变形监测课程设计

王亚亚矿山开采沉陷观测站设计矿山开采沉陷观测站设计某矿6200工作面观测站设计班级：测绘12—1姓名：王亚亚学号：071228252014-4-26王亚亚矿山开采沉陷观测站设计1目录一、建立观测站的目的和要求………………………2二、设站地区的地形、地物及地质采矿条件………2三、观测站设计时所采用的开采沉陷参数…………2四、测区已有地形图…………………………………2五、地表移动观测线位置、长度确定………………4六、确定观测点间距、测点编号……………………5七、工作测点和控制点的构造及其埋设方法………6八、观测站与矿区控制网连接设计…………………6九、观测站日常观测方案……………………………7十、观测站成果整理方法……………………………7十一、观测站经费估算………………………………10十二、观测站设计图纸………………………………11王亚亚矿山开采沉陷观测站设计2矿山开采沉陷观测站设计一、建立观测站的目的和要求某矿6200工作面西部、西南部有后鲍店村、中鲍店村。为研究地下开采对村庄的影响及地表移动变形规律和参数，拟在该矿6200工作面设置地表移动观测站，进行地表移动观测，通过观测获得地表移动动态参数和角值参数，同时，监测地下开采对建筑物的影响。二、设站地区的地形、地物及地质采矿条件6200工作面位于六采区东北部，是该采区设计开采2层煤的第一个工作面，北部、东部分别为3煤的一采区1308、1310、1312采空区和二采区2310、2311、2312采空区及未开采区域，南部、西部尚未开采。6200工作面基本沿倾向布置，为刀把型，倾向长为623～820m，走向宽为46～129m，煤层厚度0.70～1.33m，平均1.10m，煤层倾角4～19/6°，第四系平均厚度196.16m。工作面标高为-233～-303m。2煤与下伏3煤的层间距一般为21m。6200工作面上方地表地势平坦，标高为43m左右，冻土深度0.4m。三、观测站设计时所采用的开采沉陷参数根据现场实测，求得本区域实测地表移动参数为：走向移动角=750，上山移动角=750，下山移动角=750-0.6，表土移动角=450，充分采动角1=2=3=550，最下沉角=900-0.5四、测区已有地形图王亚亚矿山开采沉陷观测站设计3王亚亚矿山开采沉陷观测站设计4五、地表移动观测线位置、长度确定（1）观测线位置、长度的确定1）倾斜观测线位置、长度的确定工作面短轴方向即东西方向是煤层走向方向，此时过工作面东西短轴方向的中点所作的南北方向断面就是倾向主断面。倾向范围计算：地表移动盆地沿倾向范围的确定（最外边界），工作面平均标高H=（（-233）+（-303））/2=-268m,工作面平均厚度0H=268+43=311m,表土平均厚度1h=196.16m,排除表土层厚度2h为114.84m。2211114.84114.84tan30.772tantan753.732hhxmx1122196.16tan196.16tantan45hhxmx倾斜观测线距工作面边界的距离：12196.1630.772226.932xxm地表移动盆地平底边缘距停采线：03tanHx03311217.79tantan55Hxm地表移动盆地最外边界距盆地平底（即最大下沉区域）边缘：12330.772196.16217.79444.722xxxm所以倾斜观测线长度应大于444.722m。2）走向观测线位置、长度的确定为充分研究6200工作面的采动对地表的影响。走向观测线布设如设计图所示。走向观测线为走向主断面的观测线，研究地表在走向主断面方向上的变形。王亚亚矿山开采沉陷观测站设计5因为倾向方向充分采动，采用充分采动角确定。走向范围计算：03tanHx03311217.79tantan55Hxm24tanhx24114.84114.8430.722tantan753.732hxm15tanhx15196.16196.16tan1hxm走向观测线距工作面边界的距离:03311217.79tantan55Hxm走向观测线需经过最大下沉点，所以走向观测线要经过地表移动盆地的平底，走向观测线距工作面边界的距离:03311217.79tantan55Hxm可知，走向观测要布设在停采线以北217.79m之外，此外要距东北侧采空区一段距离。工作面短轴方向即东西方向是煤层走向方向，此时只要过走向主断面方向地表沉陷的最大波及范围做关于工作面南北长轴中垂线的位置方向就是走向主断面。4530.722196.16226.932xxm走向主断面上地表下沉盆地的影响范围：45129355.932xxm所以走线观测线长度应大于355.932m。六、确定观测点间距、测点编号王亚亚矿山开采沉陷观测站设计6观测点数目及其密度：根据开采深度确定观测点的密度：观测点间距开采深度/m点间距离/m小于50550～10010100～20015200～30020300～40025400以上35对于特殊观测站，可以根据研究目的，确定观测点的间距，如建筑物观测站，一般点间距就小得多。由于煤层平均采深：0H=(233+303)/2+43=311m可以确定观测点的间距，根据走向开采深度300～400m确定点间距为25m，并对观测点编号1～30及其控制点R1～R3,倾斜开采深度300～400m确定点间距为25m并对倾斜观测点编号31～51及其控制点R4～R6（测点的编号一般规定为：在倾斜观测线上自下山向上山方向顺序增加，在走向观测线上按工作面推进方向顺序增加。），由于6200上半部分受北部、东部与东北部采空区的影响，只能在观测线一端设点，控制点不能少于三个，且工作测点的最外端点至控制点的距离及控制点间的距离为50～100m。七、工作测点和控制点的构造及其埋设方法控制点和工作点一般用混凝土灌注，或者用预制的测桩埋设。埋点要求：①在观测期间能可靠保存，并和地表牢固结合，不受冻害影响。②便于观测。如果标志露出地面不易被破坏时，则采用露出式比较方便，一般高出地面10～20cm，在潜水位较高地区，应考虑测点下沉后被淹没的可能，一般预留今后加高的装置。在冻土地区，控制点地面应在冻土线0.5m以下，该地冻土深度为0.4m，且本地区地形平坦，可将控制点埋在地表以下0.9m以下。③费用低。埋点时，在标定的位置上挖一直径为0.2～0.3m，深不小于0.6m的坑，用于混凝土灌注，中间用直径为16～20mm的铁杆作标志；在标志顶部加工成球面，并钻一深3～5mm，直径小于2mm的孔，作为测点标志中心。也可用直径20～30mm的铁杆、直径为50mm的铁管作标志。在冻土地区，标志浇灌深度应在冻土线以下0.3～0.5m，使标志周围与冻土隔离，周围填紧土石。为王亚亚矿山开采沉陷观测站设计7检验控制点受外界条件影响在高度上是否有变动，应定期从矿区水准对观测点作水准测量。如果水准基点离观测站较远，在观测站附近1～2km处，至少埋设两个水准基点。八、观测站与矿区控制网连接设计（1）连接测量在观测站地区被采动之前，确定观测站R1～R6与开采工作面6200之间的相对位置关系，分别选取观测站R1～R6中的几个控制点与矿区控制网之间进行的联系测量。设站后10～15天进行二次测量，两次间隔小于5天，点间误差7cm，平面测量用全站仪按5导线进行。高程测量使用DS3水准仪按三等水准测量要求进行，应当独立进行两次。（2）全面观测全面观测是确定观测点的初始位置及高程。在连测后、地表开始移动之前，独立进行两次全面观测。采动前：两次观测时间间隔两次间隔5天，高差10mm，支距差30mm，边长差4mm，三等水准。取平均值作为观测站的原始观测（即初始观测）数据。同时，按实测数据，将各点展绘在观测站设计平面图上。活跃阶段：4次，间隔00.07HtC，峰局00.065HtC（0H=311m），四等水准。全面观测方法：①高程测量采用闭合水准测量，按照三等水准测量精度。②平面位置测量GPS方法仪器选用：3DSZ水准仪，GPS接收机等九、观测站日常观测方案（1）观测时间间隔确定，每次观测的内容；观测站的观测程序观测时间观测内容观测时间观测内容设站后10-15天与矿区控制网连测地表移动活跃期全面观测、加密水准测量采动影响前全面测量、预测地表移动衰退期水准测量地表移动初期水准测量地表移动稳定后全面观测（2）点位、水准测量方法、仪器、精度要求；观测方法：四等闭合水准，仪器选用DSZ3水准仪。精度要求：偶然中误差M5.0mm，全中误差10mm。（3）其它测量内容，如地表裂缝观测。王亚亚矿山开采沉陷观测站设计8~1nni记录地表裂缝、塌陷的形态和时间，每次观测时相应工作面位置、实际采厚、工作面推进速度、顶板垮落情况、煤层产状、地质构造、水文条件等。注意：移动活跃阶段，水准测量必须在一天内完成。十、观测站成果整理方法观测站连测成果的内业整理方法与常规测量成果整理方法一样，最后计算出观测站控制点的平面坐标和高程，检验是否在允许的误差范围之内。(1)观测成果的计算内业成果的整理：①各种改正数计算。如采用的是全站仪，应进行仪器常数、气象等改正；如果采用钢尺量边，应进行比长、温度、倾斜、支距、垂曲等改正。②外业成果的可靠性检验，计算分析各类观测误差。如果观测成果误差在允许范围内，进行平差处理。如果观测成果误差不在允许范围之内，要分析原因和重新进行测量。③各点各次观测高程、坐标计算。④移动变形采用如下公式计算。·m次观测时n点的下沉:式中nW—n点的下沉值，mm;0nH,nmH分别为首次和m次观测时点的高程，mm。·n号点至n+1号点间的倾斜：式中—n号点至n+1号点间的倾斜，mm/m;~1nnl—n号点至1n号点首次观测时的水平距离，m；1nW,nW—n+1号点和n号点的下沉量，mm。·n点附近的曲率，即n-1号点至n+1号点之间的曲率：1~~11~~11~~12nnnnnnnnnnniillK式中1~~1nnnK—n号点附近的曲率，2/mmm；1~nni，~1nni—n+1号点至n号点和n号点至n-1号点的倾斜，/mmm；1~nnl，~1nnl—n+1号点至n号点和n号点至n-1号点首次观测的水平距离，m。·n号点的水平移动，采用全站仪观测时，按下式计算：0nnnmWHH1~1~1nnnnnnWWil王亚亚矿山开采沉陷观测站设计911cossin1000nnmnnmnUXXYY式中nU—n号点的水平移动，mm；nmX，nmY—m次观测时n点的坐标；1nX，1nY—第一次全面观测时n点的坐标；—待求水平移动方向的方位角。·n号点至n+1号点间的水平变形：11~1~nnnnnnUUl式中1~nn—n号点至n+1号点间的水平变形，/mmm。·n号点的下沉速度：(1)nmnmnWWvt式中nmW，(1)nmW—m-1次和m次观测时（即前后两次观测）n点下沉值；t—两次观测的间隔天数。各种移动变形值得取位见下表：移动变形计算时的取位参考名称下沉/mm水平移动/mm倾斜/(/mmm)曲率/(/mmm2)水平变形/（/mmm）横向水平移动/（mm）下沉速度/（/mmd）职位110.10.010.110.1（2）绘图工作根据每次观测的计算结果绘制曲线，由这种曲线图能够清楚地看出沿观测线（主断面）的地表移动和变形的分布特征及发展过程。绘制移动和变形曲线图时，选择竖直比例尺的原则是：使绘制的曲线能清楚地反映出移动和变形的分布特征，并便于分析比较。水平比例尺与观测站平面图一致，可采用1：1000或1：2000.观测线断面图应绘在一起，以表明各种地质采矿条件对移动和变形分布形态的影响。断面图的竖直和水平比例尺与井上下对照图的相同。在断面图上应标出地面、测点及其编号、松散层厚度、岩层柱状、采区位置、开采