK 技术的基本方法为：将两台GPS接收机分别置于两固定点上，进-段时间观测，获得坐标 转换参数，然后保持一点的接收机动， 作为基准点，另一台接收机放于驶在水中的船上， 观测各监测点坐标（X,Y,Z），由多期观测数据分析地表移动规。其如下：m 15 mm，m W15 mm，m 20 mm。x6z由此可见，其平面观测与全站仪观测相当，而高程观测比
8、水准测要低，由于矿山开采引起地表移动属于大变形， GPS-RTK 监测能够满足确定地表移动与变 形规及求岩移参数的要求。在观测中使用美国Trimble公司生产的先进的GPS-RTK接收机， 以提高 GPS-RTK 观测。二、测过程由于地表移动观测水域的特殊性，观测安排大体如下，采前与采后进 GPS-RTK观测， 在地表移动活跃期进-周的地表移动 GPS-RTK连续观测。并进多次 GPS-RTK日常观测， 以保证该项岩移观测的研究项目完成。1、连接测在井下未采动前（或观测点未采动影响前），为确定观测站与开采工作面之间的相互位置关系，首先需要测定各控制点的坐标。本次连接采用矿GPS点为起始点与起
9、始方向，尼康530型全站仪一次测至工作面观测线的控制点上。2、全面观测 为准确地确定工作测点在地表开始前的空间位置，在连测后，地表开始移动之前，应进全面观测。全面观测的内容包括：测定各测点的平面位置和高程，各测点的 距离，各测点偏离方向的距离，记录地表原有的破坏状况，并作出素描。（1）、高程测 在确认观测站控制点未遭碰动，其高程值没有变化的前提下，可直接从观测站控制点开始进水准测。所布设的走向观测线的两端和倾向观测线两端设有控制点，水 准测应附合到两端的控制点上。高程测 S3型水准仪配合红黑面尺按四等水准的测规范 要求采用附合水准线进观测的。（2）、平面位置测水平角观测及距离测按I级导线规范要
10、求，采用日本尼康厂生产的DTM830观测-个测 回，允许闭合差10厂n。倾角观测一测回。3、日常观测工作所谓日常观测工作，指的是首次和末次全面观测之间适当增加的水准测工作。首先，为判定地表是否开始移动，在回采工作面推进一定距离(相当于0.2 0.5吗)后，在预计可能首先移动的地区内，选择几个测点，在短期的时间间隔内进多次水准测，以 及时发现测点下沉的趋势，确定地表开始移动的时间。开采过程中，仍需要进日常观测 工作，即重复进水准测，重复测的时间间隔视地表下沉的速而定，一般是每隔0.53 个月观测一次。 地表移动全过程，按下沉速划分成三个时期：(1) 初始期：50mm/月(3) 衰退期: A-U
11、最大下沉值：1744mm最大倾斜值：7.64mm/m隹)V 丿丄最大曲值：-0.275mm/m/m最大水平移动：654最大水平变形：3.29mm/m-3.26mm/m最大下沉速：32.6mm/d2 、倾向线隹)T 、1最大下沉值：1626mm最大倾斜值：8.34mm/m1 、走向线在27 号点上在 1718 号点上在 20 号点附近在 17 号点上在 45 边上在 2022 边上在18 号点20044 月 18 日在 22 号点上在57 号点上-7.64mm/m在1112号点上隹 ) V 丿丄 最大曲值：0.224mm/m/m在5 号点附近-0.652mm/m/m最大水平移动： 528mm-4
12、29mm在 10 号点附近在5 号点附近在 10 号点附近最大水平变形： 4.58mm/m在 24 边上17.79mm/m 在 922 边上最大下沉速： 13.57mm/d在 10 号点 在 2004 5 月 2 日由走向与倾向下沉曲线图知各种角值如下：1、走向线走向综合移动角：5 =69走向综合边界角：5 0=642、倾向线倾向上山综合移动角： r=66倾向上山综合边界角： r=61倾向下山综合移动角：B=65倾向下山综合边界角：B。=623、其他参数最大下沉角：3 =87走向充分采动角：=550走向拐点偏移距：S =100m=0.2H偏向采空区内走倾向上山偏移距：S 上 =24m=0.06
13、H偏向采空区内倾向下山偏移距：S下=62m=0.14H偏向采空区外第三节 地表移动的特征参数一、起动距起动距通常是指地表开始下沉时工作面推进的距离。地表下沉是以观测地点的下沉值达 到 10mm 为标准。一般在初次采动时，起动距约为（ 1/41/2）H0（H0 为平均可采深）。起 动距的大小主要和开采深及岩石的物学性质有关。 根据煤矿工作面垂直成果表中的下 沉直，并结合工作面地表移动观测站平面图，我们可得到每当工作面推进90m左右时，地表 上的测点下沉直达到10mm。由于该工作面的平均采深为431m，所以该矿的地表移动起动距 约为 0.21H。二、超前影响距和超前影响角在工作面的推进过程中，工作
14、面前方的地表随采动影响而下沉，这种现象称为超前影响 距。将工作面前方地表开始移动（即下沉10mm）的点、与当时的工作面开采位置连线，此连线 与水平线在与水平线在煤柱一侧的夹角为超前影响角，用w表示。开始移动的点与工作面的 水平距离称为超前影响距。已知超前影响距和开采深， 可计算超前影响角， 其公式为： w = arctg （l / H 0） 式中：i 超前影响距离H 平均采深根据工作面垂直变形成果表中的下沉值表，并结合煤矿地表移动观测站平面图，我们可 得到工作面前方85m看作为超前影响距。已知该工作面的平均采深为431m，所以超前影响角 w可由下式求得：w = arctg （l / H 0）因此，该矿的超前影响距为85m，超前影响角为79 三、最大下沉速及其滞后距 当地表达到充分采动后，在表下沉速曲线上，最大下沉速总是滞后于回采工作面一个固定距离，此固定距离称为最大下沉速滞后距，用 L表示。这种现象称为最大下沉速滞后现象。把地表最大下沉速点与相应的回采工作面开采位置连线，此连线和煤层(水平线)在采空区一侧之夹角，称为最大下沉速滞后角，用 P表示，其公式为：甲=arctg (L / H 0)式中： L 滞后距H0平均采深根据
