店坪煤矿工业广场建筑物沉降变形观测方案研究探讨

2019-07-30贾冬冬

山东煤炭科技 2019年7期

贾冬冬

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司，山西方山 033199）

店坪煤矿位于山西省吕梁市方山县大武镇王家庄村一带, 井田地处晋西黄土高原，属吕梁山中段西侧的中山区，地形复杂，地貌类型以侵蚀的黄土梁、峁为主。本井田总体为不对称向斜（中阳—离石向斜），并伴生次级短轴背斜及向斜。店坪煤矿核定年产量为260万t。工业广场内与井下生产相关的重要建筑物有：提升机房、35kV变电站、6kV变电站、选矸楼、皮带栈桥、筒仓、风机房、污水处理站。

受回采影响，吕梁市某矿工业广场大门外水泥地面产生一条小裂缝，落差达1cm。因此为了保障矿井安全生产，店坪煤矿编制了工业广场重要建（构）筑物沉降、变形观测方案设计，以监测工业广场主要建（构）筑物安全状况，及时地消除隐患。

1 工业广场沉降变形观测方案的确立

根据沉降观测点的实际观测需求和《建筑变形测量规范》的规定，以及店坪煤矿工业广场空间区域、井上下实际开采情况，选择合适的观测位置，保证能同时观测到多个基准点和多个观测点，做到等精度观测，遂将待观测区段分为A、B、C三个区域，每个区域观测点相对集中，观测线呈放射状。为了保证每次观测值的精度和可比性，每次沉降观测都分别以各自区域的固定测站，后视点位，用全站仪进行观测，每次可得X，Y，H三维坐标值，将观测记录输入excel计算表中，对计算结果进行对比，分析建筑物是否发生沉降变形。

2 沉降变形基准点和观测点的布置

2.1 基准点的建立

依照有关规范及施测范围周边的实际情况，选择远离沉陷范围的工业广场原有近井点DDPJ、DPJ1和DPJ2作为起算数据，引测控制点Y、W、Z作为起始观测控制点。数据来源于2005年12月山西省第三地质工程勘查院编制的《木瓜、店坪测区控制测量技术工作成果报告》，高程基准采用1985年国家高程基准系。这些E级GPS控制点，精度相当于四等三角测量点，见表1。

表1 近井点、控制点坐标与高程

2.2 观测点的建立

布设沉降变形观测点，根据观测目的以及测区地形地貌，将观测点安置在建筑物四周，这样便于观测，将全站仪专用反射片分别固定于建筑物四个根基或房屋四角、中点及筒仓四周稳定的位置。依此编号并做好标志符号。标设时，尽量避开雨水管、窗台线、暖水管等障碍物，以防影响观测。观测点位置见图1，观测点分布说明见表2。

表2 观测点分布说明

3 测量仪器、观测方法及精度要求

3.1 测量仪器的选择

对于地表为丘陵地带的矿区来说，周围建筑物密集，高低错落。日常观测方法采用水准测量，按照四等精度的技术要求进行，工作量很大，测站多，测量精度也会受到一定的影响。本矿采用全站仪替代水准仪按照四等精度的技术要求进行沉降变形观测。测量仪器采用瑞士徕卡TCR802型全站仪及配套的脚架、专用反射片和卷尺。

3.2 观测方法

传统的沉降变形观测包括基准线法、角度交会法等，因地制宜，本矿使用三维坐标法来进行观测。这种方法方便、灵活、高效、经济。首次观测成果是计算沉降量的起始值，在观测点布设不少于15d后进行第一次观测。首次观测需两次观测，其高程之差若在允许范围之内，则初始观测最终结果是两次观测的平均值，否则必须再次测量，直到符合精度要求。

以A区域为例，在E级GPS点DPPJ2架好仪器整平对中，并量取仪器高，输入全站仪，在观测点处放好棱镜，日常观测具体步骤如下：

（1）将全站仪安设在控制点DPPJ2点后，后视DPPJ1点，输入后视方位和DPPJ2点三维坐标，并记录。

（2）量取棱镜高，输入全站仪，并记录。然后采用方向观测法依次测量各观测点两个测回，测得各观测点的三维坐标，存储于全站仪内，备用。取平均值作为各观测点的最终值。

3.3 观测精度要求

要求观测点的高程中误差为±1.0mm, 相邻观测点高程中误差为±0.5mm, 并使用全站仪替代四等水准测量要求进行施测。

4 沉降观测周期和时间要求

根据规范要求，在建筑物基础完成后进行第一次沉降观测，作为起始值。以后每个月观测一次，其观测值与起始值比较、分析。井下每个综采面开推、开采一半、开采结束各观测一次。以后每个季度观测一次。

5 内业数据处理与精度评定

核对和复查外业观测成果与起算数据；验算各项限差，在确认全部符合“规定”要求时方可进行计算，然后每个测点两个测回的四个三维坐标进行简单的数据分析，取算术平均值作为本次测量的最终值。然后利用Excel计算表获得各观测点的本次变形量和累计变形量。观测值中的超限误差，除在观测过程中严格作业、认真检核随时予以排除外，在变形分析中通过检验将判定含有粗差的观测值予以剔除。内业观测成果计算和分析中的数字取位，沉降值精确到0.1mm，高程精确到0.1mm。