煤層開采地表移動變形監測方法淺析

史培翠

摘 ? 要：傳統對因煤層開發而引起的地表移動監測的測量方法比較依靠人力，在室外進行操作其工作強度和工作量很大，而且因為局限性無法獲得動態科學的監測數據。近幾年，隨著科學技術的發展以及國家對地表移動測量技術和儀器的研究使其快速發展，目前在因煤層開采而引起地表移動普遍使用測量機器人和近景攝影測量技術。且通過實踐證明確實對測量提供極大的方便，而且數據準確可靠。本文通過分析兩種方法的優勢，并在此基礎上探索一種全新的監測新方法。

關鍵詞：測量機器人 ?近景攝影測量 ?監測方法

中圖分類號：TD325 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0016-02

1 ? 兩種監測的方法的應用情況和對于觀察點的選取

1.1 測量機器人在運動變化監測里的運用

測量機器人的驅動能源是由伺服馬達提供，并且根據機載的部分控制操作讓這個機器人能夠自己認識目標、量取目標以及主動的識別并且觀察數據。測量機器人的測量的角度十分準確，他測量的角度精確度能夠接近0. 5″。而且在這個機器之上，對機器來進行一定的監測，從而了解到該機器的差分改正系數，從而滿足溫度、氣壓、大氣折光這些環境的因素對測量遠近、測量的角度觀測值的實時差分進行一定的修改，可以增加觀察的精確度。和一些正常的全站儀測量的機器人相比較來說，有著自動的照準能力，可能會有著變形觀察系統，而且可以根據GeoBasic來開始第二次的研究發明，所以測量的機器人能夠被很多人進行大面積的使用。現在TCA2003 已經可以用于小浪底大壩外圍形狀變化監測、電站的變形監測等監測工程中。一些其他的工程的例子，即使具體的檢查方式以及運用的所有檢查程序的不一樣，然而它大概得道理和使用方法差不多，都是根據TCA2003的自己去對照瞄準系統創造新的觀察系統，自己得到監測點在不一樣時期的具體位置。

1.2 近景攝影測量在變形監測中的應用

近景攝影測量是根據攝影測量學衍生而來，其使用的測量手法是非接觸性，其優點很明顯，例如測量速率快、高效率、能獲得較大信息、不和目標產生近距離的接觸。近景攝影測量能夠利用不是量的數碼相機來去照相并且進行測量，他用的工具成本十分低廉，并且方便咱們的工作人員進行使用，在室外進行工作時，會顯得非常靈活方便，由于此項技術的諸多優點被廣泛應用于其他各大領域監測，例如大壩、礦區等變形監測。由于近景攝影測量原理，不同的研究人員在進行地表移動變形的測量數據和數據處理時，可能會因為測量地的環境不同、攝影方式不同、數據處理方式不同，所以導致最終得到數據精度可能不同。

1.3 地表移動變形觀測站基準點的選擇準則

在進行地表變形的監測時需要選擇一個合適觀測站，在觀測點位置選擇上需要按以下進行考慮：

（1）根據開采沉降規程的相關規定，地表移動觀測線應布設在地表移動的主斷面上，觀測線方向應布設成與采區面邊界相平行或垂直。

（2）設站地區，在觀測期間不能受到鄰近采區面開采的影響。

（3）布設觀測站的基本控制點時要布設在預計采區范圍之外，埋設要牢固。

（4）為便于測站點的觀測和實際應用，觀測線應盡量選在較為平坦、視線開闊的地區，避開沖溝和陡崖及樹林。

（5）為充分反映地表的移動變形狀況，地表觀測站測點應有一定的密度。

2 ?地表移動變形監測新方法

2.1 分析精確度

觀測TCA2003測量碎步點的所具有的精確值，是不是能達到進行山體轉移以及變形監測作為像控點坐標對于精確度的基本要求。根據坐標正算公式，得監測點坐標表達式中，δ是垂直角，β分是水平角; S是斜距; k是大氣折光系數;R是地球曲率半徑; i是儀器的高。Hi中第三部分是求氣差所帶來的，當測距較短時，這部分可以不去考慮。

使近景攝影測量產生偏差的因素有一點多，其中比較主要的有攝影基線的放置以及攝影的方法、像控點的數目以及布設的方法、像控點位置進行實際測量的精確度、相機的像素以及鏡頭的不精確等。為了增加精確的程度，可以減少上文所提及的誤差，該文章通過運用 TCA2003 來得到比較高的精度的像控點的位置，從誤差的本身考慮，從而提高了精確度。在照相以及對數據進行處理的時候，還能夠從別的誤差本身去處理，這樣可以降低誤差，從而使精確度變高，下文中變形監測的方案有其他說明。

2.2 變形監測站制作

由于監測站要成為 TCA2003 的監測點以及像控點，故對它的結構有這其他的要求。它的觀測墩和地表運動觀測站的下面的觀測墩是一樣的，被埋藏在地面以下。觀測墩的上面需要放置基本的底座，基座上面裝有水準器其更加平整。基座上有近景攝影測量，從而可以運用標靶，標靶的厚度是一定的，它是固定的，而且能夠和基座相垂直。

監測站在進行埋藏時，應該讓基座上面的水準氣泡處于中間的位置，這樣可以讓標靶保持垂直的狀態。如果想要測量近景攝影測量的像控點位置，僅僅要對監測站坐標在豎直方向來進行更改。

由于觀測墩的整體是在地面之下的，并且它底面的面積很小，它伴隨著地表進行整體的下移不會產生監測站的整體的移動，所以可將標靶當做是垂直的。

2.3 變形監測的方案

在變形區之外的比較高的地面上選擇已經知道坐標的基準站，用它來使 TCA2003保持平穩，努力去減小基準站以及監測站間的遠近。在礦山的變形地點建設比較持久的監測站，持續不斷的觀察山體表面轉移的狀況。選取小部分處于變形區的外面，別的布設在變形區的里面，要保證地面表層運動盆地的主要特質點周圍存在監測站，可以捕捉到移動變化的消息信息。監測站的情形要符近景攝影測量像控點的需要，需要合理的進行放置，防止布設在一個直線或者是一個平面里。在拍攝以前非量測相機應該開始幾何的標定，從而獲取相機內各種方位上的元素、幾何糾變以及輻射糾變參數。在進行室外拍攝的時候，需要運用旋轉多基線交相攝影的方法，因此能夠減少對像控點布置的需要。依據它實際的地形，拍照的地點應該比拍攝的區域要高，減少拍攝的距離，這樣能夠增加拍照的精確度。攝影基線的長度需要根據攝影的遠近以及拍攝的范圍來進行考究。

監測站布設完成以后，在基準站安裝TCA2003，打開系統自動循環監測，得到比較高的精度監測站運動變形數據。依據地下的采煤掘進的具體狀況來對山體拍攝，并且記下拍攝的時間，以對應時間 TCA2003得到的監測站坐標作為像控點位置，以此計算得到精準度很高的山體運動變形面狀的數據。這時，兩項監測的外業的任務一個人做即可，這樣能夠增加在外工作的效率，提高靈活性。

3 ?結語

采煤結束后地表變化的精準估計應該需要比較詳細的地面變化估計數據，為了確保礦井在以后的開采過程中可以更好的地了解煤層開采對地表變化所產生的影響，為礦井的更加各界的布置提出比較合理的信息，在之后能夠進行地表的實地變形監測，從而得到地表變形的在現實中的數據，得到精準以及靠譜的地表移動變形參數。為礦井開采設計以及地表建筑物的保護提供了安全可靠的證據;也為礦區生態的恢復以及治理，選擇比較合理的復墾技術方案，來提供原始技術信息。

參考文獻

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