采區(qū)保護(hù)煤柱的調(diào)整對村莊的影響分析

孫宏志　張海濤

摘要：為了準(zhǔn)確地確定工作測點在地表移動開始前的空間位置，在聯(lián)測之后，地表開始移動之前，進(jìn)行全面觀測。內(nèi)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(qū)保護(hù)煤柱的調(diào)整對村莊的影響進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：全面觀測；GPS控制網(wǎng)；高程聯(lián)測；采區(qū)保護(hù)煤柱；地表移動 文獻(xiàn)標(biāo)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(biāo)的聯(lián)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(guān)系，首選需要測定各控制點的坐標(biāo)。本次控制測量采用衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）進(jìn)行觀測，本次測量E級GPS控制網(wǎng)聯(lián)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(jìn)行選擇及埋設(shè)：（1）點位的基礎(chǔ)應(yīng)堅實穩(wěn)定，易于長期保存，并應(yīng)利于安全作業(yè)；（2）點位應(yīng)便于安置設(shè)備和操作，視野開闊，便于發(fā)展下一級控制網(wǎng)；（3）點位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線發(fā)射電源（電視臺、微波站等），其距離不得小于200m，并應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線路，其距離不得小于50m；（4）位于軟質(zhì)地面上的點位，埋設(shè)15cm（頂面變長）×20cm（底面邊長）×50cm（高）的預(yù)制水泥樁，水泥樁的頂面中心設(shè)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(biāo)志，埋設(shè)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(chǎn)的trimber4700雙頻GPS接收機(jī)進(jìn)行測量，其限差要求見表1：

為了采集到高質(zhì)量的GPS數(shù)據(jù)，在GPS網(wǎng)測量過程中，嚴(yán)格按照以下八點實施：（1）采用靜態(tài)相對定位模式；（2）作業(yè)組嚴(yán)格按照編制好的觀測計劃表進(jìn)行作業(yè)調(diào)度，使用四臺trimble1700雙頻接收機(jī)，儀器標(biāo)稱精度為±（5mm+1ppm×D），在作業(yè)過程中，對不合理的計劃進(jìn)行了調(diào)整；（3）基線每個時段觀測時間≥60分鐘，有效觀測衛(wèi)星數(shù)≥4，平均重復(fù)設(shè)計站數(shù)≥1.6，衛(wèi)星幾何強(qiáng)度<6，衛(wèi)星高度角≥15°；（4）天線架設(shè)高度距地面不小于1m，嚴(yán)格整平對中天線，天線高的測量在觀測前后各進(jìn)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(jìn)行時，不能有強(qiáng)電磁波或強(qiáng)震動的影響（手機(jī)、對講機(jī)或強(qiáng)噪音），作業(yè)所用汽車應(yīng)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(yīng)或汽車內(nèi)收音機(jī)等的電磁波對觀測結(jié)果的影響；（6）觀測過程中，在遇到異常情況導(dǎo)致接收機(jī)關(guān)閉時，及時通知相應(yīng)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(jī)和天線序號、開始觀測以及接受測量的時間等內(nèi)容，測量手薄在現(xiàn)場暗作業(yè)完成記錄；（8）每天觀測接受后，及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到計算機(jī)硬、軟盤上，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行初步評定，以此對第二天的工作計劃進(jìn)行合理的安排和調(diào)整，并確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。

GPS數(shù)據(jù)處理之前，仔細(xì)整理外業(yè)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(wǎng)情況定，分別對測區(qū)的觀測記錄連續(xù)編印頁碼并裝訂成冊；其他記錄亦分別裝訂成冊，以備數(shù)據(jù)處理之用。

1.3 數(shù)據(jù)處理

第一，E級GPS控制網(wǎng)的驗算和平差計算均使用利普GPS定位軟件；Lip3.3在微機(jī)上進(jìn)行。外業(yè)觀測數(shù)據(jù)按《GPS規(guī)程》要求的項目進(jìn)行全面檢查，各項檢核的限差如下：（1）同步環(huán)全長相對閉合差的限差≤10ppm；（2）異步環(huán)全長相對閉合差的限差ω≤2×δ（mm）；（3）復(fù)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(huán)中的邊數(shù)）。

第二，平差計算首選在“WGS-84坐標(biāo)系”內(nèi)進(jìn)行無約束平差，然后在“1954年北京坐標(biāo)系”內(nèi)進(jìn)行二維的約束平差，控制網(wǎng)采用選定的兩個點進(jìn)行平面約束，其精度符號規(guī)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(lián)測

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

2.1 三等水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)

起始點為I37點，網(wǎng)中聯(lián)測了所有的GPS控制點，組成了1個附合水準(zhǔn)線路。

2.2 三等水準(zhǔn)網(wǎng)的觀測

使用日本Topcon廠生產(chǎn)DL-101C電子水準(zhǔn)儀及條碼水準(zhǔn)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(guī)范要求，見表2：

3 全面觀測

為了準(zhǔn)確地確定工作測點在地表移動開始前的空間位置，在聯(lián)測之后，地表開始移動之前，進(jìn)行全面觀測。內(nèi)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(jìn)行兩次全面觀測，其時間間隔不超過為3天，兩次觀測的結(jié)果進(jìn)行比較，取其平均值作為觀測站的原始數(shù)據(jù)。在地表移動變形期間進(jìn)行了5次全面觀測。

工程測量：首選確認(rèn)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(jìn)行水準(zhǔn)測量。高程測量使用日本Topcon廠生產(chǎn)DL-101C電子水準(zhǔn)儀及條碼水準(zhǔn)尺雙程觀測。水準(zhǔn)測量均符合到各端的控制點上構(gòu)成水準(zhǔn)網(wǎng)，利用程序進(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)平差。

平面位置的測量：水平角觀測及距離測量按I級導(dǎo)線規(guī)范要求，采用日本Nikon生產(chǎn)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(jié)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(shù)據(jù)表明，在開采沉陷過程中，沙土層因地下水位下降會產(chǎn)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(qū)域，這種附加變形將進(jìn)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(jìn)而縮小了巖層的離層及膨脹系數(shù)，加大了地表的下沉。而厚松散層的下沉機(jī)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(jié)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(shù)均較有較大影響。在煤層傾角不大的情況下，應(yīng)著重考慮松散層厚度的影響。

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作者簡介：孫宏志（1977-），男，濟(jì)寧市金橋煤礦工程師，碩士，研究方向：生產(chǎn)調(diào)度。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint