CN113252002A - 金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，包括金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，包括以下步骤：根据GPS静态观测技术，将第一组GPS接收机分别置于固定点上，进行为其长时间全网式观测，获得坐标转换参数。再将第一组GPS接收机保持一点固定不动，作为基准点，选取另外一组GPS接收机进行静态的移动观测，采用多次多点进行观测记录，观测坐标（X，Y，Z）进行记录分析。多期观测数据分析地表移动规律。其精度如下:my≤士10mm，mx≤±10mm，mz≤士15mm。该金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法采用了全网长周期和短周期进行监测，监测的方式更具有针对性使得监测的结果更为精准。

Description

金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法

技术领域

本发明涉及地表岩移监测技术领域，具体为金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法。

背景技术

随着金属矿开采范围的不断扩大，塌陷、破坏的土地日益增多。矿区土地大面积塌陷，不但严重破坏了矿区的生态环境，使农田荒芜，农民少地或无地耕种，而且使煤矿征地越来越困难，严重影响金属矿生产任务的完成，通过建立地表岩移观测站，取得完整的观测资料，就可分析出金属矿的地表移动参数和移动规律，为今后开采类似工作面及沉陷区土地综合治理提供依据。

现有矿区地表岩移监测是在充填采矿工艺技术条件下进行的，其地表监测方法已经不适合于崩落法采矿，无法解决崩落法引起的上述问题，因此亟需设计金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，以解决上述背景技术中提出的崩落法采矿无法进行地表监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，包括以下步骤：

步骤一：

根据GPS静态观测技术，将第一组GPS接收机分别置于固定点上，进行为其长时间全网式观测，获得坐标转换参数。

步骤二：

将第一组GPS接收机保持一点固定不动，作为基准点，选取另外一组GPS接收机进行动态的移动观测，采用多次多点进行观测记录，观测坐标（X，Y，Z）进行记录分析。多期观测数据分析地表移动规律。其精度如下:

my≤士10mm，mx≤±10mm，mz≤士15mm。

步骤三：

短周期日常全网检测，判定地表是否开始移动，在回采工作面推进0.2h—0.5h，预选金属矿地表岩移五组观测点。

步骤四：

在短期的时间间隔内进行多次水准测量，以便及时发现测点下沉的趋势，确定地表开始移动的时间，重复进行水准测量，重复测量的时间间隔视地表下沉的速度而定。

步骤五：

矿区塌陷面积较大的，采用遥感技术监测；重点矿区采用高精度GPS、钻孔倾斜仪、全站仪等监测；其他采用人工现场调查、量测。

优选的，所述步骤一中，长时间监测周期为一个月，以月为周期单位。

优选的，所述步骤二中采点记录，预制测点并埋没，时间受采动影响前，再次连接测量及采前全面观测，时间位采动影响前完成。

优选的，所述步骤四中巡视水准测量，位于地表点下沉10mm开始，周期为一个月一次，后期加密水准测量，活跃期（每月下沉大于20mm）周期为半个月一次。

优选的，所述步骤五中通过五步法，第一现场调研收集资料，第二对地表沉陷类型进行分析和地表移动变形影响因素分析两步走方案，第三地表移动变形观测分析，第四理论分析和地表沉陷预计，第五采动地表移动变形规律以及地表沉陷特征。

优选的，所述步骤五中地面和建筑物的变形监测，通常设置一定的点位，用水准仪、百分表及地震仪等进行测量，或可采用埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等进行简易监测。

优选的，所述步骤五中塌陷前兆现象的监测内容包括：抽、排地下水引起泉水干枯、地面积水、人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡、植物***、建筑物作响或倾斜、地面环形开裂、地下土层垮落声、水点的水量、水位和含沙量的突变以及动物的惊恐异常现象等。

优选的，所述步骤五中地面、建筑物的变形和水点的水量、水态的变化，地下洞穴分布及其发展状况等需长期、连续地监测，以便掌握地面塌陷的形成发展规律，提早预防、治理，并采用测距仪或皮尺测量塌陷区面积、塌陷坑最大深度、直径等；现场调查塌陷坑数量及危害程度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法采用了全网长周期和短周期进行监测，监测的方式更具有针对性，在长周期和短周期监测中，使得监测的结果更为精准，再次通过分析调研制备相对的地表沉陷预计，为地表开采提供了安全可靠的方案。

附图说明

图1为本发明实施一种金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法的地表裂缝监测。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-1，本发明提供的一种实施例：

金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，包括以下步骤：

步骤一：

根据GPS-RTK技术，将第一组GPS接收机分别置于固定点上，进行为其长时间全网式观测，获得坐标转换参数，长时间监测周期为一个月，以月为周期单位。

步骤二：

将第一组GPS接收机保持一点固定不动，作为基准点，选取另外一组GPS接收机进行动态的移动观测，采用多次多点进行观测记录，采点记录，预制测点并埋没，时间受采动影响前，再次连接测量及采前全面观测，时间位采动影响前完成，观测坐标（X，Y，Z）进行记录分析。多期观测数据分析地表移动规律。其精度如下:

my≤士10mm，mx≤±10mm，mz≤士15mm。

步骤三：

短周期日常全网检测，判定地表是否开始移动，在回采工作面推进0.2h—0.5h，预选金属矿地表岩移五组观测点，观测线上端的测点数目以及测点的密度，主要取决于开采的深度和设站的目的，为了以精度求得移动相变形值及其分布规律，一般等间距布设。控制点埋设在观测线的两端，每端不得少于2个，若只在一端设置控制点时，控制点不得少于3个。控制点与最外端监测点的距离为50～100m。

测点密度

开采深度（m）	测点距离（m）	开采深度（m）	测点间距（m）
				<50	5	200-250	15
50-100	10	250-350	20
				100-200	15	>350	25

步骤四：

在短期的时间间隔内进行多次水准测量，以便及时发现测点下沉的趋势，确定地表开始移动的时间，重复进行水准测量，步骤四中巡视水准测量，位于地表点下沉10mm开始，周期为一个月一次，后期加密水准测量，活跃期（每月下沉大于20mm）周期为半个月一次，重复测量的时间间隔视地表下沉的速度而定。为判定地表是否已开始移动，在回采工作面推进一定距离（约0.2H～0.5H）后，每隔几天进行一次水准测量（又称巡视测量或预测)，如果发现测点有下沉的趋势，即说明地表已经开始移动。

日常观测工作是首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作。在移动过程中，要进行日常观测工作，即重复进行水准则量。重复水准测量的时间间隔，视地表下沉的速度而定，一般是每隔1～3个月观测一次。在移动的活跃阶段，增加水准观测次数。

步骤五：

矿区塌陷面积较大的，采用遥感技术监测；重点矿区采用高精度GPS、钻孔倾斜仪、全站仪等监测；其他采用人工现场调查、量测，通过五步法，第一现场调研收集资料，第二对地表沉陷类型进行分析和地表移动变形影响因素分析两步走方案，第三地表移动变形观测分析，第四理论分析和地表沉陷预计，第五采动地表移动变形规律以及地表沉陷特征，地面和建筑物的变形监测，通常设置一定的点位，用水准仪、百分表及地震仪等进行测量，或可采用埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等进行简易监测。

另外在对地表坍塌进行干预，塌陷前兆现象的监测内容包括：抽、排地下水引起泉水干枯、地面积水、人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡、植物***、建筑物作响或倾斜、地面环形开裂、地下土层垮落声、水点的水量、水位和含沙量的突变以及动物的惊恐异常现象，以便掌握地面塌陷的形成发展规律，提早预防、治理，并采用测距仪或皮尺测量塌陷区面积、塌陷坑最大深度、直径等；现场调查塌陷坑数量及危害程度。

该金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法采用高程测量，观测站各观测点的高程采用水准测量方法来确定。每条观测线的水准测量，应先测定转点（某一个观测点）的高差，再按顺序依次测定中间点的高差，而后再一次测定转点的高差，并将其两次测定的高差进行比较，其差，三等水准不应大于2mm，四等水准不应大于3mm。当地表破坏较大，或两点间倾角超过200，不便于进行水准测量时，可以采用三角高程方法测定各观测点的高程。

点间距丈量:控制点到观测点及观测点到观测点的点间距，采用经过比长的钢尺往返丈量。丈量时，对钢尺施以标准拉力，并测记温度。每次丈量读数三次，互差不超过2mm，符合要求后取平均值作为丈量结果。相邻两观测点间的改正后的水平往返限差，点间距小于15m时为2mm，点间距大于15m时为30mm。

在地表移动的过程中，为了补充全面观测次数的不足和研究观测线上部分观测点下沉的变化情况，适当增加若干次水准测量，按四等水准测量的要求进行，每隔1～3个月进行一次，从观测站控制点开始进行水准测量。如果观测线两端或一端设有控制点，则采取附合、闭合或往返水准测量。施测按三等水准测量精度要求进行，经平差后求得各测点高程。若两点间地表倾角大于20°时，用三角高程测量，以两测回测竖直角，往返高程互差按下式计算:

△h=8+0.1L

△h：往返高度互差，mm

L：两点间的水平距离，m

该金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法的下沉系数由最大下沉值的计算公式Wmax=mqcos√n1，n3可得:

q=w.max/(mcosa√n1，n3)

式中:

q——下沉系数

Wmax—最大下沉值

m—金属矿层厚度

a—金属矿层倾角

n1——倾斜方向采动系数，n3——走向方向采动系数

所谓采动系数，就是采空区倾斜方向或走向方向的实际长度与地表达到充分采动时，相应方向上最小长度之比。采动系数的计算公式表式为:

n1=K1(D1/H0)

n3=K2(D2/H0)

n1---倾斜方向的采动系数

n3——走向方向的采动系数

D1——采空区倾斜方向的实际长度，D3——采空区走向方向的实际长度，H0--平均采深

K1，K2——小于1的系数。

金属矿的覆岩层为中硬偏软岩层，K1，K2可取0.8。

为了进行地表移动观测资料的综合分析，应根据综合分析的目的和要求，将大量的实地观测资料收集和归纳起来。在收集过程中，要注意资料的可靠性和准确性。地质采矿条件的数值，如矿层厚度、矿层倾角和采区尺寸等，应收集回采后的实测值。

综合分析的一般方法，在地表与岩层移动过程中，影响的因素很多，在综合分析时，不可能同时考虑全部因素，只能考虑其中最重要的，或在某一特定条件下，与移动过程有关的其他主要影响因素。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：

根据GPS静态观测技术，将第一组GPS接收机分别置于固定点上，进行为其长时间全网式观测，获得坐标转换参数；

步骤二：

将第一组GPS接收机保持一点固定不动，作为基准点，选取另外一组GPS接收机进行静态的移动观测，采用多次多点进行观测记录，观测坐标（X，Y，Z）进行记录分析，多期观测数据分析地表移动规律，其精度如下:

my≤士10mm，mx≤±10mm，mz≤士15mm；

步骤三：

短周期日常全网监测，判定地表是否开始移动，在回采工作面推进0.2h—0.5h，预选金属矿地表岩移五组观测点；

步骤四：

在短期的时间间隔内进行多次水准测量，以便及时发现测点下沉的趋势，确定地表开始移动的时间，重复进行水准测量，重复测量的时间间隔视地表下沉的速度而定；

步骤五：

矿区塌陷面积较大的，采用遥感技术监测；重点矿区采用高精度GPS、钻孔倾斜仪、全站仪等监测；其他采用人工现场调查、量测。

2.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤一中，长时间监测周期为一个月，以月为周期单位。

3.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤二中采点记录，预制测点并埋没，时间受采动影响前，再次连接测量及采前全面观测，时间位采动影响前完成。

4.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤四中巡视水准测量，位于地表点下沉10mm开始，周期为一个月一次，后期加密水准测量，活跃期（每月下沉大于20mm）周期为半个月一次。

5.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤五中通过五步法，第一现场调研收集资料，第二对地表沉陷类型进行分析和地表移动变形影响因素分析两步走方案，第三地表移动变形观测分析，第四理论分析和地表沉陷预计，第五采动地表移动变形规律以及地表沉陷特征。

6.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤五中地面和建筑物的变形监测，通常设置一定的点位，用水准仪、百分表及地震仪等进行测量，或可采用埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等进行简易监测。

7.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤五中塌陷前兆现象的监测内容包括：抽、排地下水引起泉水干枯、地面积水、人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡、植物***、建筑物作响或倾斜、地面环形开裂、地下土层垮落声、水点的水量、水位和含沙量的突变以及动物的惊恐异常现象等。

8.根据权利要求1所述的金属矿开采地表岩移的全网式穿插小网度相结合监测方法，其特征在于：所述步骤五中地面、建筑物的变形和水点的水量、水态的变化，地下洞穴分布及其发展状况等需长期、连续地监测，以便掌握地面塌陷的形成发展规律，提早预防、治理，并采用测距仪或皮尺测量塌陷区面积、塌陷坑最大深度、直径等；现场调查塌陷坑数量及危害程度。

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