采動影響范圍高速公路變形觀測

摘要：綦萬高速公路在萬盛平山穿越南桐煤礦北翼地表，按照井下開采變形預計，會影響公路的質量。文章對受煤礦采動影響范圍內的地表移動變形情況進行觀測，通過對觀測站數據的處理、分析，及時掌握井下開采對高速公路的變形影響情況，指導損害維修和安全生產。

關鍵詞：采動影響范圍；高速公路；沉降觀測；監測網點；變形觀測 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD854 文章編號：1009-2374（2016）33-0081-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.041

1 概述

綦萬高速公路在萬盛平山穿越南桐煤礦北翼地表，按照井下開采變形預計，會影響到K26～K29.5段，影響長度約3000m。為了既充分采出煤炭資源，延長礦井服務年限，又有效監控地表建構筑物動態變形情況，采取相應保護措施，做到安全回采，擬在南桐煤礦北翼段建立地表移動觀測站，收集地表移動變形資料，指導損害維修和安全生產。在保護煤柱回采過程中對綦萬高速公路進行變形監測，以及時掌握地下開采過程中綦萬高速公路的變形情況。

2 監測作業技術路線和流程

本監測項目的變形監測工作流程主要包括以下5個階段：資料收集；變形監測高程基準網及監測網觀測路線設計；高程基準點及工作基點、變形點的選埋；實地觀測；數據處理、分析匯總。

2.1 資料收集

從南桐礦業有限公司及南桐煤礦收集該區域有關地質、測量技術工作的成果報告，井上下對照圖以及控制點成果資料。

2.2 變形監測高程基準網及監測網觀測路線設計

在收集到相關資料的基礎上，合理地在圖紙上布置基準網、監測網形式，水準測量觀測路線，編制出基準網、監測網及觀測路線的設計方案。

2.3 高程基準點及工作基點、變形點的選埋

根據圖紙上設計的基準點及工作基點、變形點位置，通過實地進行優化，確定點的實地位置，按照埋設的相應規格標準，埋設基準點及工作基點、變形點。

2.4 實地觀測

按照各項作業及限差要求，實地觀測布設的水準網和監測點。

2.5 數據處理、分析匯總

每完成一個周期的監測后，對實地觀測獲得的數據進行整理、計算、分析，并和以往觀測數據進行對比分析，初步得出監測結論，編寫相應的變形監測技術報告并上報。

3 監測網點布設

3.1 基準點

根據地下采煤對地表變形影響范圍的預計及現場踏勘情況在采動影響范圍外側埋設的D級GPS點各3個，作為變形監測的平面控制點。埋設高程點BM1作為沉降觀測的水準基點。

3.2 工作基點

本項目中工作基點主要沿綦萬高速路兩側及山上的穩定位置埋設，共埋設13個點作為工作基點。

3.3 變形觀測點

根據高速公路與礦井對應關系，影響范圍內其長度約為3000m，觀測線布置在公路兩側，在護欄內側路面對稱布置，工作點間距取50m，共135個工作點。

3.4 測點結構及埋設方法

工作點的埋設要求：綦萬高速公路觀測線在標定的位置，用5～10cm長的水泥釘釘入高速路路面。

觀測站基準點根據地下采煤對地表變形影響范圍的預計及現場踏勘情況決定在采動影響范圍外各設3點，在選定點位挖60cm深、直徑30cm的坑，以混凝土灌注，中間用直徑為16～20mm的鐵樁作標志，并鉆2～4mm深、直徑1mm左右的孔，作為標志中心。水準基點標志頂端加工成球面。

4 觀測站的實際觀測

在監測過程中，認真執行技術設計書及有關規范的技術要求。固定觀測班組人員，使用相同的測量儀器和設備，在基本相同的環境和條件下，采用同一觀測路線和作業方法。

4.1 觀測儀器

瑞士徠佧TC-702全站儀1臺，徠卡DNA03數字水準儀一臺套（配合徠卡專用數字水準尺）。

4.2 觀測頻次

本觀測站觀測周期為每3個月1次。首次觀測連續觀測2次。

4.3 坐標系統

測量平面系統采用1954北京坐標系（1.5度帶）；高程系統采用1956黃海高程系。

4.4 觀測方法

4.4.1 平面位置觀測方法?？刂泣c聯系測量按D級GPS網要求觀測。觀測站各工作點埋設穩定后進行首次全面測量。以綦萬高速路兩端穩定區域設置的基準點D級GPS點作為起始點，沿綦萬高速路，兼顧主盆地觀測站敷設Ⅰ級附合導線網，按導線或極坐標測量方法施測綦萬高速公路工作點的平面坐標。

4.4.2 沉降觀測水準測量施測方法。沉降觀測采用徠卡DNA03電子水準儀（標稱精度每公里偶然中誤差MΔ≤0.3mm），以埋設的水準點BMO點作為高程基準點，BM0點的GPS擬合高程為水準測量起算數據。采用往返測或單程雙測站方式線路測量，聯測變形監測區域的工作基點。水準尺應配置標準的尺撐，確保立尺質量。本次所測高程值與上次所測高程值相比較，差值即為本次沉降值，本次所測高程值與初始高程值相比較，差值即為累計沉降值。然后根據建筑物各觀測點累計沉降值，對建筑物的不均勻沉降進行判斷，并結合同一建筑物上兩點沉降差及水平距離，判斷該方向上其傾斜程度。

通過首次觀測明確各工作基點（Ⅰ級導線點）所觀測的工作點，后按此觀測線路進行觀測，不得隨意變更。

5 監測數據的處理和分析

5.1 觀測結果數據處理

在監測過程中，我公司認真執行了技術設計書及有關規范的技術要求。固定觀測班組人員，使用相同的測量儀器和設備，在基本相同的環境和條件下，采用同一觀測路線和作業方法，采用統一的平差計算軟件及平差參數進行內業計算。計算軟件為北京清華山維公司的NASEW2008平差軟件。計算成果包括觀測數據、成果表，截止至2014年12月完成最后一次觀測（即第29次

觀測）。

5.2 觀測結果分析

采用統一的平差計算軟件及平差參數進行內業計算，計算軟件為北京清華山維公司的NASEW2008平差軟件。同時繪制沉降觀測沉降展開圖，以便直觀地反映綦萬高速公路變形情況及發展趨勢。根據最近5年的觀測的結果分析比較如下：

沉降量最小的觀測點為G127，沉降量為

-0.100mm，沉降量最大的觀測點為G23，沉降量為178.400mm，平均沉降量為34.770mm；速率最小的觀測點為G127，速率為0.000mm/d，速率最大的觀測點為G23，累計速率量為0.070mm/d，累計平均速率量為0.014mm/d。相鄰兩點沉降差最大點為G22至G23，沉降差為72.2mm，傾斜度最大點為G64至G65，傾斜度為2.419‰。

目前百日沉降觀測結果：日平均沉降量為0.028mm/d。

從累計沉降速度分析觀測點沉降速度基本上都小于0.04mm/d，從相鄰次沉降速度分析存在以下區域：G39至G135區域，沉降速度基本在0.03mm/d以下，累計沉降速度均在0.01mm/d左右，說明該區域基本趨于穩定；G1至G38區域本次沉降速度在0.04～0.23mm/d之間，特別是綦南變電站旁邊的G23點沉降速度達到0.204mm/d，沉降變化較為顯著，說明該區域仍處在不穩定狀態，左、右道存在不均勻沉降。

綜上分析認為，該觀測站仍需繼續觀測，G1至G38段需重點關注。

綦萬高速公路地表移動觀測站沉降展開圖如圖1所示：

6 結語

截至2014年12月，根據南桐煤礦北翼綦萬高速路觀測站2007年12月至2014年12月的29次觀測資料及數據分析，可以得出以下結論：（1）變形觀測點G1至G16段：位于南桐煤礦北翼7503采區東側，即綦萬高速萬盛隧道洞口至綦南變電站區域。根據觀測成果數據顯示，采煤對變形觀測點G1至G16段建筑物產生了影響，但整體表現仍處于穩定狀態；（2）變形觀測點G17至G35段：位于南桐煤礦北翼7503采區及7505采區東側，即綦南變電站附近區域。根據觀測成果數據顯示，該段變形觀測點G19、G21、G22、G23、G24、G25、G27的累計沉降量均超過了100.000mm。可以判定變形觀測點G17至G35段的高速公路處于沉降狀態，南桐煤礦的開采對該區域產生了明顯的影響；（3）變形觀測點G36至G62段：位于南桐煤礦北翼7507采區及7509采區東側，即綦南變電站至平山收費站區域。根據觀測成果數據顯示，變形觀測點G36至G62段未出現明顯沉降變形；（4）變形觀測點G63至G117段：位于南桐煤礦北翼7509、6509采區東側及6511采區上部，即平山收費站至溫泉大橋方向區域。根據觀測成果數據顯示，采煤對變形觀測點G63至G117段建筑物產生了影響，但整體表現仍處于穩定狀態；（5）變形觀測點G118至G135段：位于南桐煤礦北翼6511采區西北側，即綦萬高速溫泉大橋附近區域。根據觀測成果數據顯示，變形觀測點G118至G135段基本處于穩定狀態。

7 綜合效益

（1）通過近幾年對南桐煤礦北翼綦萬高速公路的變形觀測，及時準確地掌握了井下開采期間高速公路變形量，為南桐煤礦采掘生產工作部署提供技術支撐，同時也保證了綦萬高速公路的正常運營。在指導公司生產節能、經濟、社會和環境效益等方面成效顯著，達到了設置觀測站的目的；（2）通過變形監測掌握地表建構筑物動態變形情況，采取相應保護措施，做到安全回采，從而達到充分采出煤炭資源，延長礦井服務年限目的；（3）收集到的采煤活動對地表建構筑物的影響規律可以用于指導南桐煤礦下一階段采掘生產工作部署；（4）通過變形監測成果分析了解該工程條件下采煤活動對地表影響的規律和特點，為今后類似工程提供借鑒、依據和指導。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建設部.中華人民共和國國家標準： 工程測量規范[S].2007.

[2] 中華人民共和國建設部.中華人民共和國行業標準： 建筑變形測量規范[S]，2007.

[3] 國家煤炭工業局.煤礦測量規程[S].2009.

作者簡介：李國輝（1965-），男，重慶能科工程勘察有限公司副總經理，測量高級工程師，研究方向：礦山測量。

（責任編輯：王 波）