观测站设计

XX煤矿地表观测站设计

一、 建立观测站的目的和任务：

观测获得大量的实测资料，然后对这些资料进行综合分析，找出地表移动与地质采矿条件的关系，掌握岩层及地表的移动规律，为“三下”采煤打下坚实可靠的基础。

二、 矿井自然概况：

地理位置与井田面积：XX矿矿区位于XX煤田南部，也是市区南部，在小鹤立河下游河床、河谷及东岸的丘陵地带。距XX市区约12公里，北部与XX矿交界；南部以XX矿交界；西部以XX为界，东部以XX为界，XX井田走向长4.6公里，倾斜宽4.6公里，面积21平方公里。井田中部地势低洼，标高在240米左右，地势为北高南低，东高西低，小鹤立河流经XX井田约6公里，河东岸建立了护河堤，堤高250.9米，河的洪水标高248.8米。 矿井开拓方式：矿井为立井多水平开拓方式。共分五个水平：一水平为+90水平，水平垂高157米，回风水平；二水平为-100水平，水平垂高200米；三水平为-300水平，水平垂高200米，生产水平；四水平为-500水平，水平垂高200米，延深水平；五水平为-700水平，水平垂高200米，待延深水平。大巷布置方式为：一水平是集石门，分层大巷布置。二水平运输大巷是分组大巷分区石门布置。三水平是集中大巷分区石门布置。

采煤方法和回采工艺：采煤方法为走向长壁倾斜分层金属网假顶全部垮落法，单一走向长壁全部垮落法。回采工艺有：综采、综放、高档、滑移支架放顶煤开采。

三、 设计要求：

假定选择一水平一个采区作为一个开采沉陷观测对象，该层煤厚度1.5m，采区走向长度1000m，倾斜长度150m（工作面长度）。设计一个地表移动观测站。移动角可以采用相同条件矿井的，也可以采用临近矿井的。

四、 设站所涉及的开采沉陷参数：

地表移动观测站设计所用的开采沉陷参数有：走向充分采动角ψ3、倾向

上山充分采动角ψ2、倾向下山充分采动角ψ1、走向移动角δ、倾向下山移动角β、倾向上山移动角γ，移动角修正值Δδ，Δβ，Δγ及最大下沉角θ。

参数值是根据临近矿井取值的，其中，走向移动角δ=78°， 倾向下山移动角β=δ-0.7α=78°-0.7×25°=60°30′， 倾向上山移动角γ=72°，

移动角修正值Δδ=Δγ=20°，Δβ=14°充分采动角（走向ψ3、倾向上山ψ2、倾向下山ψ1）ψ1=65°，ψ2=75°，ψ3=65°，最大下沉角：θ=90°-0.6α=75°。

五、 观测线的位置

1、 倾斜观测线的位置

如图所示，煤层厚度1.5m，煤层倾角α=25°，工作面上、下边界的开采深度分别为H1=157m，H2=94m，为了使倾斜观测线R1R3不受邻近开采的影响，并位于主断面上，则要求观测线R1R3到开切眼的距离D1应满足： D1≥max{(H0-h)cot(δ-Δδ)+hcotφ+ct,H0cotψ3+ct}，此处D1取100m 式中，H0——平均开采深度；

h——松散层厚度；

c——工作面推进速度；

t——观测站设计到第一次观测的时间间隔。

观测线R1R3到停采线之间的距离D2还需满足：D2≥H0cotψ3=33.6m

2、 走向观测线的位置

走向观测线离工作面下边界的距离D3为：D3=Lcosα-H0cotθ=327.6m

六、 观测线的长度

倾向观测站的长度S倾斜应为：

S倾斜=（H1-h）cot(β-Δβ)+(H2-h)cot(γ-Δγ)+2hcotφ+Lcosα+(2~4)S =424.1m 走向观测线的长度

S走向=2(H0-h)cot(δ-Δδ)+2hcotφ+L+(2~4)S 1321.8m

式中,S——控制点之间的点间距，一般为50m。

七、 工作点及控制点的埋设方法：

控制点埋设采用矿区内四等导线点埋设，工作测点采用一级导线点埋设。

观测线上的到点数目及其密度，主要取决于开采深度和设站的目的。布设一般是从移动盆地中央开始向两边的移动边界布置。工作测点要与表土层

牢固地固结在一起，一般是等间距布设。但为了较准确地确定移动盆地边界或最大下沉点的位置，也可在移动盆地边界附近或盆地中心部位适当加密测点。控制点应埋设在观测线的两端，每端不得少于2个。若只在一端设置控制点时，控制点不得少于3个。控制点与最外端工作测点的距离为50—100米。观测线和测点的设计位置确定以后，就可将它们展绘到观测站设计平面图上。

八、 矿区控制网的连测方法

1、 连接测量

目的：确定观测站某一个控制点的平面位置和高程，把观测站和矿区控制网联系起来，以确定井上下的对应关系。

时间：在观测站设置10-15天，在观测站地区被采动之前。

方法：据矿区控制点的分布和地形条件，用插点（边交会、角交会、边角交会）或设经纬仪导线的方法，首先测定某一控制点或交点的平面坐标和高程，其余的控制点用5”导线方法进行测定。

精度要求：平面：定向基点（点位误差小于7cm）；高程连测要求进行高程用三等水准，独立进行两次。 2、 全面观测

全面观测的内容：测定各测点的平面位置和高程，各测点间的距离，各测点偏离观测线方向为距离（称支距），记录地表原有的破坏状况，并作出素描。

时间：在采动前进行两次，地表移动稳定之后再进行一次。

要求：采前进行同一点高程差不得大于10mm，支距不得大于30cm，边长不得大于4mm，取平均值作为观测的原始数据，地表稳定的条件：6个月累计下沉小于30mm。同时，按实测数据，将各测点展绘到观测站设计平面图上，此图对以后的分析有实际意义。 3、 日常工作

所谓日常观测工作，指的是首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作，为判定地表是否巳开始移动，在回采工作面推进一定距离(相当于0.2—0.5平均开采深度Ho)后，在预计可能首先移动的地区，选择几

个工作测点，每隔几天进行一次水准测量(又称预测或巡视测量)，如果发现测点有下沉的趋势，即说明地表已经开始移动。在移动过程中，，要进行日常观测工作，即重复进行水准则量。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。

九、 经费估算

控制点及工作点的埋设所需的人工费、材料费、机械费 观测所需的人工费、测绘仪器的定额费用 测绘产品（主要包括图纸）等的费用

十、 成果整理

1．观测成果的内业整理计算

（1）记录本的检查。每一次观测完之后应首先对记录本进行全面的检查。 （2）计算各点的高程。要求进行平差计算得各点的高程。 （3）各工作点之间水平距离的计算。

2．各测点和各测点间的移动和变形的计算 （1）n点的下沉 （2）相邻点的倾斜 （3）n号点附近的曲率 （4）n号点的水平移动 （5）相邻点间的水平变形 （6）n号点的下沉速度

式中Wnm-1,Wnm——分别表示m-1次和m次观测时（即前、后两次观

测）n点的下沉值。 t——两次观测的间隔天数。