工作面开采沉陷观测设计说明书doc.docx
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工作面开采沉陷观测设计说明书doc
**煤业
***工作面开采沉陷观测设计说明书
生产技术科
二〇一三年六月九日
***工作面开采沉陷观测设计说明书
主持人
会审时间
会审地点
会审单位
签名
编制
审核
生产技术科
调度室
机电运输科
通防科
安全检查科
总工程师
会审意见
1.加强观测次数，提高观测精度。
2.对经两次观测，观测地点变化较大的及时下发隐患通知单。
***工作面开采沉陷观测设计说明书
一、进行地表移动观测的意义和任务
1.进行地表移动观测站的意义
《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第一章第十二条中规定：
煤炭开采必然伴随着发生围岩及地表移动和变形。
各矿区的围岩及地表移动规律及有关参数具有地区特征，获取和积累有关围岩及地表移动的科学数据，是煤矿企业工程技术和有关业务主管部门的职责。
每个矿区应有计划、有目的在开展上述科学试验与现场勘测，综合分析，求取参数，总结规律，用于解决本矿区的开采沉陷问题。
生产矿井必须解决好建筑物下、铁路下和水体下（简称“三下”）安全、合理地开采煤炭和留设保护煤柱，必须开展地表移动和岩层移动的观测工作，掌握地表和岩层移动的基本规律。
为此，拟在***工作面上方进行地表移动变形观测，研究开采引起的地表移动变化和破坏规律，以及地表移动与变形对地面建筑物的影响。
2.进行地表移动观测的任务
煤矿开采引起岩层和地表移动的过程非常复杂，是地质、水文、开采、地形等多种因素综合影响的结果。
通过进行地表移动观测可以获取并确定以下数据，并获取相关关系：
①分析特定采矿条件（如放顶煤开采方法）、地质条件与地表移动和变形的关系。
②地表在移动过程中的移动和变形特点及分布规律。
③地表移动和变形中的动态移动变化规律。
④移动稳定后地表移动和变形的分布及其主要参数，即移动角、裂缝角、边界角、最大下沉角、下沉系数、水平移动系数等。
⑤用实测的移动变形参数确定矿区范围内建筑物的受破坏程度，有效地减少建筑物下压煤量，合理确定工作面的尺寸，提高煤炭采出率。
二、进行地表移动变形观测所依据的规程规定
1.《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，煤炭工业管理局制定，2000年。
2.《煤矿测量规程》，煤炭工业管理局制定，1989年。
3.《工程测量规范》（GB50026-2007），中华人民共和国国家标准，2008年。
4.《煤矿安全规程》，国家煤矿安全监察局，2011年。
三、观测地点的地形地质条件
1.***工作面概况
***工作面位于*采区中部，东邻***采空区，西为*采区上部未采区，南邻*采区采空区，北为*采区回风下山保护煤柱。
工作面走向长230m，倾向宽150m，开采二1煤层，工作面上部煤层平均厚度4.5m，下部煤层平均厚度2m，煤层平均倾角17°。
工作面底板标高-170~-217m，平均开采深度360m。
2.地形条件
***工作面地面位于矿井中部，西距采一队宿舍楼28米，其他三面均为农田，地面标高169～189m。
3.地质条件
***工作面位于矿区中部，工作面沿煤层走向布置，煤层平均倾角17°。
工作面回采范围内无断层及陷落柱，对回采无影响。
四、观测设计布点方法
由矿井2级导线控制点为基站点，采用南方测绘仪器厂生产的NTS-350型全站仪进行测绘，由生产区向矿井采一队职工宿舍楼方向进行布点。
控制点及观测点均采用水泥钉直接钉在坚固的岩石地面及房屋上。
五、观测设计测点位置、间距、观测点及控制点数目
在***工作面塌陷区范围内，根据实际地形条件在采一队、采二队职工宿舍楼上布置观测点。
在塌陷区范围外，每50m~100m布置观测点、控制点，根据实际地形条件，观测点、控制点距离可适当调整（附图）。
***工作面观测设计布置示意图
点号
X
Y
Z
备注
1
基站点
2
基站点
CX1
观测点
CX2
观测点
CX3
观测点
CX4
观测点
CX5
观测点
CX6
观测点
CX7
观测点
CX8
观测点
CX10
观测点
CX11
观测点
CX12
观测点
CX13
观测点
CX14
观测点
CX15
观测点
CX16
观测点
CX17
观测点
CX18
观测点
CX19
观测点
CX20
观测点
CX21
观测点
CX22
观测点
CX23
观测点
CX24
观测点
CX25
观测点
六、观测内容及与控制网的连测方法、精度要求
1.地表移动观测的主要内容
地表移动观测点建立后即要进行观测，在工作面开采过程中，对工作面上部地表房屋进行沉陷观测，观测时间每10~15天进行一次。
2.地表移动观测的方法及精度要求
地表移动观测的基本内容是：
在采动过程中定期地、重复地测定观测线上各测点在不同时期内空间位置的变化情况。
地表移动观测的观测工作分为：
观测点的连接测量、全面观测、地表破坏的测定和编录。
在观测点埋好后，进行观测。
观测工作包括下列内容：
①连接测量
为了确定观测站与开采工作面之间的相互位置关系，应在观测站的所有控制点与矿区控制网之间进行测量，以确定控制点的平面位置和高程。
控制点联测
在观测区域内稳定地点布设控制点联系观测，测量方法为全站仪观测方法。
②全面观测
为了准确地确定工作测点在地表移动开始前的空间位置，在与矿区控制网联测后，地表开始移动之前，应对地表观测站的全部测点独立进行两次全面观测，两次观测的时间间隔不超过5天。
全面观测的内容，包括测定各测点的平面位置和高程等。
独立进行的两次全面观测，两次测得的同一点高程差不大于10mm、同一边的长度差不大于10mm，取平均值作为观测站的原始观测（又称为初次观测）数据。
同时，按实测数据将各测点展绘到观测站设计平面图上。
③日常观测工作
日常观测工作，指的是在移动过程中测定监测点位置的测量工作。
在回采工作面推进一定距离后，在预计可能首先移动的地区，选择几个建筑物开裂处，用钢尺每隔7天进行一次测定，观测变形量。
如果发现变形超过5mm时，要对其进行全站仪观测。
重复测量的时间间隔，视地表下沉的速度而定，一般每隔10~15天观测一次。
在移动变形较大阶段，应增加观测次数，每5~10天观测一次。
在采动过程中，不仅要及时地记录和描述地表出现的裂缝位置、宽度的变化，塌陷的形态和时间，并及时上图，还要记载每次观测时工作面开采的相应位置、实际采出厚度、工作面推进速度、顶板陷落情况、煤层产状、地质构造、水文条件等有关情况。
为了保证所获得观测资料的准确性，观测站的各项观测应在尽量短的时间内完成，特别是在移动活跃阶段，观测应在一天内完成。
在观测过程中，应定期监测控制点的变化，如发现控制点发生位移，应把控制点作为观测点与其他观测点一起进行监测。
而另行布置控制点。
七、观测成果
1.观测成果的检查和计算
①每次观测后应及时进行检查。
如发现粗差或超限，应及时重测，直到全部观测数据符合要求为止。
②各点高程计算时先进行平差，然后计算高程，并将所得的各点的高程填入综合计算表中。
2.移动和变形计算
观测数据经过整理改正后，便可计算测线上各测点和各测点间移动和变形。
移动和变形主要包括：
各点的下沉和水平移动，相邻两测点间的水平变形。
每次观测之后均应及时地进行移动和变形计算，计算数字的取位、地表移动、变形综合成果整理如下表。
地表移动和变形计算计算数字的取位
名称
下沉
W（mm）
水平移动U（mm）
倾斜I（mm/m）
水平变形E（mm/m）
曲率
K（10-3）
横向水平移动U′（mm）
下沉速度
V（mm/d）
取位
1
1
0.1
0.1
0.01
1
0.1
地表移动、变形综合成果整理
测
点
编
号
标高
下沉mm
下沉差
mm
倾斜mm/m
倾斜变化mm/m
曲率
10-3
线段
线段长（m）
水平变形
水平移动mm
第一次观测
第n次观测
第一次观测
第n次观测
绝对值mm
相对值
mm
3.绘图工作
根据每次观测的计算结果绘制变化曲线图，由这种曲线图能够清楚地看出沿观测线的地表移动和变形的分布特征及其发展过程。
在观测平面图上应表示出：
测点的实际位置、地形、地物、每次观测时的工作面位置、采界、地表裂缝、塌陷坑的形态及出现日期。
4.观测成果整理
观测站的实测资料经过处理后，需求得下列成果：
①地表移动盆地的范围、形状、大小。
②地表移动的移动形态和变形分布及特征，移动和变形最大值的位置。
③地表移动过程中，地表移动速度的变化以及与工作面的相应关系。
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