地表移动观测站设计

地表移动观测站设计作业

一、设站目的：

某矿6200工作面西部、西南部有后鲍店村、中鲍店村。为研究地下开采对村庄的影响及地表移动变形规律和参数，拟在该矿6200工作面设置地表移动观测站，进行地表移动观测，通过观测获得地表移动动态参数和角值参数，同时，监测地下开采对建筑物的影响。

二、设站地区地质采矿概况：

6200工作面位于六采区东北部，是该采区设计开采2层煤的第一个工作面，北部、东部分别为3煤的一采区1308、1310、1312采空区和二采区2310、2311、2312采空区及未开采区域，南部、西部尚未开采。6200工作面基本沿走向布置，为刀把型，倾向长为623～820m，走向宽为46～129m，煤层厚度0.70～1.33 m，平均1.10m，煤层倾角4～19/6°，第四系平均厚度196.16m。工作面标高为-233～-303m。2煤与下伏3煤的层间距一般为21m。

6200工作面上方地表地势平坦，标高为43m左右，冻土深度0.4m。

三、地表移动参数：

根据现场实测，求得本区域实测地表移动参数为：

走向移动角δ=750，上山移动角γ=750，下山移动角β=750-0.6α，表土移动角φ=450，充分采动角ψ1=ψ2=ψ3=550，最下沉角θ=900-0.5α

平均采深H0=0.5（-233-303）=-268m，煤层平均倾角α

四、地表移动观测线位置、长度确定：

采空区走向长度超过1.2~1.4H0（H0为平均采深），地表走向方向达到充分采动；倾向方向小于1.2~1.4H0，地表倾向方向为非充分采动。

1、走向观测线位置确定：

由于倾向充分采动，走向观测线由最大下沉角θ=900-0.5α或充分采动角ψ1=ψ2=550确定

2、全走向观测线长度确定：

AB?2hcot??2(H0?h)cot(????)?l?439m

l为走向工作面长度，m

3、倾向观测线位置确定：

由于走向非充分采动，倾斜主断面位于采空区中央 4、半倾向观测线长度确定：

LCD?hcot??（H1?h）cot(????)?cos??384

2五、确定观测点间距、测点编号：

根据国内对开采沉陷的大量研究，一般根据开采深度确定观测点密度，该矿区平均采深在200~300m，所以观测点间距为20m。

在倾斜观测线上自下山向上山方向顺序增加，分别为B0-B19，在走向观测线上按工作面推进方向顺序增加，分别为A0-A11。

六、控制点、观测点的构造及埋设方法设计

图2 控制点图 图3 工作测点图

（1）埋设控制点应用全站仪根据施工测量要求按设计坐标在实地标定其位置，工作测点用全站仪标定，尽量使其中心位于同一方向线上，用木桩做标志；

（2）挖坑前先把点位引到1米外的四个临时十字桩上，在所标定位置挖一直径为0.5m左右，控制点坑深为0.7m以上、工作测点坑深为0.5m以上的坑，坑底捣实，先铺一层0.1米厚的混凝土后放置予制桩，并用混凝土固定工作测点及控制点周围，固定高度分别为0.3m和0.5m；由十字桩拉线指示测点位置，控制点的偏心不要大于1cm，工作测点偏心不要大于5cm。观测线上为三个控制点时，先埋设两端点，然后用全站仪标埋中间控制点；

（3）在整个观测期间必须采取有效措施对控制点和工作测点严加保护，如有破坏应及时补埋；

（4）在观测期间能可靠保存，并和地表牢固结合，不受冻害影响。

（5）在冻土地区，标志浇灌深度应在冻土线以下0.3-0.5m,使标志周围与冻土隔离，周围填禁土石。

七、观测站与矿区控制网连接设计

（1）平面连接

控制点的平面位置采用D级GPS或全站仪导线控制，点位误差不得大于7mm，全站仪导线布置如图。

平面测量采用全站仪导线，正倒镜往返观测，测定各测点的平面位置和高程，通过平面坐标反演，确定各测点的支距和相邻测点之间在观测线方向的水平距离。

（2）高程连接

由2个已知的矿井钻孔分别向观测线控制点引测三等水准，形成附和水准网。高程测量直接从观测站控制点开始，观测工作点事，可使一些测点作为中间点，但是视线不宜超过50m。若观测站两端有控制点，可进行附和水准测量；若只在一端有控制点，则需要进行往返水准测量或闭合水准测量。

八、观测站日常观测方案：

（1）观测时间间隔确定，每次观测的内容：

观测站观测程序

观测时间 设站10-15天 采动前 地表移动初始期 地表移动活跃期 地表移动衰退期 地表下沉小于30mm/6个月 观测内容 与矿区控制点联测 全面观测两次、预测 水准测量 全面观测，加密水准测量 水准测量 全面观测两次 注：地表移动稳定后指6个月内地表各点的下沉值均小于30mm （2）点位、水准测量方法、仪器、精度要求：

连接测量：

在观测站地区被采动之前，为了确定观测站与开采工作面之间的相对位置关系，选取观测站的某几个控制点与矿区控制网之间进行的联系测量。

设站后10～15天进行二次测量，两次间隔小于5天，点间误差≤7cm，按5\导线进行。高程测量按三等水准测量要求进行

绘制下沉速度曲线时，按下沉速度值，在两次观测时间间隔的正中间展点。

图6移动和变形曲线绘制方法示意图

3）提交成果

观测站的实测资料经过数据处理后，可求得下列成果： （1）地表移动盆地的范围、形状、大小，以及各种角值参数（边界角、移动角、裂缝角、最大下沉角、充分采动角等）；

（2）地表移动盆地主断面上的移动和变形分布及其特征，移动和变形值的位置；

（3）工作面推进过程中移动和变形的发展过程及其相应的主要动态参数（起动距、超前距、超前影响角、滞后角等）；

（4）地表移动过程中，地表移动速度的变化以及与工作面的相应关系；

（5）地表移动各个阶段（初始阶段、活跃阶段、衰退阶段）的持续时间以及地表移动持续的总时间；

（6）工作面开始回采到地表开始下沉的时间等。

十、观测站经费估算（略）

十一、观测线设计图：

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