店坪煤礦工業廣場建筑物沉降變形觀測方案研究探討

賈冬冬

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司，山西 方山 033199）

店坪煤礦位于山西省呂梁市方山縣大武鎮王家莊村一帶, 井田地處晉西黃土高原，屬呂梁山中段西側的中山區，地形復雜，地貌類型以侵蝕的黃土梁、峁為主。本井田總體為不對稱向斜（中陽—離石向斜），并伴生次級短軸背斜及向斜。店坪煤礦核定年產量為260萬t。工業廣場內與井下生產相關的重要建筑物有：提升機房、35kV變電站、6kV變電站、選矸樓、皮帶棧橋、筒倉、風機房、污水處理站。

受回采影響，呂梁市某礦工業廣場大門外水泥地面產生一條小裂縫，落差達1cm。因此為了保障礦井安全生產，店坪煤礦編制了工業廣場重要建（構）筑物沉降、變形觀測方案設計，以監測工業廣場主要建（構）筑物安全狀況，及時地消除隱患。

1 工業廣場沉降變形觀測方案的確立

根據沉降觀測點的實際觀測需求和《建筑變形測量規范》的規定，以及店坪煤礦工業廣場空間區域、井上下實際開采情況，選擇合適的觀測位置，保證能同時觀測到多個基準點和多個觀測點，做到等精度觀測，遂將待觀測區段分為A、B、C三個區域，每個區域觀測點相對集中，觀測線呈放射狀。為了保證每次觀測值的精度和可比性，每次沉降觀測都分別以各自區域的固定測站，后視點位，用全站儀進行觀測，每次可得X，Y，H三維坐標值，將觀測記錄輸入excel計算表中，對計算結果進行對比，分析建筑物是否發生沉降變形。

2 沉降變形基準點和觀測點的布置

2.1 基準點的建立

依照有關規范及施測范圍周邊的實際情況，選擇遠離沉陷范圍的工業廣場原有近井點DDPJ、DPJ1和DPJ2作為起算數據，引測控制點Y、W、Z作為起始觀測控制點。數據來源于2005年12月山西省第三地質工程勘查院編制的《木瓜、店坪測區控制測量技術工作成果報告》，高程基準采用1985年國家高程基準系。這些E級GPS控制點，精度相當于四等三角測量點，見表1。

表1 近井點、控制點坐標與高程

2.2 觀測點的建立

布設沉降變形觀測點，根據觀測目的以及測區地形地貌，將觀測點安置在建筑物四周，這樣便于觀測，將全站儀專用反射片分別固定于建筑物四個根基或房屋四角、中點及筒倉四周穩定的位置。依此編號并做好標志符號。標設時，盡量避開雨水管、窗臺線、暖水管等障礙物，以防影響觀測。觀測點位置見圖1，觀測點分布說明見表2。

表2 觀測點分布說明

3 測量儀器、觀測方法及精度要求

3.1 測量儀器的選擇

對于地表為丘陵地帶的礦區來說，周圍建筑物密集，高低錯落。日常觀測方法采用水準測量，按照四等精度的技術要求進行，工作量很大，測站多，測量精度也會受到一定的影響。本礦采用全站儀替代水準儀按照四等精度的技術要求進行沉降變形觀測。測量儀器采用瑞士徠卡TCR802型全站儀及配套的腳架、專用反射片和卷尺。

3.2 觀測方法

傳統的沉降變形觀測包括基準線法、角度交會法等，因地制宜，本礦使用三維坐標法來進行觀測。這種方法方便、靈活、高效、經濟。首次觀測成果是計算沉降量的起始值，在觀測點布設不少于15d后進行第一次觀測。首次觀測需兩次觀測，其高程之差若在允許范圍之內，則初始觀測最終結果是兩次觀測的平均值，否則必須再次測量，直到符合精度要求。

以A區域為例，在E級GPS點DPPJ2架好儀器整平對中，并量取儀器高，輸入全站儀，在觀測點處放好棱鏡，日常觀測具體步驟如下：

（1）將全站儀安設在控制點DPPJ2點后，后視DPPJ1點，輸入后視方位和DPPJ2點三維坐標，并記錄。

（2）量取棱鏡高，輸入全站儀，并記錄。然后采用方向觀測法依次測量各觀測點兩個測回，測得各觀測點的三維坐標，存儲于全站儀內，備用。取平均值作為各觀測點的最終值。

3.3 觀測精度要求

要求觀測點的高程中誤差為±1.0mm, 相鄰觀測點高程中誤差為±0.5mm, 并使用全站儀替代四等水準測量要求進行施測。

4 沉降觀測周期和時間要求

根據規范要求，在建筑物基礎完成后進行第一次沉降觀測，作為起始值。以后每個月觀測一次，其觀測值與起始值比較、分析。井下每個綜采面開推、開采一半、開采結束各觀測一次。以后每個季度觀測一次。

5 內業數據處理與精度評定

核對和復查外業觀測成果與起算數據；驗算各項限差，在確認全部符合“規定”要求時方可進行計算，然后每個測點兩個測回的四個三維坐標進行簡單的數據分析，取算術平均值作為本次測量的最終值。然后利用Excel計算表獲得各觀測點的本次變形量和累計變形量。觀測值中的超限誤差，除在觀測過程中嚴格作業、認真檢核隨時予以排除外，在變形分析中通過檢驗將判定含有粗差的觀測值予以剔除。內業觀測成果計算和分析中的數字取位，沉降值精確到0.1mm，高程精確到0.1mm。

6 結 語

通過歷時一年的觀測，經過數據對比分析，可以看出工業廣場建筑物沉降變形量較小，截至日前，開采沒有對工業廣場建筑物造成變形影響。同時也間接說明，工業廣場煤柱留設是合理安全的。

該項沉降變形觀測應長期持續進行。如果發現某些觀測點損壞，要重新標定，將長期觀測的數據和回采推進度結合起來對比分析研究。