采動(dòng)影響范圍高速公路變形觀測(cè)

摘要：綦萬(wàn)高速公路在萬(wàn)盛平山穿越南桐煤礦北翼地表，按照井下開(kāi)采變形預(yù)計(jì)，會(huì)影響公路的質(zhì)量。文章對(duì)受煤礦采動(dòng)影響范圍內(nèi)的地表移動(dòng)變形情況進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)對(duì)觀測(cè)站數(shù)據(jù)的處理、分析，及時(shí)掌握井下開(kāi)采對(duì)高速公路的變形影響情況，指導(dǎo)損害維修和安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：采動(dòng)影響范圍；高速公路；沉降觀測(cè)；監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)；變形觀測(cè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

1 概述

綦萬(wàn)高速公路在萬(wàn)盛平山穿越南桐煤礦北翼地表，按照井下開(kāi)采變形預(yù)計(jì)，會(huì)影響到K26～K29.5段，影響長(zhǎng)度約3000m。為了既充分采出煤炭資源，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，又有效監(jiān)控地表建構(gòu)筑物動(dòng)態(tài)變形情況，采取相應(yīng)保護(hù)措施，做到安全回采，擬在南桐煤礦北翼段建立地表移動(dòng)觀測(cè)站，收集地表移動(dòng)變形資料，指導(dǎo)損害維修和安全生產(chǎn)。在保護(hù)煤柱回采過(guò)程中對(duì)綦萬(wàn)高速公路進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，以及時(shí)掌握地下開(kāi)采過(guò)程中綦萬(wàn)高速公路的變形情況。

2 監(jiān)測(cè)作業(yè)技術(shù)路線和流程

本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的變形監(jiān)測(cè)工作流程主要包括以下5個(gè)階段：資料收集；變形監(jiān)測(cè)高程基準(zhǔn)網(wǎng)及監(jiān)測(cè)網(wǎng)觀測(cè)路線設(shè)計(jì)；高程基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)、變形點(diǎn)的選埋；實(shí)地觀測(cè)；數(shù)據(jù)處理、分析匯總。

2.1 資料收集

從南桐礦業(yè)有限公司及南桐煤礦收集該區(qū)域有關(guān)地質(zhì)、測(cè)量技術(shù)工作的成果報(bào)告，井上下對(duì)照?qǐng)D以及控制點(diǎn)成果資料。

2.2 變形監(jiān)測(cè)高程基準(zhǔn)網(wǎng)及監(jiān)測(cè)網(wǎng)觀測(cè)路線設(shè)計(jì)

在收集到相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，合理地在圖紙上布置基準(zhǔn)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)形式，水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)路線，編制出基準(zhǔn)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)路線的設(shè)計(jì)方案。

2.3 高程基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)、變形點(diǎn)的選埋

根據(jù)圖紙上設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)、變形點(diǎn)位置，通過(guò)實(shí)地進(jìn)行優(yōu)化，確定點(diǎn)的實(shí)地位置，按照埋設(shè)的相應(yīng)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)、變形點(diǎn)。

2.4 實(shí)地觀測(cè)

按照各項(xiàng)作業(yè)及限差要求，實(shí)地觀測(cè)布設(shè)的水準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.5 數(shù)據(jù)處理、分析匯總

每完成一個(gè)周期的監(jiān)測(cè)后，對(duì)實(shí)地觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算、分析，并和以往觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，初步得出監(jiān)測(cè)結(jié)論，編寫(xiě)相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)報(bào)告并上報(bào)。

3 監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)

根據(jù)地下采煤對(duì)地表變形影響范圍的預(yù)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況在采動(dòng)影響范圍外側(cè)埋設(shè)的D級(jí)GPS點(diǎn)各3個(gè)，作為變形監(jiān)測(cè)的平面控制點(diǎn)。埋設(shè)高程點(diǎn)BM1作為沉降觀測(cè)的水準(zhǔn)基點(diǎn)。

3.2 工作基點(diǎn)

本項(xiàng)目中工作基點(diǎn)主要沿綦萬(wàn)高速路兩側(cè)及山上的穩(wěn)定位置埋設(shè)，共埋設(shè)13個(gè)點(diǎn)作為工作基點(diǎn)。

3.3 變形觀測(cè)點(diǎn)

根據(jù)高速公路與礦井對(duì)應(yīng)關(guān)系，影響范圍內(nèi)其長(zhǎng)度約為3000m，觀測(cè)線布置在公路兩側(cè)，在護(hù)欄內(nèi)側(cè)路面對(duì)稱布置，工作點(diǎn)間距取50m，共135個(gè)工作點(diǎn)。

3.4 測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及埋設(shè)方法

工作點(diǎn)的埋設(shè)要求：綦萬(wàn)高速公路觀測(cè)線在標(biāo)定的位置，用5～10cm長(zhǎng)的水泥釘釘入高速路路面。

觀測(cè)站基準(zhǔn)點(diǎn)根據(jù)地下采煤對(duì)地表變形影響范圍的預(yù)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況決定在采動(dòng)影響范圍外各設(shè)3點(diǎn)，在選定點(diǎn)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(biāo)志，并鉆2～4mm深、直徑1mm左右的孔，作為標(biāo)志中心。水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)志頂端加工成球面。

4 觀測(cè)站的實(shí)際觀測(cè)

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，認(rèn)真執(zhí)行技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)及有關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。固定觀測(cè)班組人員，使用相同的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備，在基本相同的環(huán)境和條件下，采用同一觀測(cè)路線和作業(yè)方法。

4.1 觀測(cè)儀器

瑞士徠佧TC-702全站儀1臺(tái)，徠卡DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀一臺(tái)套（配合徠卡專用數(shù)字水準(zhǔn)尺）。

4.2 觀測(cè)頻次

本觀測(cè)站觀測(cè)周期為每3個(gè)月1次。首次觀測(cè)連續(xù)觀測(cè)2次。

4.3 坐標(biāo)系統(tǒng)

測(cè)量平面系統(tǒng)采用1954北京坐標(biāo)系（1.5度帶）；高程系統(tǒng)采用1956黃海高程系。

4.4 觀測(cè)方法

4.4.1 平面位置觀測(cè)方法?？刂泣c(diǎn)聯(lián)系測(cè)量按D級(jí)GPS網(wǎng)要求觀測(cè)。觀測(cè)站各工作點(diǎn)埋設(shè)穩(wěn)定后進(jìn)行首次全面測(cè)量。以綦萬(wàn)高速路兩端穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)D級(jí)GPS點(diǎn)作為起始點(diǎn)，沿綦萬(wàn)高速路，兼顧主盆地觀測(cè)站敷設(shè)Ⅰ級(jí)附合導(dǎo)線網(wǎng)，按導(dǎo)線或極坐標(biāo)測(cè)量方法施測(cè)綦萬(wàn)高速公路工作點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

4.4.2 沉降觀測(cè)水準(zhǔn)測(cè)量施測(cè)方法。沉降觀測(cè)采用徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀（標(biāo)稱精度每公里偶然中誤差MΔ≤0.3mm），以埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)BMO點(diǎn)作為高程基準(zhǔn)點(diǎn)，BM0點(diǎn)的GPS擬合高程為水準(zhǔn)測(cè)量起算數(shù)據(jù)。采用往返測(cè)或單程雙測(cè)站方式線路測(cè)量，聯(lián)測(cè)變形監(jiān)測(cè)區(qū)域的工作基點(diǎn)。水準(zhǔn)尺應(yīng)配置標(biāo)準(zhǔn)的尺撐，確保立尺質(zhì)量。本次所測(cè)高程值與上次所測(cè)高程值相比較，差值即為本次沉降值，本次所測(cè)高程值與初始高程值相比較，差值即為累計(jì)沉降值。然后根據(jù)建筑物各觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值，對(duì)建筑物的不均勻沉降進(jìn)行判斷，并結(jié)合同一建筑物上兩點(diǎn)沉降差及水平距離，判斷該方向上其傾斜程度。

通過(guò)首次觀測(cè)明確各工作基點(diǎn)（Ⅰ級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)）所觀測(cè)的工作點(diǎn)，后按此觀測(cè)線路進(jìn)行觀測(cè)，不得隨意變更。

5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析

5.1 觀測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)處理

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，我公司認(rèn)真執(zhí)行了技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)及有關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。固定觀測(cè)班組人員，使用相同的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備，在基本相同的環(huán)境和條件下，采用同一觀測(cè)路線和作業(yè)方法，采用統(tǒng)一的平差計(jì)算軟件及平差參數(shù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算。計(jì)算軟件為北京清華山維公司的NASEW2008平差軟件。計(jì)算成果包括觀測(cè)數(shù)據(jù)、成果表，截止至2014年12月完成最后一次觀測(cè)（即第29次

觀測(cè)）。

5.2 觀測(cè)結(jié)果分析

采用統(tǒng)一的平差計(jì)算軟件及平差參數(shù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，計(jì)算軟件為北京清華山維公司的NASEW2008平差軟件。同時(shí)繪制沉降觀測(cè)沉降展開(kāi)圖，以便直觀地反映綦萬(wàn)高速公路變形情況及發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)最近5年的觀測(cè)的結(jié)果分析比較如下：

沉降量最小的觀測(cè)點(diǎn)為G127，沉降量為

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

目前百日沉降觀測(cè)結(jié)果：日平均沉降量為0.028mm/d。

從累計(jì)沉降速度分析觀測(cè)點(diǎn)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(qū)域：G39至G135區(qū)域，沉降速度基本在0.03mm/d以下，累計(jì)沉降速度均在0.01mm/d左右，說(shuō)明該區(qū)域基本趨于穩(wěn)定；G1至G38區(qū)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(diǎn)沉降速度達(dá)到0.204mm/d，沉降變化較為顯著，說(shuō)明該區(qū)域仍處在不穩(wěn)定狀態(tài)，左、右道存在不均勻沉降。

綜上分析認(rèn)為，該觀測(cè)站仍需繼續(xù)觀測(cè)，G1至G38段需重點(diǎn)關(guān)注。

綦萬(wàn)高速公路地表移動(dòng)觀測(cè)站沉降展開(kāi)圖如圖1所示：

6 結(jié)語(yǔ)

截至2014年12月，根據(jù)南桐煤礦北翼綦萬(wàn)高速路觀測(cè)站2007年12月至2014年12月的29次觀測(cè)資料及數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：（1）變形觀測(cè)點(diǎn)G1至G16段：位于南桐煤礦北翼7503采區(qū)東側(cè)，即綦萬(wàn)高速萬(wàn)盛隧道洞口至綦南變電站區(qū)域。根據(jù)觀測(cè)成果數(shù)據(jù)顯示，采煤對(duì)變形觀測(cè)點(diǎn)G1至G16段建筑物產(chǎn)生了影響，但整體表現(xiàn)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)；（2）變形觀測(cè)點(diǎn)G17至G35段：位于南桐煤礦北翼7503采區(qū)及7505采區(qū)東側(cè)，即綦南變電站附近區(qū)域。根據(jù)觀測(cè)成果數(shù)據(jù)顯示，該段變形觀測(cè)點(diǎn)G19、G21、G22、G23、G24、G25、G27的累計(jì)沉降量均超過(guò)了100.000mm?？梢耘卸ㄗ冃斡^測(cè)點(diǎn)G17至G35段的高速公路處于沉降狀態(tài)，南桐煤礦的開(kāi)采對(duì)該區(qū)域產(chǎn)生了明顯的影響；（3）變形觀測(cè)點(diǎn)G36至G62段：位于南桐煤礦北翼7507采區(qū)及7509采區(qū)東側(cè)，即綦南變電站至平山收費(fèi)站區(qū)域。根據(jù)觀測(cè)成果數(shù)據(jù)顯示，變形觀測(cè)點(diǎn)G36至G62段未出現(xiàn)明顯沉降變形；（4）變形觀測(cè)點(diǎn)G63至G117段：位于南桐煤礦北翼7509、6509采區(qū)東側(cè)及6511采區(qū)上部，即平山收費(fèi)站至溫泉大橋方向區(qū)域。根據(jù)觀測(cè)成果數(shù)據(jù)顯示，采煤對(duì)變形觀測(cè)點(diǎn)G63至G117段建筑物產(chǎn)生了影響，但整體表現(xiàn)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)；（5）變形觀測(cè)點(diǎn)G118至G135段：位于南桐煤礦北翼6511采區(qū)西北側(cè)，即綦萬(wàn)高速溫泉大橋附近區(qū)域。根據(jù)觀測(cè)成果數(shù)據(jù)顯示，變形觀測(cè)點(diǎn)G118至G135段基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

7 綜合效益

（1）通過(guò)近幾年對(duì)南桐煤礦北翼綦萬(wàn)高速公路的變形觀測(cè)，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握了井下開(kāi)采期間高速公路變形量，為南桐煤礦采掘生產(chǎn)工作部署提供技術(shù)支撐，同時(shí)也保證了綦萬(wàn)高速公路的正常運(yùn)營(yíng)。在指導(dǎo)公司生產(chǎn)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益等方面成效顯著，達(dá)到了設(shè)置觀測(cè)站的目的；（2）通過(guò)變形監(jiān)測(cè)掌握地表建構(gòu)筑物動(dòng)態(tài)變形情況，采取相應(yīng)保護(hù)措施，做到安全回采，從而達(dá)到充分采出煤炭資源，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限目的；（3）收集到的采煤活動(dòng)對(duì)地表建構(gòu)筑物的影響規(guī)律可以用于指導(dǎo)南桐煤礦下一階段采掘生產(chǎn)工作部署；（4）通過(guò)變形監(jiān)測(cè)成果分析了解該工程條件下采煤活動(dòng)對(duì)地表影響的規(guī)律和特點(diǎn)，為今后類似工程提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： 工程測(cè)量規(guī)范[S].2007.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： 建筑變形測(cè)量規(guī)范[S]，2007.

[3] 國(guó)家煤炭工業(yè)局.煤礦測(cè)量規(guī)程[S].2009.

作者簡(jiǎn)介：李國(guó)輝（1965-），男，重慶能科工程勘察有限公司副總經(jīng)理，測(cè)量高級(jí)工程師，研究方向：礦山測(cè)量。

（責(zé)任編輯：王 波）