浅析矿山地表受采动影响的变形观测

何修才

摘要：本文在简要论述了变形观测的概念、精度等级后，重点结合自己多年的工作体会，粗浅地提出了对矿山地表进行变形观测的方法、步骤和要求，以及如何写技术设计书和变形观测的结论。

关键词：矿山地表；技术设计书；结论

引言：

随着煤炭资源大量开发，大型煤矿企业如雨后春笋，拔地而起。但在全国各地，矿山地表随开采影响出现的塌陷、崩塌、滑坡、裂缝、沉降时有发生，为了消除矿山地表受开采影响带来地质灾害隐患，变形观测就是一种重要手段。

一、变形观测的概念

变形观测是测定地表在荷重和外力作用下，随时间产生变形的一种测量工作，也称为变形测量。

二、矿山地表的沉降观测

所谓矿山地表：指埋藏大量资源受开采的山体表层。而矿山地表的变形观测：就是专业测量人员定期地对在该山体的独立点上设有的基点进行测量，并将同时期所测得的高程加以比较，得出山体的沉降量，掌握山体变形类型和范围。

下面，结合对陕西双龙煤业开发有限责任公司双龙煤矿（四采区）山体地表的崩塌、沉降观测工作体会，谈谈矿山地表崩塌、沉降观测的方法和步骤：

（一）收集资料，现场踏勘，调阅有关的地质资料

（二）组织人员精心编写《矿山地表变形观测技术设计书》

编写技术设计书，是在施测前编写的对整个变形观测有着规范性和指导性作用的一种计划性文本。要求如下：

1、制定观测计划，遵循“五定原则”，即固定观测人员、定点位、定路线、定仪器、定司尺和量距、观测的环境条件基本一致进行观测。

2、水准基点和观测点的布设，确定观测水准路线。

水准基点：设置三个水准基点构成一组，形成一个边长约100m的等边三角形，水准基点应埋设在变形区以外，便于寻找和使用的稳定基岩上（山体未受开采影响地段：在基岩上埋设了三个水准基点）。

监测点：在最能反映山体崩塌、沉降的地方埋设监测点。（山体地表埋设了16个观测点，均在离地面300mm、用14cm长的∮14～∮16螺纹钢筋嵌入稳固基岩石上）

水准路线：由S02起，经独立点西侧向东，过沉陷区西侧至塌陷地段西侧绕南向东北上行，返回S02，形成了一个水准闭合环。

3、详细提出各种限差和精度要求

采用二等水准的观测方法，就能满足矿山地表崩塌、沉降观测的要求。

各项观测技术指标要求如下：

相邻监测变形点高差中误差±0.5mm

监测变形点高程中误差≤±1.0mm

每一测站高差中误差0.3mm

往返较差、附合或环线闭合差0.6√n

检测已测高差较差0.8√n（n为测段的测站数）

两监测点前后视距：≤30m

前后视距差：≤1.0m

前后视距累积差：≤3.0m

水准仪的精度不低于DS1级别。

⑵观测前要对所用仪器工具进行检验。

⑶安排测量工作周期及拟定作业时间。

4、外业观测：

外业观测由四人组成，一人观测仪器，一人记录，两人分别跑尺。实测收集完监测点号资料，整理并进行内业计算、核算。

5、内业计算与资料汇总

实测原始数据要真实可靠，记录计算要符合《煤矿测量规范》要求，按“依据准确，严谨有序，步步校核，结果有效”的原则，进行成果整理及平差计算。

6、成果分析与评估

依据测量成果进行矿山地表变形分析，得出变形结论，提出合理化建议。

（三）实施程序及步骤

1、勘察布置并埋设水准监测基点，建立水准控制网

2、明确固定的观测水准路线。

3、组织人员进行实测收集数据，严格按照编制的《矿山地表变形观测技术设计书》、《变形测量》、《煤矿测量规范》要求、规定执行。

（四）资料汇总

依据各个观测周期平差计算的沉降量，列表统计，绘制各个观测点的下沉曲线，建立下沉曲线坐标网络图。

（五）实测注意事项：

1、随时观察天气，掌握雨季周期。

2、定员定岗，不能随意更换。

3、观测时要避免阳光直射仪器，成像清晰、稳定，读数清楚，记录人员必须复读。

4、观测时随时检核计算。

三、如何写沉降观测的结论

（一）建立下沉曲线网络图，用数字说话。

实测数据多，浩若繁星，但经整理计算平差后，将各个周期的观测值及沉降量汇总，建立数据库，形成列表图，绘制下沉曲线网络图。

（二）查找资料，寻找理论依据。

收集并查阅矿山地表测区内有关地质资料，排除非实测因素的干扰。（我们收集双龙煤矿井下开采相关资料，为我们判断崩塌、沉降原因提供了可靠的地质资料）

（三）发现问题，具体分析

从对陕西双龙煤业开发有限责任公司双龙煤矿四采区山体地表变形观测的计算结果来看，四采区开采结束后对山体构造稳定影响较大，造成崩塌，有下沉变化趋势，在允许范围以内，仅有两处比较特殊：一是1403工作面12#观测点（1403工作面开采位于山体地表山沟地段下），另一外是1402工作面与1403工作面相接处的6#、7#观测点，该观测点位于山体沟壑连接处的基岩上。

6#、7#观测点第1次和第6次观测都比较平稳，没有太大变化，从该区开采19个月后第8次观测时，突然分别上翘+378.3mm和+418.9mm，然后一直延续到第11次，最大峰值达到了+576.74mm和+737.64mm。

从观测计算结果看，在同一时间出现的变化点还有山梁上的12#点，12#点出现下沉的峰值为-352.68mm。

从地貌看来山体沟壑纵横，山体基岩整体受采动影响，基岩稳定性破坏，地表层产生不同方向不均匀流动推力的影响，加之山体地表自重等因素的影响，山体边坡产生崩塌，6#、7#观测点上翘。12#点下沉是由于该点位于山梁开采中部，在采空区中部，加之沟壑边常年流水冲刷，地表层构造破坏等因素的影响，山体地表下沉，才形成今天的这样一个现状。

（四）综合分析，归纳总结

在经过实测掌握了大量的第一手资料后，首先要分析评估矿山地表实地观测的等级精度是否符合要求，找出发现变形情况的问题根源，然后综合分析，归纳总结。最后还要向有关单位提出改进矿山开采措施，确保山体基岩稳固，防止山体崩塌、塌陷、滑坡引起地质灾害。

参考文献：

[1]中国矿业大学出版社2005年《地形测量》《控制测量》《变形观测》

[2] 测绘出版社季斌德邵自修编著《工程测量》

[3].重庆大学徐时涛夏英宣编著《实用测量学》endprint