地表与岩层移动及“三下”采煤观测

地表与岩层移动及“三下”采煤观测
第一章  基本要求
　　　第187条  为了解决在铁路下、建筑物下和水体下(以下简称“三下。)的安全、合理开采问题，并为留设保护煤柱提供技术资料，各矿井应积极开展地表与岩层移动及“三下”采煤观测工作。
　　　第188条  为了掌握由于开采引起的地表与岩层移动的基本规律，应通过设站观测确定以下内容：
　　　1、采矿、地质条件与地表移动和变形的关系；
　　　2、地表移动和变形的分布及其主要参数；
　　　3、移动角、裂缝角、边缘角和最大下沉角等；
　　　4、地表在空间的移动和移动时间过程；
　　　5、岩体内部移动、变形和破坏的规律。
　　　第189条  为了获得全面的可靠资料，在设置观测站时，各矿区应统一规划，并选择在有代表性的地方设置。
　　　通过对各观测站资料的综合分析，应为制定本矿区“三下”采煤和留设保护煤柱技术规定提供资料。
　　　第190条  观测站通常分为地表观测站、岩层内部观测站和专门观测站(如铁路，建筑物、边坡滑动观测站等)所有观测站都必须进行定期观测。观测工作结束后，应及时进行总结。
　　　第191条  设置各种观测站前必须编写观测站设计，并报请矿总工程师和矿务局主管单位审批。
　　　观测站设计由文字说明和图纸两部分组成。文字部分包括观测站设计书。图纸包括井上、下对照图（包括观测线和观测点的位置）、观测线剖面图（包括观测线长度的确定）、岩层柱状图、观测点的构造图等。
第二章  地表移动观测
第一节  观测站设置
　　　第192条  地表移动观测站的观测线一般应设置成直线，并与煤层走向垂直或平行；在受地面建筑物设施限制的情况下，也可设成折线，或因地制宜设成其它形状。
　　　为详细研究整个移动盆地，可设置网状观测站。
　　　第193条  地表移动观测站一般可设走向观测线和倾斜观测线各一条，设在移动盆地的主断面位置。如回采工作面的走向长度大于1.4H0+50m（式中H0为平均开采深度），亦可设置两条倾斜观测线，但至少应相距50m，并且应距开切眼或停采线0.7H以上。
　　　沿煤层走向的主断面位置和走向、倾斜观测线的长度按图2的几何关系确定。A1A2、B1B2线段分别为倾斜和走向观测线长度。当工作面走向长度大于0.9H0时，可以只设半条走向观测线。
　　　第194条  确定观测线长度所用的移动角应尽可能采用本煤田已求得的角值。在角值尚未求得前，可选用地质、采矿条件相似的局、矿已求得的角值进行。
　　　θ角值尚未求得前，可按下列近似公式计算：
　　　当α＜50°时，θ=90°-κ×α
　　　当α＞50°时，θ=90°(0.4~0.2)α
　　　式中κ为岩石硬度系数：坚硬覆岩为0.7~0.8；
　　　                      中硬覆岩为0.6~0.7；
　　　                      软弱覆岩为0.5~0.6；
　　　α——煤层倾角。
　　　调整值Δβ、Δγ、Δδ和Δλ值，可根据煤层倾角按表44确定。
　　　第195条  观测点间距离应根据开采深度按表45确定。
　　　第196条  每条观测线两端的控制点均不应少于两个。控制点可分别设置在图2b所示的A1、A2、B1、B2点和50m以外，其间距不得少于45m。如因条件限制，方允许只在一端设置控制点，但不得少于三个。

δ—走向移动角；β—倾斜方向采空区下边界移动角；γ—倾斜方向采空区上边界移动角；λ—急倾斜煤层的底板移动角；θ—最大下沉角；ψ—冲积层移动角；△β、△γ、△δ、△λ—设计观测站时选用的相应移动角调整值；D—回采工作面沿走向方向的长度
　　表44  
煤层顶角α（°） Δβ（°） Δγ或Δδ（°） Δλ（°）
0
10
20
30
40
50
60
70
80以上 20
17
15
13
12
11
9
7
6 20
20
20
20
20
20
20
20
20 —
—
—
—
—
—
10
10
10
　　表45  
开采浓度（m） 点间距离（m）
＜50
50~100
100~200
200~300
＞300 ≤5
5~10
10~15
15~20
20~25
　　　第197条  控制点和观测点的设置应符合下列要求：
　　　1、埋设的控制点和观测点必须用经纬仪按设计标定，并应尽可能使观测点中心位于控制点连线的方向上；
　　　2、在非冻土地区，测点的埋设深度应不小于0．6m。在冻土地区，测点的底面一般应在冻结线0．5m以下。测点可采用浇注式或混凝土预制件；
　　　3、当地表至冻结线下0．5m内有含水层时，一般应采用钢管式测点；
　　　4、埋设的测点应便于观测和保存。如预计地表下沉后测点可能被水淹没，则点的结构应便于加高；
　　　5、在一般情况下，倾斜观测线上观测点编号应自下山向上山方向顺序增加，走向观测线上观测点编号应按工作面推进方向顺序增加。
第二节  观测工作
　　　第198条  在观测站各点埋设10~15天后，即可进行观测。首先应根据矿区地面控制网，按近井点测量的要求测量观测线交点或某一个控制点的平面坐标和高程。其余控制点的平面坐标可用一级导线的观测方法求得。
　　　当观测线仅在一端埋设控制点时，还应在每个控制点上用精度不低于DJ6级的经纬仪，以四个测回与三角点或固定目标连测方向。
　　　第199条  观测站与地面控制网连测后，应对观测站的各测点进行开采前的最初两次全面观测。每次观测应按下列要求进行：
　　　1、各控制点和观测点的高程测量应组成水准网，按三等水准测量的要求进行，经平差后求得各点的高程；
　　　2、边长须用经过比长的钢尺沿观测线往返丈量。丈量边长时应对钢尺施以比长时的拉力并记录测量时的温度，以不同起点读数三次，三次长度之差应小于2mm。相邻两点间往返边长应加入各项改正数后的互差，当边长小于15m时，互差不得超过2mm：边长大于15m时。互差不得超过3mm；
　　　3、各观测点离观测线的支距，应用经纬仪正、倒镜观测或照准另一端控制点后，以一个镜位读数两次取平均值。经纬仪至所测支距点的距离一般应不超过150m，否则应在观测线方向上用两个测回标定临时测站，再由临时测站测量其它各点的支距值。
　　　当最初两次测量同一点的高程相差不大于l0mm、支距相差不大于30mm、同一边长相差不大于4mm时，可取其平均值作为原始数据；
　　　4、有条件时，观测点的水平移动观测可用光电测距仪按四等光电测距边的要求进行。
　　　第200条  当地表下沉达到50-l00mm时，应开始进行采动后的第一次全面观测。
　　　为了获得地表移动过程的全部资料，在一般情况下除应进行采动后第一次和地表移动稳定后的最后一次全面观测外，还须在活跃期(即缓倾斜和倾斜煤层地表每月下沉值大于50mm，急倾斜煤层地表每月下沉值大于30mm)进行不少于四次全面观测，并适当加密水准测量。
　　　如开采薄煤层引起的地表最大下沉值小于采厚的10—20％时，可只进行最后两次全面观测。
　　　为了求得较精确的下沉速度，还应在活跃期对最大下沉点附近的数个点，增加水准测量次数。
　　　第201条  在地表移动的初始期和衰退期，一般可根据开采深度、回采工作面推进速度和顶板岩性等具体条件，每隔1-3个月测量一次各观测点的高程。当地表下沉值达到l0mm时，即进入地表移动的初始期以后，应按时进行水准测量。衰退期的水准测量直到六个月内的下沉值不超过30mm时为止。
　　　第202条  进行采动后全面观测时，对一条观测线上所有点的高程测量应尽可能在一日内完成。可采用单程附合水准路线或往返测支水准路线，按四等水准测量的要求进行。
　　　对控制点的高程发生疑问时，应及时与矿区水准基点进行连测检查。最后一次全面观测，必须从矿区水准点开始。
　　　边长及支距测量应按本标准第263条的规定进行。
　　　此外，还应测量地表受采动影响后产生的裂缝位置和塌陷要素，并注明发现日期。
　　　第203条  点间的倾斜角超过20°时，也可采用三角高程测量，应用精度不低于DJ6级的经纬仪，以两个测回进行。往返测量高差的允许互差Δh(以mm为单位)按下式计算：
　　　Δh=8+0.1L
　　　式中L——两点间水平距离，以m为单位。
　　　第204条  每次观测时，还必须实测回采工作面位置、煤层厚度，采高，并记录采矿、地质和水文地质情况等。
第三节  观测资料的整理与分析
　　　第205条  每次观测工作结束后，应及时完成下列计算工作：
　　　1、检查外业手簿；
　　　2、计算所有观测点的高程；
　　　3、计算相邻点间的水平距离在观测线方向上的投影长度；
　　　4、按观测线计算各种移动与变形，包括各观测点的下沉值W及水平移动值U；相邻各点间的垂直变形(倾斜i与曲率κ)与水平变形ε(拉伸与压缩)；测点的下沉速度Vω(可只计算个别观测点)。

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