工作面地表移动观测站设计

1、中国矿业大学某矿6200工作面地表移动观测站设计姓 名：学 号：班 级：指导老师：环境与测绘学院2016年4月17日目录建立观测站的目的和任务错误!未定义书签。设站地区的地形及地质采矿条件错误!未定义书签。观测站设计时所采用的开采沉陷参数.错误!未定义书签。地表移动观测站的设计错误!未定义书签。确定观测点间距、测点编号错误!未定义书签。工作测点和控制点的构造和埋设方法.错误!未定义书签。观测站与矿区控制网连接设计错误!未定义书签。八 观测站日常观测方案,错误!未定义书签。九观测站成果整理方法错误!未定义书签。十观测站经费预估错误!未定义书签。建立观测站的目的和任务某矿6200工作面西部、西南部

2、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。二设站地区的地形及地质采矿条件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工作面基本沿倾向布置，为刀把型，倾向长为623 820 m ,走向宽为46129 m ,煤层厚度 m ,平均 m，煤层 倾角419/

3、6 ° ,第四系平均厚度 m。工作面标高为-233-303m。 2煤与下伏3煤的层间距一般为21 m。6200工作面上方地表地势 平坦，标高为43 m左右，冻土深度 。三观测站设计时所采用的开采沉陷参数根据现场实测，求得本区域实测地表移动参数为：走向移动角 =75° ,上山移动角=75° ,下山移动角=75°,表土移动角=45° ,充分采动角1= 2= 3=55° ,最下沉角二90。四地表移动观测站的设计1 .观测站设计原则为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计 中，应遵循以下原则：(1)观测线应设在地表移动盆地的主

4、断面上；(2)观测线在观测期间不受邻近开采的影响；(3)观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；(4)根据开采深度和设站目的，观测线上的测点应有一定的密 度；(5)观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。在冻土地区，控制点底面应在冻土线 0.5m以下。(6)测点埋设要牢固，设在以东范围内的观测点与地表同步移 动。2 .观测线位置的确定根据观测站设计原则，在6200工作面上方地表布置三条观测线。 倾斜观测线：A号观测线位于“ 6200运输”右侧60m 走向观测线：B号观测线位于距离开切眼325m的采空区上方，C号观测线位于详见图1、2图1倾向观测线（A号观测线）剖面图图2走向观测线（B号

5、观测线）剖面图图3走向观测线（C观测线）剖面图3 .观测线长度的确定根据煤矿测量试行规程第217条规定，调整 、 取20°。以剖面法求得A号和B号观测线长度：A号观测线长度按下式计算：A 二 hcot 450 + （H2 - h） cot 750 + H2cot55° 二 410, 81m式中h一表土层厚度；H2-上山工作面厚度。B、C号观测线长度计算为：H1 + H2H0 二一-二 311mB = （HO - h）cot（75* - 0） + hcot 45q + I/2 = 291,43mC 二（HO - h）cot （75" - 0） + hcot 45&#

6、176; + I V2 = 249. 93m式中H0-工作面平距厚度；I一工作面走向长度；I '一刀把处开切眼长度。五确定观测点间距1.根据国内外对开采沉陷的大量研究，开采深度越大，地表移动越 平缓，观测点间距可以越大，反之成立。因此国内外一般根据开采深度确定观测点的密度，见表一：表格1开采深度/m点间距离/m小于50550 10010100 200152003002030040025400以上35六 工作测点和控制点的构造和埋设方法1 .控制点和工作测点结构所有控制点和工作测点全部为混凝土予制桩，钢筋露出水泥桩的 高度为5mm如图4和图5。图4控制点图图5工作测点图2 .埋设方法(1

7、)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

8、工作测点严加 保护，如有破坏应及时补埋。七观测站与矿区控制网连接设计八 观测站日常观测方案在首次和末次全面观测之间适当加密水准测量次数， 为判定地表 是否开始移动，在回采工作面推进一定距离 (相当于平均开采深度 H。，即工作面回采38m),在预计可能首先移动的地表，选择若干个工 作测点，每星期进行一次水准测量。重复水准测量的时间间隔，视地 表下沉的速度而定，一般是每隔13个月观测一次。在移动的活跃 阶段，还应在下沉较大的区段，增加水准观测次数。观测站的各项观测，一般情况下可参照表3的程序进行。为了保证所获得观测资料的准确性，每次观测应在尽量短的时间内完成， 特 别是在移动活跃阶段，水准测量必须

9、在一天内完成，并力争做到高程 测量和平面测量同时进行。表3观测站观测程序观测时间观测内容观测时间观测内容设站后1015天与矿区控制网连测地表移动活跃期全面观测加密水准测量米动影响前全面观测、预测地表移动衰退期水准测量地表移动初始期水准测量地表移动稳定后全面观测注：地表移动稳定后指6个月内地表各点的下沉值均小于 30mm4）地表裂隙调查及井下工作面测量调查记录产生裂缝的日期、位置、长、宽、深及其变化过程，并 拍摄图片。在每次地表移动观测的同时，应在井下测定工作面的推进位置、 采厚和采高等采煤状况，并每周测定一次实际回采上限的位置。九观测站成果整理方法地表移动观测站的观测成果预处理，必须在外业成果

10、无误的基础 上进行。观测数据的处理工作包括计算和绘图两部分。1）观测成果的计算为了确保观测成果的正确性，在进行内业数据处理之前，应对野外观测成果再次检查，然后进行各种改正数的计算和严密平差计算。(1)观测数据的预处理观测数据预处理主要是计算各测点的高程、相邻两测点在观测线 方向的水平距离，然后计算各测点的移动和变形值及下沉速度等。对于全站仪而言，观测数据的处理除须加入气象改正和斜距改正 之外，其余的计算和常规方法相同。有关气象改正和斜距改正的具体 计算方法参看全站仪使用说明书。(2)移动和变形计算观测数据经过预处理之后，便可计算观测线上各测点和各测点间 的移动和变形值。移动和变形计算主要包括：

11、各测点的下沉和水平移 动，相邻两测点间的倾斜和水平变形，相邻两线段(或相邻三点)的 曲率变形，观测点的下沉速度等。各移动和变形计算公式如下：m次观测时n点的下沉Wn Hn0 Hnm,mm式中Wn n号点的下沉值；Hn。、Hnm一分别为首次和m次观测时n号点的高程相邻两点间的倾斜Wni Wn,in-n i , mm/mlnn 1式中lnni n号点至n 1号点的水平距离；Wn 1、Wn分别表示n 1号点和n号点的下沉量。n号点附近的曲率，即n-1号点至n+1号之间的曲率Kn1nn1 = Ln_A = 2（in1ninn1）,mm/M或 10 3/m1 n 1 n 1 nn 11 n 1n1 nn

12、 12式中 in 1-n、inn 1 表示n +1号点至n号点和n号点至n -1号点的倾斜；1 n 1n、1nn 1 表示n +1号点至n号点和n号点至n -1号点的水平 距离。门号点的水平移动Un =Lnm Ln0 , mm式中 Unn号点的水平移动；Lnm、Ln。一分别表示m次观测时和首次观测时n号点至观测线 控制点间的水平距离，用点间距累加求得。n号点至n+1号点间的水平变形n 1n_ (1 n 1n ) m(1n 1n)0mm/m(1 n 1n )0式中 （1n 1n）0、（1n 1n）m分别表示n +1号点至n号点在首次观测 时和m次观测时的水平距离。n号点的下沉速度WnmWnm1m

13、m/d式中 Wnm1、Wnm一分别表示m-1次和m次观测时n点的下沉值；t 一两次观测的间隔天数。n号点的横向水平移动Un=Ynm- Yn0 , mm式中ynm、yno一分别表示第m次观测和首次观测时n号点的支距值。横向水平移动是垂直于观测线方向的水平移动，计算时需注意 正、负号。每次观测结束之后应及时进行移动和变形计算，计算数字（3）地表移动变形参数确定地表移动变形计算之后，绘制移动变形曲线图和下沉速度曲线 图。在图上可确定出移动变形的角量参数有：移动角、边界角、裂缝 角、最大下沉速度角、超前影响角等，通过专业程序计算求得的地表 移动预计参数有：下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、拐点

14、偏移距等。2）绘图工作根据每次观测的计算结果绘制CAf®线图，由这种曲线图能够清 楚地看出沿观测线（主断面）的地表移动与变形的分布特征及其发展 过程。绘制移动和变形曲线图时，选择竖直比例尺的原则是：使绘制的 曲线能清楚的反映出移动和变形的分布规律， 并便于分析比较。水平 比例尺与观测站平面图一致。曲线图和观测线断面图应绘在一起，以表明各种地质采矿条件对 移动和变形分布形态的影响。断面图的竖直和水平比例尺与井上下对 照图的相同。在断面图上应标出地面，测点及其编号，松散层厚度， 岩层柱状，采区位置，开采厚度，各次观测时的工作面位置及采区周 围的开采情况等。在观测站平面图上应表示出：测点的

15、实际位置，地形，地物，钻 孔，保护煤柱边界线，每次观测时的工作面位置，回采边界，地表裂 缝，塌陷坑的形态及出现日期，并根据实测的移动和变形值勾绘等值 线图。每一次观测后，要及时进行计算和绘制移动、变形曲线图。观测 站观测工作全部结束后，为了求出最终结果，应对每次观测结果进行 综合分析，以便获得观测站受开采影响产生的移动、 变形的发展过程， 以及移动和变形的最终值。绘制移动、变形曲线时，具有正号的移动、变形值绘在水平线的 上方，负号值绘在水平线的下方，但下沉值除外。图 6根据观测成果 绘制的移动、变形曲线示意图。绘图展点时需注意：下沉是展在测点 的正下方；水平移动是依据其正、负号分别展在测点的正上方或正下 方；倾斜和水平变形是依据其正负号展在两测点间中点的正上方或正 下方，曲率是依据其正负号两相邻线段的不同情况展点；当相邻两线段的长度相等时，曲率点展在中间点的正上方或正下方。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。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