国电建投内蒙古能源有限公司 内蒙古鄂尔多斯 017209
摘要：为了获取可靠的观测成果，应根据开采工作面的空间位置和地表移动范围，确定地表移动观测站的空间位置和长度，选择测量仪器和测量方法，保证观测精度符合要求。通过计算地表移动变形参数，研究开采地表移动规律，为安全生产及矿山灾害预防提供依据。本文就国电建投内蒙古能源有限公司察哈素煤矿相邻工作面地表移动观测站的设计和测量方法进行了探讨。
关键词：移动观测站 地表移动变形 观测线 工作面
获取地表移动变形参数、研究地表移动变形规律的最可靠手段是建立地表移动观测站，进行实地周期性观测。为获取重复采动条件下准确可靠的地表移动变形参数及研究重复采动时地表移动变形规律，察哈素煤矿根据建立相邻2个工作面的地表移动观测站，通过观测线数据的采集、处理、分析和对比，获得该地质采矿条件下准确可靠的地表移动变形参数，为下一步的生产决策提供了服务。
一、工作面观测站设计
1.1设计所用参数的确定
由于察哈素煤矿31301首采工作面已开展过地表移动工作，因此对31303工作面进行观测站设计时，参照31301工作面的沉陷参数，取定各参数如下：走向移动角：δ=72°；上山移动角：γ=65°；下山移动角：β=72°；最大下沉角：θ=90°-0.5α；松散层移动角：φ=45°；煤层移动角修正值：Δγ=Δδ=Δβ=20°；煤层倾角：α=1°～3°。
1.2 平面位置设计原则及基本参数
一般而言，观测站平面位置设计内容主要包括走向观测线1条和倾向观测线1条，含布设位置、观测线长度和工作点间距。鉴于31303工作面在布设观测线时，受地形限制，我们在观测线设计时，设计两条半长走向观测线，一条半长走向观测线布设在31301工作面与31303工作面搭界处，一条半长走向观测线布设在距31303工作面停采线约400m处。
1.2.1设置走向观测线的方法
自开切眼向工作面推进方向，以角值δ－Δδ划线与基岩和松散层交接面相交，再从交点以φ角划线与地表相交于E点。E点便是不受邻区开采影响的点。在工作面停采线处，向工作面外侧用δ－Δδ角划线与基岩和松散层的交接面相交于一点，再从此交点用φ角划线交地表于点F。在FE方向上设走向观测线。要求走向观测线和倾斜观测线垂直、相交，并稍微超过交点一段距离（约2至3个测点间距）得G点（G点不得超过E点），FG便是走向观测线的工作长度。
1.2.2倾斜观测的长度在移动盆地主断面上的方法
自采区的上、下边界分别以
划线与基岩和松散层交接相交，再从交点以φ角划线交于地表A、B点，AB即为倾斜观测线的工作长度。
二、测量以及观测方法
2.1高程与平面控制测量
2.1.1 高程控制测量
察哈素煤矿31303工作面地面区域，采用水准测量的方法，依三等水准测量要求，对走向、倾向观测线进行了往返测量，依已知高程作为起算数据，确定测线控制点的高程。
2.1.2 平面控制测量
察哈素煤矿31303工作面平面控制测量采用RTK测量方法。
2.2地表移动观测站观测工作
地表移动观测的基本内容是：在采动过程中，定期、重复地测定观测线上各测点在不同时期内空间位置变化。地表移动观测工作可分为：观测站的连接测量，全面观测以及日常观测工作。
2.2.1连接测量
在观测站地表未受采动影响之前，测站埋设10～15天之后，即可进行连接测量来确定各个测点和开采工作面之间的相互位置关系。连接测量时，首先，是将观测站某一控制点和矿区控制网连测，确定平面位置和高程。然后，根据它来测定其余控制点的位置。
2.2.2全面观测
全面观测包括：各测点的平面位置和高程，各测点的距离、偏离方向的距离，记录地表原有的破坏状况并作出素描。
2.2.3日常观测工作
所谓日常观测工作，指的是首次与末次全面观测之间适当增加的测量工作。开采过程中，仍需要进行日常观测工作，即重复进行测量，重复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。每次观测应在满足等级要求的情况下，在尽可能短的时间内完成。
三、地表移动变形角值参数计算
通常用角值参数圈定移动盆地边界，所谓移动盆地边界角值参数主要是边界角、移动角、裂缝角和松散层移动角。
3.1边界角确定标准
在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为边界角。当有松散层存在时，应先从盆地边界点用松散层移动角，划线和基岩与松散层交接面相交，此交点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为边界角。
3.2移动角确定标准
在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上3个临界变形值中最外边的一个临界变形值点（实际观测数据中）至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角。当有松散层存在时，应从最外边的临界变形值点用松散层移动角划线和基岩与松散层交接面相交，此交点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角。
3.3对比31301面与31303面
31303工作面整体看来工作面为形状规则的矩形采区，属于薄表土层厚基岩地貌，地表沉陷变形等同于基岩的沉陷变形，且地表移动和变形在时间和空间上是连续的、渐变的，具有明显规律性，地表整体表现为均匀沉降。分析计算得到走向、倾向观测线的地表移动角值参数，对比31301面与31303面走向和倾向角值参数见表3.1。
表3.1 31301面与31303面走向和倾向角值参数对比
四、结束语
地表移动观测站的测量方法还有快速静态相对定位、准动态相对定位、RTK等，但是在精度和可靠性上，均有难以克服的缺憾，全站仪导线测量与几何水准联合作业仍然是目前优选。本文结合察哈素煤矿31301工作面与31303工作面走向和倾向移动角相差3.1°～7.6°，倾向方向上山边界角相差较大。由于31301工作面为首采面，31303工作面为第二个面，建议后续工作面岩移观测，参照31303工作面的沉陷参数，以便确定划定合理保安煤柱时应使用的角值参数。
参考文献：
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论文作者:马都
论文发表刊物:《建筑科技》2018年第1期
论文发表时间:2018/4/8
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