崔家岭煤矿采空区岩移变形规律分析

徐宏杰

1 工程概况

引黄北干线1号隧洞线路始于大梁水库地下泵站，至马鞍山七里河一侧出洞，洞长45km，选线时尽可能避开隧洞沿线的煤矿采空区，但在该隧洞出口段仍不可避免地通过崔家岭采空区。

由于采空区中心与边界的变形程度不均匀，中心边缘处的变形较严重，为使北干线1号隧洞采空区岩移变形监测资料具有可比性，准确分析采空区塌陷变形的特征，合理评价崔家岭煤矿采空区场地的稳定性，必须对采空区进行岩移变形监测。

2 仪器安装

2.1 主要仪器安装

安装传递杆及锚头时，首先在已凿好的钻孔中安装测点锚头和不锈钢应力传递杆，锚头安装在洞线附近到以下75m，每15m间隔一个测点，传递杆与各锚头连接并延伸至孔口，传递杆外部套PVC保护管。其次对钻孔内采用自下而上的方法灌注1∶1水泥浆至孔口，使锚头与周围基岩固结为一体，待水泥浆凝固后安装传感器及底座。

安装多点位移计时，必须待孔内水泥浆凝固后以自由状态进行安装。安装时对不同测头或锚头相应的传递杆连接不同的传感器，并做好考证表。同时记录不同仪器安装前和安装后的测值，并在仪器电缆上做好编号，以保证各仪器电缆不混淆。仪器安装好后，做好混凝土外部保护，进行人工测量。

电缆长度按设计图牵引路线进行计算，根据现场施工条件适当加长15%左右松驰系数。由于仪器电缆埋设后不便检查、处理，在仪器引线安放和连接后，回填之前立即对观测仪器及电缆进行测试。电缆两端做好标记，标明仪器永久编号。电缆通过防水、防潮接线端口进入测控单元，并接入对应的模块通道。

MCU调试测量控制单元设置在地面监测站内，采用壁挂式机箱，用4个M8膨胀螺栓固定在墙上，机箱底部距离地面1.25m，具体的布设位置视现场情况而定，以方便运行管理为宜。

测控单元安装后及时通电检查，采用便携式计算机进行操作：一是对接入测控单元的仪器进行巡检、单检、选测、存储、入库等操作，检验各监测功能是否正常。二是对测控单元“查询当时时钟”、“设置时钟”，用鼠标选中要调试的测控单元箱号，在“请输入”对话框中输入开始时间及存储周期，检查测控单元是否在所设定的时间间隔内自动进行测量。三是启动定时测量，测量完后查询相应测控单元的历时测值，做好记录，然后切断测控单元电源，稍后再开机重新查询测控单元的历时测值，查询有无丢失现象。四是对测控单元进行各项检查并确认其功能正常后，取初始值，同时将初始值及各仪器的技术参数输入数据库，投入正常测量。

2.2 仪器安装位置

CKQ22钻孔：孔口高程1288.0m，孔深120m，坐标 X：4369558.845，坐标 Y：37615912.000，洞底高程1247.5m，安装后孔口基点高程1288.849m。

3 监测数据的采集及整理计算方法

3.1 监测数据的采集

现场施工埋设安装期间，采用GK-403振弦式频率计进行观测GEKON出厂的GK4450-1-300型位移计。

MCU安装后，通过通讯软件按照相应的要求对其进行设置，由MCU对所辖传感器进行定时测量。观测的数据直接用便携式计算机进行采集，然后导入专用数据库，在专用程序计算后转换成相应的物理量，并剔除观测数据粗差及系统误差。对怀疑存在系统误差的测值，利用其他测量手段进行对比测量，并与相邻的观测设施的观测资料进行对比，结合现场考证，证明确实存在系统误差后，再进行处理。同时定期将数据库中的原始观测资料换算为位移值和温度物理量，检查计算结果是否有异常变化。

3.2 LN-MD多点位移计的计算方法

原厂标定中采用GK-403型频率计进行读数，采用LN1018-Ⅱ型MCU进行数据采集，根据不同传感器相应的换算公式进行计算。GEOKON仪器技术参数为：量程300mm，灵敏度0.02%F.S，精度±0.1%。计算时，用于测量和换算振弦式位移计的基本单位是“Digits（字）”，数字计算以下列公式为基础：

用下列公式将Digits（字）换算为位移计算：

式中:D未修正——未经过温度修正的测值；

R1——当前读数；

R0——初始读数，通常在安装中获得；

C——仪器的率定系数，mm/字；

F——任意工程单位转换系数。

仪器安装后，对仪器做钢筋混凝土保护。由于混凝土强度的变化，导致测值不稳定，且不具代表性，因此，初试值采用11月18—19日混凝土凝固且具有一定强度后的GK403小仪表测值。

4 监测资料的整理与分析

多点位移计是用来观测采空区垂直方向不同埋深的沉降变化，测值为正值时，仪器受拉，测点相对孔口表现出一定的沉降变化；测值为负值时，仪器受压，测点相对孔口表现出一定的抬升变化。从本时段监测资料及各监测点物理量可以看出，CKQ22所安装的6支位移计物理量测值变化过程线均表现出相同的态势，呈规律性变化。同时随着外界温度的下降，各仪器的物理量测值向受拉方向不断上升，物理量测值与温度的变化成反比关系。具体可分为两个阶段：第一阶段为安装后到11月19日，各仪器物理量测值均由负值向正值变化，即由受压方向受拉方向变化，测值在0.5～0.0mm之间；第二阶段为11月19日后，各仪器测值较为稳定，物理量过程线基本呈一直线，物理量测值在0线附近波动，波动范围不超过±0.1mm时，属正常变化范围。经分析，前者趋势性变化是因仪器保护墩混凝土强度的变化影响和外界气温下降影响所致，不是采空区的真正位移。故在本时段内采空区是稳定的，没有明显的沉降变化。

5 结语

通过监测可知，各仪器呈现出良好的灵敏性、可靠性和稳定性，说明引黄工程北干线1号洞崔家岭煤矿采空区岩移变形监测CKQ22仪器所安装的安全监测仪器设备完全能够胜任今后采空区岩移变形的监测工作。

在整个施工期和观测期，引黄工程北干线1号隧洞崔家岭煤矿采空区岩移变形监测所安装仪器完好率100%，设备工作正常，稳定性良好，没有出现任何事故。