礦山沉陷監測技術研究

孫笑

摘 要 礦產資源是我國非常重要的自然資源，在國民經濟建設中起著重要的作用，然而礦區資源的大規模開發和利用使得地表沉陷和環境問題日益嚴重。目前，僅靠常規的基礎測量手段監測礦區變形，無法對地表植被和水系發達地帶的沉陷進行有效監測，缺乏開采過程中的形變分析和災害預測信息。因此，如何選擇合適的措施和方法監測礦區的沉陷情況，防止地表塌陷從而保護礦區開采的安全進行是礦區研究的重要方向之一。本文介紹了礦山沉陷的誘因和礦山開采沉陷的監測技術，為礦山開采監測方法的選擇上提供了一定的理論基礎，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞 礦山沉陷監測;沉陷誘因;水準測量

礦山開采會引起地表的移動和形變，這是一個十分復雜的時空力學過程，其導致的自然環境的惡化會消耗許多不可再生資源[1-2]。目前最有效的辦法就是實地觀測，根據觀測成果分析推導地表移動規律和礦區演化過程。因此，在礦山開采中需選擇適合的地面監測技術，對礦山的地質變形和所處地表的沉陷進行定時定期監測，及時發現沉陷形變趨勢，并通過采取加固開采地表、暫停開采、轉移開采點、“反沉降”等方法在保證安全的前提下實現開采最大化[3]。

1地表沉陷的誘因

地表沉降的誘因有很多，可概括為自然因素和人為因素。其主要成因是人為因素：地質因素，水文因素，采礦因素等[4-5]。

1.1 地質因素

礦層的厚度，埋深及傾角的影響。通常情況下，礦層厚度越大，地表沉降越大;開采深度越大，地表沉降越大;而傾角對沉陷的影響不具有強相關性。

1.2 水文因素

礦石是晶體或顆粒互相膠著黏結在一起的聚集體，其中水文是地質環境中最活躍的因素，水巖相互作用是一種由微觀變化導致宏觀變化的過程，這種復雜的演化過程是破壞巖體強度的關鍵所在。

1.3 采礦因素

在礦區開采中所形成的未處理采空區中，其穩定性還受到采礦因素和礦區幾何參數的影響。

2礦區地面沉陷監測方法

近年來，除常規技術外，新興測繪技術飛速發展，GPS綜合應用技術，合成孔徑雷達差分干涉技術（difference Interferometric Synthetic Aperture Radar，D-InSAR），三維激光掃描技術等均被用于礦區沉陷監測領域。

2.1 精密水準測量

進行水準測量時，需要水準儀以及配套的水準尺。通過已定位的兩點，將水準儀置于約兩點中間處，然后測量兩點間測高差來進行水準測量。精度指標見表1、表2所示。

精密水準測量是垂直測量的基礎方法，也是主要方法，具有精度高、穩定性好、技術成熟等特點，但是勞動強度大，速度慢，觀測系統相關性強，要求具有連貫性，對于面積小的礦區可采用精密水準測量進行沉陷監測，對于大面積礦區監測時，不應考慮此方法。

2.2 GPS技術在礦區沉陷監測中的應用

第一，建立GPS監測網。通過建網可對監測礦區地表、道路、建筑物等的位置變化實施有效監控，運用GPS-RTK等進行數據收集、整理和分析，有助于礦區沉陷監測的進行。

第二，GPS數據處理。具體步驟如圖1所示。

第三，礦區沉陷預測。根據各期觀測數據得到沉陷曲線，采用合理的模型進行建模預測。

3結束語

從目前我國礦山沉陷監測發展的情況看，新老技術處于并存狀態，不僅有初期發展所遺留下來的水準測量，三角高程測量等技術，也有D-InSAR技術和三維激光掃描技術等新型沉陷監測技術。每一種方法在礦山沉陷監測中都會有自身的優勢和局限性，要學會具體問題具體分析，因時因地合理的選擇監測方法，力求達到優勢最大化。

參考文獻

[1] 李濤，仇文革，程云建，等.基于全息變形監測的隧道支護評估體系研究[J].地下空間與工程學報，2020，16（2）：583-590.

[2] 閆文玉. 礦山開采地面沉降觀測技術的選擇與應用[C]. 山東金屬學會.魯冀晉瓊粵川遼七省金屬（冶金）學會第十九屆礦山學術交流會論文集（地質測量卷）.山東金屬學會：河北省冶金學會，2012：62-68.

[3] 田雨，雷少剛，卞正富.基于SBAS和混沌理論的內排土場沉降監測及預測[J].煤炭學報，2019，44（12）：3865-3873.

[4] 趙元慶.基于SBAS技術的廈門市地表沉降監測[J].測繪工程，2020，29（2）：46-51.

[5] 姚文龍，熊習旺，楊果林，等.基于隨機介質理論基坑降水引起地表沉降計算[J].科學技術與工程，2020，20（6）：2417-2420.