程潮铁矿的变形监测分析

2013-09-29吴崇真

地理空间信息 2013年6期

吴崇真

（1.武汉科岛地理信息工程有限公司，湖北武汉 430081）

1 工程概况

程潮铁矿位于湖北省鄂州市，是武汉钢铁集团公司重要的矿石生产基地。矿区东自细王冲，西至塔桥庙，南北各有1条水泥公路，面积约4.5 km2。程潮铁矿矿区已经开采的和正在开采的工作面共5个，分别为-290 m水平、-307.5 m水平、-325 m水平、-342.5 m水平和-360 m水平。2006年4月17日～18日，程潮铁矿矿区发生了多次地面沉降。在地面沉降变形区的中心部位，形成了面积约4 140 m2的塌陷坑。

2 监测点位布设

为确保矿山的正常运营[1]，将矿山主要构造物（选矿厂、矿区道路等）纳入监测[2,3]范围内，监测面积约4 km2。如图1所示，共布设测点61个，其中变形监测点52个，水平位移基点9个，水准基点10个，在拦洪坝上的3个监测墩旁新增深部监测孔3个，每个监测孔的编号与其旁边的监测点的编号相同。

3 监测仪器以及监测频率

水平位移野外数据采集使用检定好的北极星9600静态GPS接收机，室内利用GPS随机解算软件进行数据处理。垂直位移测量采用SETL自动安平水准仪NS2。深部监测孔所使用的仪器为河北任丘市北方仪器厂生产的RQBF-698A型北方二号智能数显水平滑动式测斜仪[4,5]。从2007-07-04～2007-12-19，整个监测工作[6]历时近6个月，完成了20次测量工作。

4 监测结果分析

图2为部分监测点沉降量与观测次数曲线图。综合分析垂直监测数据得到，最大的沉降点为CE34，累计沉降量达到-15.46 cm；其次为CE40，累计沉降量为-6.92 cm；再次为CE33，累计沉降量为-5.12 cm；另外，CE52的累计沉降量也达到了-4.17 cm。剩余50个监测点中（含CD03、CD08），累计沉降量在±3～± 4 cm的有4个；累计沉降量在±2～±3 cm的有5个；累计沉降量在±1～±2 cm的有15个；另26个监控点的沉降量均小于±1 cm。

图1 程潮铁矿变形监测点分布图

图2 监测点沉降量与观测次数曲线图

由于第20次与第19次水准观测相隔时间较长（第19次11月30日结束，第20次12月16日结束），而且2次观测之间，程潮矿区有过几次降雨。因此，第20次观测成果与第19次相比，每个监测点的沉降量都较大，特别是CE34，单次沉降量达到-7.64 cm，应当引起注意。

图3为监测点第20次等值线图。对所有的水平位移监测数据进行分析，最大点位位移量是18.0 cm(CE34)，其次为9.6 cm（CE40），再次为7.1 cm（CE11）。剩下的49个监测点中位移量6～7 cm的点有CE03（6.6 cm）和CE33(6.5 cm)；位移量在5～6 cm的点有CE38（5.6 cm）和CE08(5.2 cm)；位移量在4～5 cm的点有3个，位移量在3～4 cm的点有3个，位移量在2～3 cm的点有7个，位移量在1～2 cm的点有19个，位移量小于1 cm的点有13个。

图3 监测点第20次等值线图

图4为52#测斜井偏移趋势图，3个深部监测孔中，52#最稳定，39#次之，38#有少量的深部变形。从3个深部监测孔的位置分布来看，52#位于拦洪坝坝体的北面，而38#、39#位于拦洪坝坝体的南面，拦洪坝的坝体经过注浆加固，且塌陷区位于拦洪坝的南面。因此，52#的深部变形较小，而38#、39#受塌陷区边缘的持续滑塌影响，会出现不同程度的深部变形。

图4 52#测斜井偏移趋势图

结合垂直、水平和深部监测3方面成果分析，在矿区的监控区域，地表变形目前主要集中在塌陷坑北面，CE34和CE40 2点及周边地区。CE34和CE40 2个监测点均分布在塌陷坑旁边，离塌陷坑边缘较近，且CE33、CE38、CE39、CE40、CE52也分布在塌陷坑周围。由此可以推断，在塌陷坑周边地区，仍有较为明显的地表变形，主要表现为沿现有的塌陷坑边坡继续滑塌，离塌陷坑边缘越近，滑塌现象越严重（CE34、CE40）；离塌陷坑边缘稍远，滑塌现象就会减小（CE33、CE38、CE39、CE40、CE52）；同时由于地形影响（公路南面就是陡坡），靠近公路边缘处的监测点也有部分沉降（CE06、CE10、CE23）。塌陷坑南面边缘监测点也有部分变形，CE24、CE35、CE36、CE41、CE42、CE43等监测点的平面变形虽然不大，但是在垂直方向上已有超过1 cm的沉降。其他地区的地表变形大致趋于稳定，未发生明显变动[7]。