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1、许疃矿非采动沉降趋势预测与安全监测设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页1 / 12 前言一、观测目的和意义非采动影响引起的厚冲积层地表沉降，主要是指厚冲积层的含水地层失水引起的地表乃至整个冲积层连续的移动变形和非连续的破坏现象。如果对地面沉降问题没有足够的认识和最佳的预测，那么就无法采取有效的安全措施对构筑物进行保护，设备的正常运营就得不到保证。本工程有助于基地重大构筑物及设备的正常运营，从而取得更大经济效益。目前理论研究远未能满足实践的需要，鉴于深厚含水松散层具有特殊的工程、力学特性，因此十分有必要深入研究非采
2、动沉降规律。研究成果不仅可直接指导相关工程，有助于形成、完善深土变形监测与数据处理学科，还有利于非采动沉降的研究与治理。在收集和分析已有资料的前提下，许疃矿非采动沉降的现状如何？工广邻近采场开采和老空区的二次沉降是否对许疃矿工广地表及构筑物地基产生影响及影响程度如何？矿井工业及生活用水全部取自“ 二” 、“ 三” 含水层 ,四个水源井距主副井筒较近，“ 二” 、“ 三” 含水层水位下降与地面沉降的相关程度如何？“ 二” 、“ 三” 含水层水位基本稳定的情况下，非采动沉降是否稳定？如果没有稳定的话，非采动沉降动态趋势如何？矿井四含水位呈下降趋势，对地表及构筑物地基产生影响及影响程度如何？如何保证
3、监测成果的精度？通过本工程的研究，建立非采动沉降的安全监测系统和沉降趋精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页2 / 12 势预测的最优模型，确保许疃矿的安全生产。通过对监测资料的总结，可为今后类似条件下构筑物安全使用积累技术资料，提高我国在该领域的技术水平。二、研究的主要内容1、研究基准点的可靠性，并对其进行稳定性评价；2、对工作点进行定期联测，采用不同的平差数学模型对其进行数据处理；3、定期测定沉降值，掌握观测点的沉降规律，预测井架基础和工广地表沉降发展趋势，为下一步的研究打好基础；4、通过对监测数据的分析，及时发现
4、构筑物安全隐患，为采取有效措施防止构筑物发生安全事故提供科学依据。三、研究的关键技术1、研究基准点的可靠性，并对其进行稳定性评价；2、对工作点进行定期联测，采用不同的平差数学模型对其进行数据处理；3、掌握观测点的非采动沉降规律，预测井架基础和工广地表沉降发展趋势；4、对主副井井架和高层建筑的安全性作出评价。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页3 / 12 1 井架基础和工广地表非采动沉降安全监测基准点应埋设在不受采动和非采动影响的范围之外，如果基准点距观测点太远，测量不便，精度也要降低。为此，在观测点附近便于观测的地
5、方设置工作点。平时从工作点出发测量观测点相当于工作点的沉降量。定期测量工作点相对于基准点的沉降量，经内差修正后可求得观测点相对于基准点的沉降量。变形监测网由三种点、二种等级的网组成：基准点埋设在沉降影响范围之外，尽量使它们保持长期稳定；工作点是基准点和观测点之间的联系点，它们与基准点联系构成首级控制网，首级控制网复测间隔时间较长，用来测量工作点相对于基准点的沉降量，该沉降量一般情况下较小，淮北矿业集团公司许疃煤矿位于蒙城县境内， 2004 年 11 月 8 日正式建成投产，矿井设计能力年产原煤150万吨，改扩建后年生产能力可达300 万吨，是一座巨厚松散层覆盖下的全隐伏式二迭系煤田，工广处新生
6、界厚达330m，松散层中共有四个含水层。矿井工业及生活用水全部取自“ 二” 、“ 三” 含水层，四个水源井距主副井筒较近，深均为200m。地下水开采及地下采掘活动是否会对地面高层建筑物地基产生差异沉降？主井井架高54m，副井井架高38m 均为落地式金属框架结构，如果井架基础产生显著差异沉降，将严重影响煤矿企业的安全生产。根据淮北矿区监测资料研究成果表明，非采动影响引起的地表沉降达两位毫M 数。工作点与观测点之间要有便利的观测条件，它们组成次级变形网，次级变形网复测时间间隔短，用来监测井架基精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共
7、12 页4 / 12 础上的观测点相对于工作点的沉降量。观测点直接埋在井架基础上和井架基础一起移动，它们的点位变化反映了井架基础空间位置的变化。1）基准点、工作点和观测点的设置1）基准点的布设在井田边界西侧500m以外，布设 4 个稳定性良好的永久基准点组成水准网，通过定期观测，对基准点的稳定性作出科学评价。2）工作点的布设为了监测工广地表非采动沉降，在工广南门和北门附近埋设1个工作点。在主井和副井附近、受压受震范围外、不大于100M 的范围内，各埋设1 个工作点。各工作点高程由联测方式来精确测定，测定时往返观测，并定期检查工作点有无变动，如有变化，则重新确定工作点的高程，并对观测点高程进行内
8、差修正。3）观测点的布设观测点的布设形式如下：为了基本掌握工广地表已有非采动沉降规律，应对工广地表和水源井井口观测点进行高程复测。为了监测行政办公楼的地基的差异沉降，在行政办公楼的四周拐角处各布施一个地基观测点，共计4 个。为能全面反映工广地表非采动沉降的情况，在工广地表布施9 个观测点，构成工广地表监测网。为了掌握地下开采是否对沉陷边缘部位的建筑物产生影响，在首级控制网线路上的小营村、刘庄、矿工医院、赵桥、张庙台等村庄地表布施12 个观测点。为了能全面反映井架基础沉降的情精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页5 /
9、12 况，分别在主、副井井架的每个底座上布置1 个观测点，共计8 个观测点，布置在底座的角上，如图1所示。4）基准点和工作点的埋设方法所有基准点、工作点和部分观测点为混凝土予制桩，包括工广工作点和观测点10 个，基准网 4 个，其他地表观测点12 个，共计26 个。如图 2 所示。图2 基准点和工作点埋设7 8 6 5 3 4 2 1 主井副井图 1 主、副井井架基础沉降监测点布设精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页6 / 12 埋点时，在选定位置挖一直径为0.5m 左右，基准点坑深为0.9m 以上、工作点坑深为0.
10、7m 以上的坑，坑底捣实，先铺一层0.1M 厚的混凝土后放置予制桩，并用混凝土固定其周围，固定高度分别为 0.5m和 0.3m；基准点顶低于地面10，并用土覆盖。在整个观测期间必须采取有效措施对基准点、工作点和观测点加以保护。5）观测点的埋设方法井架基础观测点应埋设稳固，不易遭破坏，能长期保存。点的高度、朝向等要便于立尺和观测。井架基础的观测点将直径20mm、长度200mm的钢筋头 上部锉成半球状）埋设于混凝土中作为标志，如图3所示。图3 井架基础观测点埋设6）变形监测网的布设变形监测网由基准控制网、首级控制网和次级变形网组成，详见附图。为了对基准点的稳定性作出正确评价，由4 个基准点组成基准
11、控制网，如图4。首级控制网如图5所示，次级变形网如图6所精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页7 / 12 示。图 4 基准控制网图 5 首级控制网图 6 次级变形网在图 4、5 和 6 中，A、B、C、D 为基准点， P1、P2 为工作点，1、2、3、4、5、6、7、8 为沉降监测点。工广地表沉降监测网如图7所示。图 7 工广地表沉降监测网2）精度与技术要求变形测量按不同的工程要求分为四个等级。主要精度指标见表1。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共
12、 12 页8 / 12 表 1 变形测量的等级划分及精度要求变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差 ）相邻变形点高差中误差 ）变形点的点位中误差 ）一等0.3 0.1 1.5 变形特别敏感的高层建筑、工业建筑、高耸构筑物、重要古建筑、精密工程设施等二等0.5 0.3 3.0 变形比较敏感的高层建筑、高耸构筑物、古建筑、重要工程设施和重要建筑场地的滑坡监测等三等1.0 0.5 6.0 一般性的高层建筑、工业建筑、高耸构筑物、滑坡监测等四等2.0 1.0 12.0 观测精度要求较低的建筑物、构筑物和滑坡监测等变形观测指标如下：1）观测的闭合差不应超过n为测站数）；2）前后视
13、距 30m ；3）前后视距差 1.0m ；4）前后视距累积差 3.0m ；5）沉降监测点相对于后视点的高差容差1.0 ；6）水准仪的精度不低于S1级别。本次任务采用精密几何水准测量法监测。基准控制网和首级控制网进行二等水准测量，次级变形网进行二等水准测量。为精确地反 映 出 井架 基 础 的沉 降 情 况， 要 求 测量 误 差 应小 于 变 形值 的1/101/20，为此选用 S1级精密水准仪和受环境及温差变化影响小的高精度因瓦水准标尺。观测应在成像清晰、稳定的时间内进行，具体观测精度指标参精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，
14、共 12 页9 / 12 见表 2和表 3。表 2水准测量观测的技术要求等级视线长度 前后视距累积差 (m 视线高度 (m 基、辅分划读数差( 基、辅分划所测高差之差( 二501.0 3.0 视线长度20m 视线长度20m 0.5 0.7 0.5 0.3 三80 3.0 6.0 0.3 1.0 1.5 表 3 水准网的主要技术要求等级观测次数水准路线测段高差闭合差 ( 水准路线测段往返测高差之不符值( 观测点相对于后视点的高差容差( 二往、返各一次 0.641.0 三往一次 1.40121.5 注：表中“前、后视距累计差”是指从测段起点开始至该站的前、后视距累积差。为测站数； L 为水准路线测
15、段的长度，以为单位。其中，二等水准测量中，检测间歇点的高差之差1.0 ，上下丝读数平均值与中丝读数之差3.0。3）施测方案首先，仪器、设备的操作方法与观测程序要熟练、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，所用仪器、设备连续使用， 6个月后应重新进行检校，并定期到计量单位予以鉴定。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致。观测过程中要遵守“五定”原则。所谓“五定”，即通常所说精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页10 / 12 的沉降监测依据的水准基准点、工作点和沉降监测点，点位要稳定；所用仪器、
16、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件要基本一定；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施可保证在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测的结果与首次观测的结果具有可比性，使所观测的沉降量更真实。在具体观测中还要注意把一测段水准路线的观测站数安排为偶数。每个测段都要往、返观测，而且往测与返测要在不同的气象条件下例如上午和下午）进行，为了正确地分析变形原因，观测时还应记录荷载变化和气象情况。4）观测时间与周期定于2018年6月上旬始测。次级变形网一个月复测一次，共计18次，要求反映出 1mm 的沉降量。当基础附近地面荷重突然增加，周围大量积水及暴雨后，要
17、加密观测。首级控制网每半年进行一次复测，检查有无变动，以确保工作点的稳定。5）具体实施步骤1）根据设计方案在设计好的位置埋设基准点、工作点和沉降监测点，待稳固后进行首次观测。首次观测的沉降监测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时每个沉降监测点首次高程应同期观测两次，确认无粗差后取其平均值。2）基于初步设计的首级控制网，在实地选择由测站数最少的观测环路组成的水准网，选择稳定性相对较好的工作点，建立固定的观精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页11 / 12 测路线，进行严密平差，计算出当次测量时首级控制网内各工作点的高程。3）在沉降监测点的测量过程中，以各工作点为基础，采用环形闭合方法或往返闭合方法进行检查，闭合差根据此次观测要求来确定。为了提高精度，观测时尽量少转站。4）按近代平差数学模型和经典平差数学模型对次级网进行数据处理，绘制沉降等值线图。2 工作进度各项工作的分工情况及进度表通过两年 18个周期的观测，对数据的处理与分析，掌握许疃煤矿主副井井架基础和工广地表的沉降规律，预测主副井井架基础和工广地表的沉降趋势。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页
