矿山开采沉陷观测

第六章矿山开采沉陷规律及观测站设计开采沉陷规律：地下开采引起的地表移动变形的大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系岩层移动分区三个移动特征区：Ⅰ—充分采动区（减压区COD）；Ⅱ、Ⅱ’—最大弯曲区；Ⅲ、Ⅲ’—岩石压缩区（支承压力区）GKMC、HLND岩层移动和破坏的形式（1）弯曲（2）垮落（冒落）（3）滚动（垮落岩石的下滑）（4）片帮（挤出）（5）岩石沿层面的滑移（6）底板岩层的隆起岩层移动和破坏形成的“三带”根据岩层移动破坏的不同，把采动岩层分为三个部分，即岩层移动的“三带”：1）垮落带Ⅰ；2）裂缝带Ⅱ；3）弯曲带Ⅲ；在水体上采煤时，将采动岩体底板也分为三带：1）底板采动破坏带；2）底板阻水带；3）底板承压水导升带1、垮落带指工作面开采达到一定宽度时引起上覆岩层顶板垮落的岩层移动区域垮落带内岩层破坏特点是：（1）分区性：不规则垮落带和规则垮落带（2）碎胀性，碎胀系数值恒大于1，一般在1.5～1.80之间。

（3）可压缩性（4）垮落带高度主要取决于采出厚度和上覆岩层的碎胀系数、岩性等，通常为采出厚度的3～5倍2、裂缝带在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂缝带特征：（1）岩体内裂隙多，但仍保持层状结构（2）导水裂隙带高度与岩性密切相关3、弯曲带指裂缝带以上至地表的区域特点：1）保持整体性和层状结构，隔水性能好2）移动过程连续而有规律，不存在或极少存在离层裂缝3）在竖直面内，各部分的移动值相差很小4）当开采深度大时，H弯＞＞H裂地表移动：指地下采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表，使地表产生移动与变形，在矿山开采沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动分为两种形式：（1）连续的移动与变形；（2）非连续的破坏地表移动主要的三种形式：（1）地表移动盆地当地下开采达到一定范围后，开采影响波及到地表，受波及影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区范围大得多的沉陷区域，称为地表移动盆地（2）裂缝及台阶（3）塌陷坑下沉：地表移动向量的垂直分量称为下沉，用w表示水平移动：地表移动向量的水平分量称为水平移动，用u表示充分采动：使地表下沉值达到该地质采矿技术条件下应有的最大值的采空区面积为临界开采面积，此时的地表采动影响称为充分采动非充分采动:当采空区尺寸小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时，地表最大下沉值未达到该地质采矿条件下应有的最大值，称这种采动程度为非充分采动超充分采动：当地表达到充分采动后，开采工作面继续推进时，地表酱油多个点的下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值，此时的采动称为超充分采动地表移动盆地的特征特征：移动范围大于采空区范围；形状与倾角有关移动盆地的分区1）中间区；2）内边缘区（压缩区）；3）外边缘区（拉伸）拐点：内外边缘区的分界点称为或下沉曲线的凹凸变化点地表移动盆地的主断面通过地表移动盆地最大下沉点所作的沿煤层走向和倾向的垂直断面称为地表移动盆地主断面当地表非充分采动或者充分采动时，沿一个方向的主断面只有一个；当地表达到超充分采动时，垂直于充分采动方向的主断面有无数个地表移动盆地主断面具有以下特征：（1）在主断面上地表移动盆地的范围最大（2）在主断面上地表移动最充分，移动量最大（3）在主断面上，不存在垂直于主断面方向的水平移动描述地表移动盆地内移动和变形的主要指标：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形地表移动盆地主要角量参数描述地表移动盆地形态和范围的角量参数主要是边界角、移动角、裂缝角、充分采动角和最大下沉角（1)边界角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（下沉为10mm）至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为边界角走向δ0、下山β0、上山γ0、急倾斜矿层底板λ0以下沉10mm作为移动盆地最外边界点，以这些点圈定的边界称为移动盆地最外边界（2)移动角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三个临界变形中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为移动角走向δ、下山β、上山γ、急倾斜矿层底板λ，表土移动角用φ表示，φ与α无关对建筑物有影响的变形主要有：倾斜、曲率、水平变形临界变形值：不需要维修能保证建筑物正常使用所允许的地表最大变形值称为临界变形值（3)裂缝角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，移动盆地最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为裂缝角走向δ〃、下山β〃、上山γ〃、急倾斜矿层底板λ〃（4)充分采动角在充分采动条件下，在地表移动盆地主断面上，移动盆地平底的边缘在地表水平线上的投影点和同侧采空区边界的连线与煤层在采空区一侧的夹角称为充分采动角走向ψ3、下山ψ1、上山ψ2（5)最大下沉角在倾斜主断面上，由采空区的中点和地表移动盆地最大下沉点（非充分或充分采动）或地表移动盆地平底中心点（超充分采动）在地表水平上投影点的连线与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角，用θ表示（观测站：开采进行之前，在开采影响范围内的地表，按照一定要求设置的一系列互相联系的观测点观测站的任务(1)研究地质采矿条件与移动变形的关系，获得开采沉陷参数与地质采矿条件的关系(2)获得地表与岩层内部的移动变形规律(3)获得移动变形与建筑物破坏关系，确定临界变形值(4)获得岩体内部破坏规律观测站设计的原则①观测线应布设在地表移动盆地的主断面上②设站地区在观测期间不受邻近开采的影响③观测线的长度要大于地表移动盆地的范围④观测线上的测点应有一定的密度⑤观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。

煤矿地表沉陷观测总结汇报煤矿地表沉陷观测总结汇报一、引言地表沉陷是指由于地下采矿活动引起的矿井采空区塌陷及地下水排减引起的地下空洞塌陷等地表塌陷现象。

煤矿地表沉陷观测对于评估矿井开采对周围地表的影响、保证矿区安全运营具有重要意义。

本文旨在总结煤矿地表沉陷观测方法、观测数据分析以及应对措施等方面的内容，为相关单位提供参考。

二、地表沉陷观测方法1. 平面控制网的布设：根据煤矿地质构造特征和地表沉陷的预测范围，设置适宜数量的控制点。

采用全站仪或者GNSS测量设备，进行高程、平面坐标的观测。

2. 光电测距法观测：通过设置基准点，利用光电测距仪对地表沉陷区域进行定位和测量，实时监测地表沉陷的形变。

3. 区域性监测：通过遥感影像监测、航空摄影和卫星测量等手段，对煤矿开采区域进行整体观测，以获取更全面、更准确的地表沉陷信息。

三、地表沉陷观测数据分析1. 形变分析：通过连续观测，获得地表沉陷带的形变信息。

对观测数据进行分析和处理，得到地表沉陷带的变形、速度和趋势等信息。

2. 数值模拟：将观测数据输入地表沉陷模拟模型，通过数值计算方法模拟地表沉陷的过程和变化规律，为地表沉陷预测提供依据。

3. 数据可视化：利用地理信息系统（GIS）等软件，将观测数据和模拟结果进行整合和可视化展示，直观地反映煤矿地表沉陷的分布和变化情况，为决策提供参考。

四、煤矿地表沉陷预警及应对措施1. 预警系统建设：基于地表沉陷观测数据和预测模型，建立煤矿地表沉陷预警系统，通过监测数据的实时更新和分析，提前预警煤矿地表沉陷风险，为矿区运营提供保障。

2. 灾害应急措施：针对地表沉陷带和重要建筑物等敏感区域，制定灾害应急预案，明确应对措施和责任分工，保障人员和财产的安全。

3. 煤矸石填埋治理：对于已形成的地表沉陷区域，采用煤矸石填埋等治理措施，填平凹陷区域，从而恢复地表的平整。

4. 重点区域监控：针对地表沉陷区域的重点区域，持续进行监控和观测，及时发现地表沉陷带的变化，采取相应措施防止灾害发生。

矿山开采过程中地面沉降监测与防控在当今的工业发展中，矿山开采是获取各类矿产资源的重要手段。

然而，这一过程往往伴随着一系列环境和地质问题，其中地面沉降便是一个不容忽视的严峻挑战。

地面沉降不仅会对周边的生态环境造成破坏，还可能威胁到人民的生命财产安全以及社会的可持续发展。

因此，对矿山开采过程中的地面沉降进行有效的监测与防控具有极其重要的意义。

矿山开采导致地面沉降的原因是多方面的。

首先，大规模的地下开采活动会破坏原有的地质结构和岩石力学平衡。

当大量的矿石被采掘出来后，地下形成了巨大的空洞，上方的岩层失去了支撑，从而在重力作用下逐渐下沉。

其次，地下水的过度抽取也是一个重要因素。

在矿山开采中，为了降低地下水位、方便开采作业，常常会大量抽取地下水。

这会导致含水层的水压下降，土层压缩，进而引发地面沉降。

此外，开采过程中的爆破、挖掘等活动产生的震动和应力变化，也会加速岩层的变形和地面的沉降。

为了及时掌握地面沉降的情况，有效的监测手段必不可少。

目前，常用的监测方法包括水准测量、GPS 测量、InSAR 技术等。

水准测量是一种传统但可靠的方法，通过定期测量地面上不同点的高程变化来监测沉降情况。

然而，这种方法工作量大，效率较低。

GPS 测量则具有高精度、全天候、自动化等优点，可以实时获取监测点的三维坐标变化，但其成本相对较高。

InSAR 技术是一种新兴的遥感监测手段，通过对不同时期的雷达影像进行处理和分析，能够大面积、高精度地监测地面沉降，但其在复杂地形和植被覆盖地区的应用受到一定限制。

在实际的监测工作中，通常会根据具体情况选择一种或多种监测方法相结合，以达到最佳的监测效果。

例如，在沉降范围较大、地形较为平坦的区域，可以采用 InSAR 技术进行初步监测，发现异常区域后再利用水准测量或 GPS 测量进行详细监测。

同时，为了保证监测数据的准确性和可靠性，还需要建立完善的监测网络和质量控制体系。

监测点的布置应具有代表性和均匀性，能够覆盖整个开采区域和可能受到影响的周边区域。

矿山开采地面沉降观测技术的应用策略摘要：矿山开采对地面的影响是一个长期而复杂的过程，地面沉降是其中一个重要的影响因素。

为了监测和预测矿山开采地面沉降，需要采用适合的监测技术。

本文介绍了目前常用的矿山开采地面沉降观测技术，包括全站仪、GNSS、测斜仪、水准仪等，分析了各种技术的优缺点，提出了技术选择和监测点选取的原则。

同时，本文还提出了数据处理和分析的原则，以提高监测精度和效率，为矿山开采提供科学依据。

本文的研究成果对于矿山开采地面沉降监测和预测具有重要的意义，对于相关从业人员具有一定的参考价值。

关键词：矿山开采；地面沉降；观测技术；应用策略矿山开采是一项非常复杂的活动，其对周围环境产生的影响不仅包括空气、水质和土壤等方面，也包括地面沉降等地质灾害问题。

在矿山开采过程中，地面沉降会导致建筑物、道路、桥梁等结构物的沉降，增加了这些结构物的维护成本和安全风险，同时也会对地下水系统、地质构造等方面产生影响。

因此，矿山管理人员需要重视地面沉降问题，并采取相应的措施进行监测和预测，以保障矿山开采的安全和可持续发展。

目前，常用的矿山开采地面沉降观测技术包括全站仪观测法、GNSS观测法、水准仪观测法、测斜仪观测法等。

这些技术各有优缺点，应根据实际情况选择合适的技术进行监测。

本文将对这些技术进行分析比较，并提出应用策略，以期为矿山管理人员提供参考。

1常用矿山开采地面沉降观测技术1.1 全站仪观测法：全站仪是一种高精度的测量仪器，通过测量目标点与全站仪位置之间的水平角、垂直角和斜距距离，再结合三角测量原理计算目标点的坐标值。

全站仪观测法适用于矿山地面沉降监测的场合，具有测量精度高、操作简便、测量范围广等优点。

但是，全站仪观测法需要在地面上设置多个测量点，且需要较长的观测时间，因此其适用于小范围的地面沉降监测。

1.2 GNSS观测法：GNSS是全球卫星导航系统的统称，包括GPS、GLONASS、Galileo等系统。

***煤业有限公司煤矿关于矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案编制：审核：矿长：编制单位：××煤矿地测科20XX年1月会审意见1、会审日期：2、会审意见会审单位及人员签字：矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案说明：为了获得工作面最煤矿可靠的地表移动参数，掌握该工作面地质采矿条件下的地表移动规律，我矿建立了工作面地表移动观测站，进行工作面地表移动的观测和研究工作。

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+1653m井口沿冲沟上方及65#、61#、60#、59#煤层在此段地表采空区。

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、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。