采區保護煤柱的調整對村莊的影響分析

孫宏志　張海濤

摘要：為了準確地確定工作測點在地表移動開始前的空間位置，在聯測之后，地表開始移動之前，進行全面觀測。內容包括：測定各測點的平面位置和工程，各測點間的距離，各測點偏離觀測方向的距離，記錄地表原有的破壞狀況，并作出素描。文章對采區保護煤柱的調整對村莊的影響進行了分析。

關鍵詞：全面觀測；GPS控制網；高程聯測；采區保護煤柱；地表移動 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD322 文章編號：1009-2374（2015）30-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.075

1 平面坐標的聯測

在井下未采動（或觀測點未受采動影響前），為了確定觀測站與開采工作面之間的相互位置關系，首選需要測定各控制點的坐標。本次控制測量采用衛星定位技術（GPS）進行觀測，本次測量E級GPS控制網聯測了I37和I40兩個高級控制點。

1.1 選點及埋石

GPS點位均按下列要求進行選擇及埋設：（1）點位的基礎應堅實穩定，易于長期保存，并應利于安全作業；（2）點位應便于安置設備和操作，視野開闊，便于發展下一級控制網；（3）點位應遠離大功率無線發射電源（電視臺、微波站等），其距離不得小于200m，并應遠離高壓輸電線路，其距離不得小于50m；（4）位于軟質地面上的點位，埋設15cm（頂面變長）×20cm（底面邊長）×50cm（高）的預制水泥樁，水泥樁的頂面中心設有直徑為1cm的鋼筋，鋼筋的中心鉗鑲有1mm銅芯（或刻上十字花）作為對點標志，埋設時水泥樁周圍的填充層必須夯實，并使其頂面與地面基本平齊。

1.2 野外觀測

實測時采用美國天寶廠生產的trimber4700雙頻GPS接收機進行測量，其限差要求見表1：

為了采集到高質量的GPS數據，在GPS網測量過程中，嚴格按照以下八點實施：（1）采用靜態相對定位模式；（2）作業組嚴格按照編制好的觀測計劃表進行作業調度，使用四臺trimble1700雙頻接收機，儀器標稱精度為±（5mm+1ppm×D），在作業過程中，對不合理的計劃進行了調整；（3）基線每個時段觀測時間≥60分鐘，有效觀測衛星數≥4，平均重復設計站數≥1.6，衛星幾何強度<6，衛星高度角≥15°；（4）天線架設高度距地面不小于1m，嚴格整平對中天線，天線高的測量在觀測前后各進行一次，測量值互差不大于3mm，取平均值作為最后天線高；（5）觀測進行時，不能有強電磁波或強震動的影響（手機、對講機或強噪音），作業所用汽車應停放在離天線50m以外的地方或停放在低于天線的地方，避免多路徑效應或汽車內收音機等的電磁波對觀測結果的影響；（6）觀測過程中，在遇到異常情況導致接收機關閉時，及時通知相應各站，并重新觀測該時段；（7）在每個測站上都記錄測站名、天線高、觀測月日、觀察者姓名、接收機和天線序號、開始觀測以及接受測量的時間等內容，測量手薄在現場暗作業完成記錄；（8）每天觀測接受后，及時將數據轉存到計算機硬、軟盤上，并對數據進行預處理，對數據質量進行初步評定，以此對第二天的工作計劃進行合理的安排和調整，并確保觀測數據不丟失。

GPS數據處理之前，仔細整理外業記錄手薄，按照觀察者初始信息如點名、時段號、觀測時間、布網情況定，分別對測區的觀測記錄連續編印頁碼并裝訂成冊；其他記錄亦分別裝訂成冊，以備數據處理之用。

1.3 數據處理

第一，E級GPS控制網的驗算和平差計算均使用利普GPS定位軟件；Lip3.3在微機上進行。外業觀測數據按《GPS規程》要求的項目進行全面檢查，各項檢核的限差如下：（1）同步環全長相對閉合差的限差≤10ppm；（2）異步環全長相對閉合差的限差ω≤2×δ（mm）；（3）復測基線長度較差的限差ωds≤2δ（mm），式中δ=（d為平均邊長，單位：km，n為獨立環中的邊數）。

第二，平差計算首選在“WGS-84坐標系”內進行無約束平差，然后在“1954年北京坐標系”內進行二維的約束平差，控制網采用選定的兩個點進行平面約束，其精度符號規范要求。

第三，控制精度。（1）基線項目：9，平均邊長：760.152m；（2）最長基線邊長：1095.41m；（3）最短基線邊長：88.322m；（4）最弱點位中誤差：0.004m；（5）最弱邊相對中誤差：1/588950。

2 高程聯測

由礦區已知點到觀測站高程控制點之間的水準測量，水準測量的精度不低于三等水準測量的要求。

2.1 三等水準網的布設

起始點為I37點，網中聯測了所有的GPS控制點，組成了1個附合水準線路。

2.2 三等水準網的觀測

使用日本Topcon廠生產DL-101C電子水準儀及條碼水準尺雙程觀測。觀測順序為后后前前，視距長度和施測精度均符合規范要求，見表2：

3 全面觀測

為了準確地確定工作測點在地表移動開始前的空間位置，在聯測之后，地表開始移動之前，進行全面觀測。內容包括：測定各測點的平面位置和工程，各測點間的距離，各測點偏離觀測方向的距離，記錄地表原有的破壞狀況，并作出素描。采動前的全面觀測，是為了測定各觀測點的原始位置，作為今后點位移動的參照。由于各條觀測線的控制點分別獨立進行兩次全面觀測，其時間間隔不超過為3天，兩次觀測的結果進行比較，取其平均值作為觀測站的原始數據。在地表移動變形期間進行了5次全面觀測。

工程測量：首選確認觀測站控制點沒有碰動，在其觀測值沒有變化的前提下，直接從觀測站開始進行水準測量。高程測量使用日本Topcon廠生產DL-101C電子水準儀及條碼水準尺雙程觀測。水準測量均符合到各端的控制點上構成水準網，利用程序進行水準網平差。

平面位置的測量：水平角觀測及距離測量按I級導線規范要求，采用日本Nikon生產的DTM830觀測兩個測回，允許閉合差±10。邊長觀測均觀測三次，其先為：每次測量結果較差不大于3mm。往返觀測同一邊長，其水平距離互差，不得大于1/10000。測距的同時測定氣壓及溫度。

實測數據表明，在開采沉陷過程中，沙土層因地下水位下降會產生附加的地表沉降變形。在地下水位降深較大及存在建筑物荷載作用的區域，這種附加變形將進一步加劇采動建筑物的破壞程度。并且松散層厚度占采深比例愈大，基巖所承受荷載越重，進而縮小了巖層的離層及膨脹系數，加大了地表的下沉。而厚松散層的下沉機理不同于基巖的下沉，主要是飽和沙土體在開采沉陷的固結變形作用引起的。

通過分析可知，松散層除隨著基巖的移動而移動，另外，由于松散層的流變和蠕變特性，本身也以流動的形式充填基巖下沉空間，因此傾角及松散厚度的對水平移動系數均較有較大影響。在煤層傾角不大的情況下，應著重考慮松散層厚度的影響。

參考文獻

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作者簡介：孫宏志（1977-），男，濟寧市金橋煤礦工程師，碩士，研究方向：生產調度。

（責任編輯：蔣建華）endprint