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贵州煤电1013工作面地表移动观测站设计

贵州煤电1013工作面的地表移动观测站设计方案，旨在通过科学、系统的监测手段来全面掌握煤矿开采过程中地表的动态变化情况。该观测站的设计主要针对煤炭开采对周边地质环境的影响进行重点研究，以确保安全生产和环境保护之间的平衡。

方案设计的核心内容包括：

1.监测点布局：根据工作面的实际分布及地质条件，在适当的位置设立多个地面观测点，形成全面覆盖的工作面地表移动观测网络。通过合理规划j20j151 聚苯模块保温系统建筑构造，保证了对开采区域及其周围影响范围的地表沉降、位移等关键参数进行全面的监控。

2.监测技术与设备选择：采用现代先进的测量技术和仪器进行数据采集和分析处理，包括但不限于GPS测量技术、倾斜仪、激光扫描仪等，确保数据精确度和可靠性。同时，还考虑到了无人值守自动观测站的应用可能性，提高工作效率并降低人力成本。

3.数据分析与预警机制建立：通过对收集到的数据进行综合分析，识别潜在的地表移动风险，并结合地质灾害预报技术，构建起一套完善的风险评估及早期预警体系。一旦发现异常情况将及时发出警报，为采取相应措施提供依据。

4.环境保护与生态恢复考量：在监测过程中充分考虑到对生态环境的影响，在实现开采目标的同时注重保护当地自然景观和生物多样性，提出合理的矿区复垦规划方案。

综上所述，贵州煤电1013工作面的地表移动观测站设计是一个集成了多种先进技术的综合性项目，不仅能够有效提高煤炭资源开发的安全性和效率，同时也为生态环境保护提供了坚实的数据支持。

（5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m以下。

由于该观测站为五沟煤矿第一个观测站，角量参数的选定只能参照邻近相似地质采矿条件矿区地表移动观测站成果资料。

徐州西部矿区的角度参数为：

由淮北矿区地表移动规律研究报告中经验公式可得:

其中 ——松散层移动角；

、——上、下山移动角；

——松散层厚度；

——回采工作面平均开采深度。

3） 观测线位置的确定

根据观测站设计原则，在1013工作面上方地表布置两条观测线。A号观测线位于工作面下山边界43m，B号观测线位于距离开切眼325m的采空区上方，详见图1、2。

图1 A号观测线断面图

图2 B号观测线断面图

观测站平面位置设计见附图。

4） 观测线长度的确定

根据《煤矿测量试行规程》第217条规定，调整、、取。以剖面法求得A号和B号观测线长度分别为1610m和1095.5m，共计2705.5m ，如图1所示。

A号观测线长度按下式计算：

式中—工作面走向长度；

—为走向移动角的修正值。

同理可得B号观测线的长度：

式中、—分别为上、下山移动角的修正值；

、—分别为采区下边界和上边界的开采深度。

3 控制点及工作测点的个数和埋设方法

1) 控制点及工作测点数

按《煤矿测量试行规范》规定，测点间距为25m，控制点间距为50m，由观测线长度计算得各测线控制点和工作测点的个数，见表1。

表1 控制点和工作测点个数

2） 控制点和工作测点结构

所有控制点和工作测点全部为混凝土予制桩，钢筋露出水泥桩的高度为5mm,如图2和图3。

（1）埋设控制点应用全站仪根据施工测量要求按设计坐标在实地标定其位置，工作测点用全站仪标定，尽量使其中心位于同一方向线上，用木桩做标志；

图2 控制点图 图3 工作测点图

（2）挖坑前先把点位引到1米外的四个临时十字桩上，在所标定位置挖一直径为0.5m左右，控制点坑深为0.7m以上、工作测点坑深为0.5m以上的坑，坑底捣实，先铺一层0.1米厚的混凝土后放置予制桩，并用混凝土固定工作测点及控制点周围，固定高度分别为0.3m和0.5m；由十字桩拉线指示测点位置，控制点的偏心不要大于1cm，工作测点偏心不要大于5cm。观测线上为三个控制点时，先埋设两端点，然后用全站仪标埋中间控制点；

（3）在整个观测期间必须采取有效措施对控制点和工作测点严加保护，如有破坏应及时补埋；

（4）部分控制点和工作测点标定坐标见表2；

（5）观测站各控制点和工作测点的埋设工作应于5月10日前完成。

表2 控制点和工作点坐标

4 观测项目、方法、精度和时间

控制点的平面位置采用D级GPS或全站仪导线控制，点位误差不得大于7mm。全站仪导线布置如图4所示。

图 4 连接测量平面图

由D013、D016点分别向观测线控制点引测三等水准，形成附合水准网，如图5所示。

图 5 连接测量水准网图

观测站连接测量成果的内业数据处理方法和常规方法一样，最终求出观测站各控制点的平面坐标和高程。野外数据采集工作包括全面观测和加密水准测量两大部分，内业均采用严密平差进行数据处理。

在观测站未受开采影响之前，独立进行两次全面观测。两次测得同一点的高程差值小于10mm，同一边长的长度差小于4mm，取两者平均值作为原始数据。

高程测量直接从观测站控制点开始，按三等水准测量的精度要求进行，观测工作测点时，可使一些测点作为中间点，但视线不宜超过50m（即不超过3个中间点）。若观测站两端有控制点，可进行附合水准测量；若只在一端有控制点，则需进行往返水准测量（或闭合水准测量）。

平面测量采用全站仪导线，正倒镜往返观测，直接测定出各测点的平面位置和高程，通过平面坐标反演，确定出各测点的支距和相邻测点之间在观测线方向的水平距离。

在首次和末次全面观测之间适当加密水准测量次数，为判定地表是否开始移动，在回采工作面推进一定距离(相当于0.1～0.5平均开采深度，即工作面回采38m),在预计可能首先移动的地表，选择若干个工作测点，每星期进行一次水准测量。重复水准测量的时间间隔，视地表下沉的速度而定，一般是每隔1～3个月观测一次。在移动的活跃阶段，还应在下沉较大的区段，增加水准观测次数。

观测站的各项观测，一般情况下可参照表3的程序进行。为了保证所获得观测资料的准确性，每次观测应在尽量短的时间内完成，特别是在移动活跃阶段，水准测量必须在一天内完成，并力争做到高程测量和平面测量同时进行。

注：地表移动稳定后指6个月内地表各点的下沉值均小于30mm

4) 地表裂隙调查及井下工作面测量

调查记录产生裂缝的日期、位置、长、宽、深及其变化过程，并拍摄图片。

在每次地表移动观测的同时，应在井下测定工作面的推进位置、采厚和采高等采煤状况，并每周测定一次实际回采上限的位置。

地表移动观测站的观测成果预处理，必须在外业成果无误的基础上进行。观测数据的处理工作包括计算和绘图两部分。

为了确保观测成果的正确性，在进行内业数据处理之前，应对野外观测成果再次检查，然后进行各种改正数的计算和严密平差计算。

(1) 观测数据的预处理

观测数据预处理主要是计算各测点的高程、相邻两测点在观测线方向的水平距离，然后计算各测点的移动和变形值及下沉速度等。

对于全站仪而言，观测数据的处理除须加入气象改正和斜距改正之外，其余的计算和常规方法相同。有关气象改正和斜距改正的具体计算方法参看全站仪使用说明书。

(2) 移动和变形计算

观测数据经过预处理之后，便可计算观测线上各测点和各测点间的移动和变形值。移动和变形计算主要包括：各测点的下沉和水平移动，相邻两测点间的倾斜和水平变形，相邻两线段（或相邻三点）的曲率变形，观测点的下沉速度等。各移动和变形计算公式如下：

式中 —号点的下沉值；

、—分别为首次和次观测时号点的高程。

式中 —号点至号点的水平距离；

、—分别表示号点和号点的下沉量。

==， mm/m或/m

式中 —号点的水平移动；

、—分别表示次观测时和首次观测时号点至观测线控制点间的水平距离dt5169-2002水工混凝土钢筋施工规范，用点间距累加求得。

⑤ 号点至+1号点间的水平变形

式中 、—分别表示+1号点至号点在首次观测时和次观测时的水平距离。

—两次观测的间隔天数。

⑦ 号点的横向水平移动

gb∕t 50132-2014 工程结构设计通用符号标准式中 、—分别表示第次观测和首次观测时号点的支距值。

横向水平移动是垂直于观测线方向的水平移动，计算时需注意正、负号。

每次观测结束之后应及时进行移动和变形计算，计算数字的取位见表4。