淺談曉明礦巖移觀測現(xiàn)狀

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國煤礦企業(yè)迅速發(fā)展，由于煤炭的不斷開采，造成礦區(qū)地下形成大量采空區(qū)，破壞了巖體內(nèi)部的力學(xué)平衡狀態(tài)，在周圍巖體中產(chǎn)生采動影響，以致使巖體本身及巖體內(nèi)的地下工程結(jié)構(gòu)物、地面地形等發(fā)生變形，從而產(chǎn)生極大的危害。曉明礦根據(jù)自身的實(shí)際生產(chǎn)情況，結(jié)合《煤礦測量規(guī)程》及集團(tuán)公司的有關(guān)規(guī)定，在北三采區(qū)地表建立長期的專門觀測站，對高壓線及鐵路進(jìn)行長期觀測，為曉明礦的巖移觀測與研究提供數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)井下生產(chǎn)與地面建設(shè)。

關(guān)鍵詞：巖移觀測；觀測站；連接測量；下沉數(shù)據(jù)

鐵煤集團(tuán)曉明煤礦北三采區(qū)地面多為村莊及公路、鐵路，該采區(qū)回采后造成一定程度的地表沉降，為了保護(hù)礦區(qū)井上、下建筑物等免受開采的有害影響，在礦區(qū)設(shè)立巖移觀測站，定期進(jìn)行觀測，從而掌握巖層的變化程度及規(guī)律，以便指導(dǎo)生產(chǎn)與建設(shè)。

1 曉明礦地理概況及生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 曉明礦地理概況

鐵法煤田位于遼寧省調(diào)兵山市境內(nèi)，曉明井田位于鐵法煤田的中西部。

1.1.1 井田地理位置

東經(jīng) 123°34′14.7″～123°38′19.6″

北緯 42°26′43.5″～ 42°29′33″

1.1.2 平面直角坐標(biāo)

經(jīng)距：41546959～41552492

緯距： 4701355～4706623

1.1.3 井口座標(biāo)。本礦采用立井石門開拓方式。在井田中央偏東北開鑿豎井三個(gè)（主井、副井、中央風(fēng)井）。另外在井田西部可采邊界外開一個(gè)風(fēng)井。各井口座標(biāo)如表2。

2 巖移簡介

2.1 巖移

井下煤層開采破壞了巖體內(nèi)部平衡，巖丑怪出現(xiàn)了移動變形。當(dāng)采空區(qū)面積達(dá)到一定范圍，移動和變形就到達(dá)了地表。使房屋、河流、鐵路、管線破壞。

2.2 巖移觀測站的建立

2.2.1 觀測站設(shè)計(jì)原則。不受鄰近開采影響；觀測線在地表移動斷面；觀測線長度大于地表范圍；觀測站控制點(diǎn)在移動盆地范圍外；觀測線有一定密度。

2.2.2 觀測站布設(shè)形式。根據(jù)設(shè)站目的，合理地選擇觀測站的布設(shè)形式是十分重要的。目前我國礦區(qū)大多采用剖面現(xiàn)狀觀測站。

2.2.3 觀測站設(shè)計(jì)內(nèi)容。觀測站設(shè)計(jì)包括編寫設(shè)計(jì)說明書和繪制設(shè)計(jì)圖兩部分工作。

2.2.4 觀測站地點(diǎn)選擇。觀測站設(shè)站地點(diǎn)的選擇取決于設(shè)站的目的。通過設(shè)站觀測獲得的資料，反映各種地質(zhì)采礦條件的綜合影響，因此要查明各種因素的影響，必須進(jìn)行長期觀測。

2.3 觀測站的觀測工作

2.3.1 全面觀測。在設(shè)站地區(qū)沒有影響之前，獨(dú)立做好觀測，對不同的測量結(jié)果進(jìn)行認(rèn)定，高程差小于10mm、支距差小于30mm，取平均值作為觀測站原始觀測數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況，把相應(yīng)數(shù)據(jù)清晰標(biāo)注到各測點(diǎn)設(shè)計(jì)平面圖中，這樣才能形成有力的分析數(shù)據(jù)，保證分析結(jié)果正確。要想確保移動穩(wěn)定地表各點(diǎn)空間位置精度，需要地表穩(wěn)定后做出最后觀測，這也叫做末次觀測結(jié)果，設(shè)定好移動穩(wěn)定標(biāo)，通過連續(xù)半年的觀測，保證地表各點(diǎn)下沉值小于30mm為宜。

2.3.2 連接測量?？梢蕴崆霸谟^測點(diǎn)埋好10～15天、點(diǎn)位固結(jié)，在采動前，做好位置確認(rèn)，保證相互關(guān)系不發(fā)生大的變化，一是要在觀測站某一控制點(diǎn)與礦區(qū)控制網(wǎng)間做出正確的測量，這樣才能找到控制點(diǎn)平面位置和高程距離，根據(jù)已知點(diǎn)位測定其余控制點(diǎn)和測點(diǎn)平面位置，也叫作觀測站連測。通過連測，能夠把觀測站和礦區(qū)控制網(wǎng)有機(jī)聯(lián)系起來，使井上下形成良好的對應(yīng)。連測也要進(jìn)行兩次，形成獨(dú)立操作，依據(jù)礦區(qū)控制點(diǎn)分布和不同的地形特征，分別采用邊交會、角交會、邊角交會或?qū)Ь€測量等方式進(jìn)行測量。

3 曉明礦地表巖移觀測

曉明礦現(xiàn)有主采區(qū)為北二采區(qū)、北三采區(qū)，其中有大部分已進(jìn)行了回采，工作基本已經(jīng)結(jié)束，而地下采空區(qū)面積過大，其地表有數(shù)條高壓線及一條鐵路在上面通過，曉明礦建立地表觀測站，定期對高壓線及鐵路進(jìn)行巖移觀測。

3.1 控制點(diǎn)與測點(diǎn)埋設(shè)方法

找到有效的控制點(diǎn)，標(biāo)石應(yīng)采用鋼筋混凝土預(yù)置標(biāo)——條件允許可以通過現(xiàn)場混凝土澆注，建立可見的標(biāo)樁，突出半球標(biāo)志。標(biāo)樁規(guī)格一定要任命要求設(shè)計(jì)，可以參照《煤礦測量規(guī)程》四等水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)與制作，底部埋設(shè)深度一定要保證低于凍土深度2.5m，確保和土層形成密實(shí)固結(jié)的狀態(tài)，這樣測點(diǎn)和地表才能形成聯(lián)動效果，在運(yùn)動時(shí)能夠同時(shí)進(jìn)行移動。測點(diǎn)標(biāo)志較為主要，一般在現(xiàn)場進(jìn)行事先埋設(shè)，埋點(diǎn)的時(shí)候，需要在標(biāo)定位置挖好一個(gè)直徑在0.2～0.3m、深度大于0.6m的坑，同時(shí)通過混凝土灌注形成標(biāo)點(diǎn)位置，16～20mm的鐵桿是有效的標(biāo)志，中間頂部加工成球形并刻一個(gè)能夠看見的十字細(xì)槽，這樣形成了測點(diǎn)標(biāo)志中心區(qū)。對北方凍土區(qū)，標(biāo)志澆灌深度一定要在凍土線以下0.5m左右，并對周邊填緊土石，保證穩(wěn)定，使測點(diǎn)部分影響減少。觀測線觀測點(diǎn)數(shù)目及密度也非常重要，一般受開采深度和設(shè)站的影響。可以把相關(guān)的工作測點(diǎn)設(shè)立到預(yù)計(jì)移動盆地范圍內(nèi)的相應(yīng)觀測線附近，確保移動盆地中央向兩邊進(jìn)行平移。在采動的時(shí)候，需要不斷修正觀測點(diǎn)空間位置，找到精度分布情況，掌握相應(yīng)的移動規(guī)律，按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，設(shè)立好礦區(qū)地表移動觀測點(diǎn)間距，可以設(shè)定為25m。

3.2 觀測站（點(diǎn)）布設(shè)

觀測站的作用較多，多是在地表進(jìn)行架設(shè)，巖層內(nèi)部觀測站和專門觀測站也有一部分存在，主要在鐵路、建筑物、邊坡滑動部位。

（1）沿高壓線布置一組GPS控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)（在每個(gè)高壓線桿下就近布設(shè)），以便定期對高壓線附近地表進(jìn)行觀測，根據(jù)數(shù)據(jù)確定地表巖移情況。（2）沿鐵路線在路基邊上每隔100m設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)及GPS點(diǎn)，隨時(shí)掌握地表巖移情況，了解路基變化情況。

3.3 所需儀器及觀測

每月對所設(shè)站（點(diǎn)）進(jìn)行觀測，并記錄好數(shù)據(jù)。

（1）利用全站儀進(jìn)行傾斜觀測。（2）利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程觀測。（3）利用GPS進(jìn)行水平方向的坐標(biāo)觀測。（4）結(jié)論。通過分析所得數(shù)據(jù)，對比每次觀測結(jié)果，得出巖移觀測結(jié)論。

4 結(jié)束語

通過對高壓線及鐵路路基的觀測，掌握了采區(qū)地表巖層移動的情況，通過上報(bào)集團(tuán)公司，不但對指導(dǎo)井下生產(chǎn)起到了一定的作用，也為采區(qū)地表安全生產(chǎn)活動及建設(shè)起到了一定的輔助作用。

作者簡介：趙東東（1979-），男，工程師，2009年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)測繪工程專業(yè)，現(xiàn)任鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司曉明礦工程地測大隊(duì)技術(shù)員。