ch地表岩移观测实用教学课件

1、 观测站（Observation Station），是指在开采进行之前，在开采影响范围内的地表，按照一定要求设置的一系列互相联系的观测点，称为工作测点（监测点）。在采动过程中它们和地表一起移动，从而反映地表的移动状态。通过定期地对这些观测点进行监测，确定其空间位置及其相对位置的变化，从而掌握地表移动变形规律。 (二)观测站概念第1页/共35页第1页，共35页。 1按照观测站设置的地点 （1）地表移动观测站 地表移动观测站（Ground Movement Observation Station）是为了研究地表移动和变形的规律，在开采影响范围内的地表上所布设的观测站。 （2）专门观测站 专门观测站

2、（Special Observation Station）是为了特定的目的所设立的观测站，如建筑物观测站、铁路观测站、边坡移动观测站等。(三)观测站的分类第2页/共35页第2页，共35页。 2按照观测的时间 （1）普通观测站 普通观测站（Ordinary Observation Station），观测时间较长（一般一年以上），它是从地表移动的开始到结束的整个过程中定期进行观测，主要为了研究地表移动和变形的规律。 （2）短期观测站 短期观测站（Short-term Observation Station），观测时间较短（一般几个月到一年），它是在地表移动过程中的某个阶段进行观测。主要是为了求出一

3、些近似的移动参数，如最大下沉速度、走向移动角等。短期观测站只是在急需开采沉陷资料的情况下才采用。（三）观测站的分类第3页/共35页第3页，共35页。 3按布站的形式 （1）网状观测站 网状观测站（Reticular Observation Station）是在产状复杂的矿层或在建筑物密集的地区开采时，将测点组成网格状观测站。优点：网状观测站可以对整个采动影响范围进行观测，所得资料比较全面、准确。缺点：测点数目较多，野外观测、内业成果处理工作量大，且受地形、地物条件的限制，所以只在研究专门问题时才采用。（三）观测站的分类第4页/共35页第4页，共35页。 3按布站的形式 （2）剖面线观测站 剖面

4、线观测站（Sectional Line Observation）是目前各矿区用得较多的一种布站形式。它是在沿移动盆地主断面的方向上，将观测点布设成直线的观测站。通常由两条互相垂直且相交的观测线所组成。其中，沿走向主断面布设的观测线称为走向观测线，沿倾斜主断面布设观测线称为倾向观测线。（三）观测站的分类第5页/共35页第5页，共35页。按布站的形式进行观测站布设示意图 （三）观测站的分类 剖面线状观测站及其布置形式ABCDEFGR1R2R3R4回采工作面巷道巷道 网状观测站布设示意图第6页/共35页第6页，共35页。 1.应遵循从简单到复杂、从单一煤层、单一工作面、地质构造简单的条件下设置观测站

5、；然后再进行多工作面、重复开采、有地质构造破坏及煤层产状变化大等条件下设置观测站。进而不断积累资料，深化对地表移动变形规律的认识。 2.观测站设站地点取决于设站的目的。比如若是水下采煤问题，就要适时的观测两带（冒落带、裂缝带）高度；如要解决地表沉陷的防护问题（如“三下”采煤），除必须掌握开采沉陷规律外，还应掌握建（构）筑物变形与地表移动变形的关系。 所以，观测站设站地点的选择十分重要。二、观测站设置地点的选择第7页/共35页第7页，共35页。3-2 地表移动观测站设计 （一）设计原则 为了获得准确、可靠、有代表性的资料： 1观测线应设计在移动盆地的主断面上； 2观测线的长度应大于移动盆地的范围

6、，以便建立观测线控制点和测定采动影响边界； 3观测期间不受临近采区的影响； 4观测线上布置的测点应有一定密度（密度和设站目的而定）； 一、观测站设计的原则及内容第8页/共35页第8页，共35页。 （二）观测站设计必备的资料 11：1000或1：2000的井上下对照图和开采计划图，以便确定观测地区井下开采和地面位置的关系。 2设站地区地质和水文资料，包括地形地质图、地质柱状图、煤层赋存条件、覆岩的力学性质、水文条件。 3开采工作面的设计资料，包括巷道布置、采煤方法、顶板管理方法、开采厚度、工作面推进速度、回采时间、周围开采情况等。 4井上下测量资料，控制点的平面坐标和高程。 5矿区已有的岩移资料

7、，如移动角、最大下沉角、充分采动角、松散层移动角等相关参数。第9页/共35页第9页，共35页。 （三）设计内容 观测站设计包括编写设计说明书和绘制设计图（平面图和断面图）两部分工作。 1设计说明书的内容 （1）建立观测站的目的和任务； （2）设站地区的地形、地物及地质采矿条件； （3）观测站设计时所用的岩移参数； （4）观测线的位置及长度的确定，监测点及控制点的数目、位置及其编号； 第10页/共35页第10页，共35页。 （5）工作测点（监测点）和控制点的构造及埋设方法； （6）观测内容及所用仪器，与矿区控制网的连测方法，精度要求，起始数据，定期观测的时间、方法及精度要求； （7）经费估算。包

8、括观测站建站需材料、购地、青苗补偿费、人工等费用的预算； （8）观测成果的整理方法与分析步骤，要获得的成果。 第11页/共35页第11页，共35页。 2设计图的内容 （1）设站地区的地形、地物、地质构造、煤层产状等； （2）已有的和新设计的采区巷道； （3）现有的和新设计的保护煤柱轮廓； （4）观测线的平面位置，沿观测线的断面图。断面图上应表示出工作测点位置及编号，岩层柱状，地质构造，煤层产状，开采位置等。（三）设计内容第12页/共35页第12页，共35页。二、剖面线状观测站的设计方法ABO(b)R1H2H1R2R3-l1观测点控制点BACD(a)R11234R2R3运输平巷D1D2D3EFG

9、R4R6R5R7R8R9通风平巷停采线开切眼(c)H0H-hEGKFR7R8R9l3-煤层厚度为m，煤层倾角为，工作面下山边界的开采深度为H1，上山边界的开采深度为H2，1-2表示工作面开切限的位置，3-4表示停采线的位置，1-3为运输巷，2-4为通风平巷，假定在3-4以外有足够长的煤柱。 第13页/共35页第13页，共35页。（一）确定倾斜观测线位置 为了使倾斜观测线R1R3不受邻近开采的影响，在走向主断上，R1R3必须设在工作面推进方向上超过E点的位置。即要保证倾斜观测线R1R3到开切眼的距离D1为BACD(a)R11234R2R3运输平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通风平巷

10、停采线开切眼(c)H0-R9l-R8R7FKEGhH二、剖面线状观测站的设计方法第14页/共35页第14页，共35页。 （二）确定走向观测线的位置 走向主断面的位置的确定应在倾斜主断面上按最大下沉角来确定。由采空区中心向下山方向偏移一段距离d，即ABO(b)R1H2H1R2R3-l1观测点控制点BACD(a)R11234R2R3运输平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通风平巷停采线开切眼二、剖面线状观测站的设计方法第15页/共35页第15页，共35页。 （三）确定倾斜观测线的长度 倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主断面上确定，自采区边界以-和-划线与基岩和松散层接触面相交，再以该点

11、以角划线于地表交于A、B两点。倾斜观测线长度AB：ABO(b)R1H2H1R2R3-l1观测点控制点BACD(a)R11234R2R3运输平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通风平巷停采线开切眼二、剖面线状观测站的设计方法第16页/共35页第16页，共35页。（四）走向观测线长度确定 一条走向观测线，其长度HF按下式计算：BACD(a)R11234R2R3运输平巷D1D2D3EFGR4R6R5R7R8R9通风平巷停采线开切眼(c)H0-R9l3-R8R7FKEGhH二、剖面线状观测站的设计方法第17页/共35页第17页，共35页。 （五）移动角修正值问题 加入移动角修正值的目的是使观

12、测线长度超过盆地边界一段距离。煤层倾角（）（）煤层倾角（）（）020501110176092015707301380及以上64012 下山移动角修正值 所使用的倾斜煤层下山移动角的修正值，可根据下表按不同倾角确定（规程） 。 观测站设计中所使用煤层上山和走向移动角的修正值、一般取20（规程）。第18页/共35页第18页，共35页。 （六）测点数目及其密度 观测线上的测点数目及其密度，主要取决于开采深度和设站的目的。为了以等精度求得移动相变形值及其分布规律，一般等间距布设。控制点埋设在观测线的两端，每端不得少于2个。若只在一端设置控制点时，控制点不得少于3个。控制点与最外端监测点的距离为5010

13、0m。 二、剖面线状观测站的设计方法开采深度（m）测点间距（m）开采深度（m）测点间距（m）505200300205010010300400251002001540030 测点密度第19页/共35页第19页，共35页。 在工作面开始回采之前，应将设计好的观测站标定到实地上。利用矿区控制点确定观测线及测点的平面位置。 （1）根据设计图，得到标设参数和L； （2）从矿区控制点T，先标定出观测线上控制点R4，再根据标出倾斜观测线R4R1的方向。 （3）在两观测线交点O处，标出与倾斜观测线垂直的走向观测线R5R6的方向。 （4）从O点开始，根据设计的测点间距，依次标出各测点的平面位置，并对各测点进行编

14、号。 （5） 观测站的控制点和工作测点一般用混凝土灌注，当地表至冻结线下0.5m内有含水层时，采用钢管式测点。三、观测站的设置（测点标设）观测站的标定混凝土桩钢管式测点第20页/共35页第20页，共35页。3-3 地表移动观测站的观测工作 地表移动观测是在采动过程中，定期重复地测定观测线上各测点在不同时期内空间位置的变化。观测工作连接测量、全面观测、日常观测工作等。 一、连接测量 1定义 在观测站控制点与矿区控制网之间进行测量，以确定观测站控制点的平面位置和高程。其实质是把观测站和矿区控制网联系起来，以确定井上下对应关系。 第21页/共35页第21页，共35页。 2时间 在观测点埋好1015天

15、、点位固结之后，在采动前进行。 3连接测量的方法 连接测量需要独立进行两次，测定方法可依据矿区控制网的分布及地形条件分别采用边交会（边、角、边角）、导线测量和水准测量等。 平面连接测量是从已知坐标的控制点（或观测线的交点），按5导线测量的精度进行。 高程连接测量是在矿区水准基点测定观测站控制点的高程，以不低于三等水准测量的精度要求进行。第22页/共35页第22页，共35页。 二、全面观测 1全面观测的内容 全面观测（Total Observation）包括各监测点平面位置和高程测量，各测点间的距离测量，以及记录地表的原有的破坏状况，并做出素描。 2全面观测的时间 为了确定原始的观测数据，在采动

16、前进行两次全面测量（两次间隔不超过5天）；为了确定移动稳定后地表各点的空间位置，需要在地表移动稳定之后再进行一次全面测量。地表稳定的条件：6个月观测地表各点的累计下沉小于30mm。第23页/共35页第23页，共35页。 3全面观测的方法 （1）高程测量 从观测站控制点开始进行水准测量。如果观测线两端或一端设有控制点，则采取附合、闭合或往返水准测量。施测按三等水准测量精度要求进行，经平差后求得各测点高程。 若两点间地表倾角大于20时，用三角高程测量，以两测回测竖直角，往返高程互差按下式计算：式中，h往返高程互差，mm； l两点间的水平距离，m。第24页/共35页第24页，共35页。 3全面观测的

17、方法 （2）导线测量 1）距离测量（电磁波测距）各种反射棱镜电磁波测距仪 光电测距仪是通过测量电磁波在待测距离D上 往、返传播的时间t2D。精度指标：第25页/共35页第25页，共35页。 （2）导线测量 2）角度测量 经纬仪进行角度测量（分光学和电子经纬仪）南方电子经纬仪光学经纬仪索佳电子经纬仪徕卡电子经纬仪 （瑞士）第26页/共35页第26页，共35页。 （2）导线测量 全站仪进行导线测量南方电子经纬仪蔡司伺服型全站仪（德）拓扑康全站仪徕卡电子经纬仪 （瑞士）第27页/共35页第27页，共35页。全站仪的主要特点水平角、垂直角、距离自动显示，自动计算镜站坐标、高程等数据；数据记录和存储方式

18、多样：内存、PCMCIA卡、串口通讯；对水平角和垂直角自动进行补偿；对距离进行气象改正和仪器常数改正；提供丰富的应用程序,例如：坐标放样、导线测量、后方交会、面积计算、悬高测量等；软件可升级，支持用户开发应用程序；自动跟踪照准棱镜；无合作目标测距； （2）导线测量全站仪进行导线测量第28页/共35页第28页，共35页。 （2）导线测量 导线测量精度指标 等级导线长度（km）平均边长（m）测角中误差（秒）测回数角度闭合差（秒）导线全长相对闭合差DJ6DJ2一级2.52505421/10000二级1.81808311/7000导线观测精度指标 第29页/共35页第29页，共35页。 三、日常观测工

19、作 为判定地表是否已开始移动，在回采工作面推进一定距离（约0.20.5H0）后，每隔几天进行一次水准测量（又称巡视测量或预测），如果发现测点有下沉的趋势，即说明地表已经开始移动。 日常观测工作是首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作。在移动过程中，要进行日常观测工作，即重复进行水准则量。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，增加水准观测次数。第30页/共35页第30页，共35页。 三、日常观测工作 采动过程中的水准测量，可用附合水准或水准支线的往返测量，按四等水准测量的精度要求进行。在采动过程中，不仅要及时地记录和描述地表出现的裂缝，塌陷的形态和时间，还要记载相应工作面位置、采厚、推进速度、顶板陷落情况、煤层产状、地质构造、水文条件等有关情况。 观