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[摘要]利用智能的测量仪器和先进的测绘技术，建立地表移动观测站定期观测，布设矿区控制网并建立地表移动观测站，确定开采沉陷的预计参数，从而获取开采沉陷参数的重要依据，寻求地表与岩层移动的预计方法和参数，掌握地表移动规律，从而为矿山安全生产提供最有力的保障。
[关键词]矿山 露天开采 沉陷观测
[中图分类号] TD804 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-202-2
矿山测量是生产的基础工作，传统的矿山测量是以经纬仪、水准仪为技术手段进行的，目的是测定点的空间位置，任务是标定与测图。近几年来像精密水准仪、电子经纬仪、全站仪以及GPS接收机等，根据不同的环境要求和数据类型，都可分别应用于矿区露天采矿和井下数据的采集；这些仪器不仅应用于地面测量和数据采集工作，而且降低了劳动强度，为开发和保护矿产资源做出了重要的贡献。同时随着电子技术等的发展，测绘仪器制造也得到了很大的发展，代表之一就是全站仪，全站仪具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，其操作简单，性能稳定，数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点，使其在矿山测量中得到了广泛的应用。地面控制测量、地形测量、工程测量均可用全站仪进行。云南建水锰矿有限责任公司矿山位于建水坡头乡白显平台矿区，属于露天开采，自1958年成立。外界坑道越界开采进入采区内遗留下来的巷道、采空区，由于露天开采标高的逐渐下降，从而逐渐显露出来。本文结合矿山开采沉陷观测的基本过程，并对观测数据进行处理，进而得出了地表基本移动参数，再结合地质资料推测巷道及采空区位置及走向，就矿山露天开采沉陷观测谈一点体会：
传统的矿山测量学，是综合运用测绘 、采矿和地质等多学科的理论、技术与方法，采集、处理、表达和利用空间信息，实现对矿产资源的勘查、规划设计、建设开发和生产经营，解决矿产资源合理开发与矿区资源环境保护等问题。为了保障生产上的安全，免受或少受露天开采过程中地面沉陷带来的有害影响，必须对地下开采引起的岩层与地表移动规律进行研究。岩层与地表移动是许多地质采矿因素综合影响的结果。认识岩层与地表移动这一复杂的过程，切实可行的方法是实地观测。通过观测获得大量的第一手资料，然后对这些资料进行综合整理和分析，从而得出各种因素对移动过程的影响规律，再将这种规律运用到解决开采沉陷问题上去，使之进一步完善与深化。
1沉陷的基本情况
工作中存在的最大问题就在于对地下巷道没有图纸和数据资料，仅有的只有原始地质资料。所以只能依靠在生产过程中发现沉陷后来采取预防措施。
2地面观测
为了进行实地观测，必须在开采以前选定地点设置开采沉陷观测站。根据需要定期观测这些测点的空间位置及其相对位置的变化，确定各观测点的位移和点之间的相对位移，从而掌握开采沉陷的规律。
2.1地面观测站的设计原则及内容
观测站应设在地表移动盆地的主断面上；设站地区，在观测期间不受临近开采的影响；观测线的长度至少大于地表移动盆地的一半；观测线上的点应有一定的密度，视开采深度和设站目的而定；如果是为了特殊目的而专门建立的观测站可以不受上面条件的约束。观测站一般由两条观测线组成，分别沿矿层走向和沿矿层倾斜方向布设，它们一般是互相垂直并且相交，具体情况根据实际目的与现场情况确定。根据设站的目的，合理地选择观测站的布设形式是很重要的。
2.2地表移动观测站的观测工作
地表移动观测就是在采剥过程中定期、重复的测定各个观测点在不同时期的空间坐标。主要工作分为观测站的联系测量、全面观测 、单独进行的水准测量以及地表破坏的测定和编录。
（1）联系测量包括平面联系测量和高程联系测量，就是将观测站的某个控制点与矿区控制网之间进行连测，确定这个控制点的坐标，然后再根据它来确定其余控制点和工作测点的坐标。目的就是把观测站和矿区控制网联系起来。
（2）全面观测就是在联系测量之后、地表移动前进行的观测。全面观测应独立进行两次，两次的间隔时间不超过5天。全面观测包括测定各测点的平面位置和高程，各测点之间的间距、支距，记录地表原有破坏情况。
（3）在首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作就是所谓的日常观测工作。为了判别地表是否开始移动，可以在回采工作面推进一定距离后，在预计可能首先发生移动的地区选择几个工作测点，相隔几天进行一次水准测量，如果发现观测点有下沉趋势即说明地表移动已经开始。在移动过程中要重复进行水准测量，重复观测时间间隔根据地表的下沉速度来定。可以采用单程的附合导线或水准支线往返测量。
2.3岩层移动的观测
由于不能掌握地下开采引起的岩层移动规律，所以只能根据地面岩层移动规律和原始地质资料来进行推测。实地观测是基本的方法。一般都是通过在岩层内部设定一系列相互联系的观测点，进行观测，从而得出岩层移动规律。随着采空区的顶板暴露面积加大，整个采空区顶板围岩就形成一个周边固定的“倒锅”或 “平板”，切一个剖面则可以把顶板看成为一简支梁，这个简支梁是由多种岩层组合而成的。在岩体自重和因为开采而产生的次生应力场的共同作用下，它将产生向采空区自由面的弯曲变形并发生应力性质的改变 。当暴露面积过大，顶板围岩所受的拉应力超过岩体的抗拉强度极限时，就会发生破坏、冒落，或者因为爆破震动影响造成采空区顶板冒落时，就会遵循冒落拱理论，即在直接顶板的上方承受着一个有限区域的岩体自重所产生的压力。直到冒落的松散岩石逐步充填满采空区为止。在冒落过程中地表会因岩层移动而下沉、开裂。如果是充分采动，则地表将出现塌陷坑陷落漏斗。因此，地表稳定性与否取决于采空区的面积。
3沉陷分析
坑道掘进进行到一定的阶段，逐步由岩体的移动和破坏波及地表，使受采剥影响的地表沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区大得多的沉陷区域。沉陷区域改变了原有的地表形态，引起地表标高、水平位置发生变化，常用的定量表述这种变化的指标有下沉、水平移动、倾斜、曲率、水平变形。地表移动观测期的观测应包括平面坐标、高程、距离和裂缝测量等，通过测量工作可以计算下列数据：测点的下沉w和下沉速度v，测点的水平移动u和点间的水平变形ε，测点在垂直面内的移动向量W；测点在平面上的移动向量U、空间的移动向量Uw和坐标方位角α；可以得到观测区域地形图，观测线地质断面图，观测线垂直下沉曲线图，观测点水平移动与水平变形曲线图，观测点在垂直面内的移动向量图。
上述几个定量分析地表移动规律的指标是进行地表沉陷预计理论的基础，而它又是建立在测量数据准确性的基础上。对于测量工作来说，主要是运用测量的手段获取地表点的沉陷数据绘制出这些定量指标曲线，从而更好地预测和估计沉陷规律，指导矿山开采工作。
4结语
矿山开采沉陷中的关键工作是如何确定开采沉陷的预计参数，而利用智能的测量仪器和先进的测绘技术布设矿区控制网并建立地表移动观测站，是获取开采沉陷参数的重要依据。通过建立地表移动观测站定期观测，再考虑工作面的布置和采矿方法等若干细节的影响，寻求该地区地表与岩层移动的预计方法和参数，掌握地表移动规律，从而为矿山安全生产提供最有力的保障。
参考文献
[1]何国清，杨伦等.矿山开采沉陷学.中国矿业大学出版社，1991.4.
[2]张绍良，汪云甲，顾和和.我国矿山测量的十五年回顾与新时期的任务.测绘通报.2006.9.
[3]张国良.矿山测量学.中国矿业大学出版社.2001.7.
[关键词]矿山 露天开采 沉陷观测
[中图分类号] TD804 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-202-2
矿山测量是生产的基础工作，传统的矿山测量是以经纬仪、水准仪为技术手段进行的，目的是测定点的空间位置，任务是标定与测图。近几年来像精密水准仪、电子经纬仪、全站仪以及GPS接收机等，根据不同的环境要求和数据类型，都可分别应用于矿区露天采矿和井下数据的采集；这些仪器不仅应用于地面测量和数据采集工作，而且降低了劳动强度，为开发和保护矿产资源做出了重要的贡献。同时随着电子技术等的发展，测绘仪器制造也得到了很大的发展，代表之一就是全站仪，全站仪具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，其操作简单，性能稳定，数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点，使其在矿山测量中得到了广泛的应用。地面控制测量、地形测量、工程测量均可用全站仪进行。云南建水锰矿有限责任公司矿山位于建水坡头乡白显平台矿区，属于露天开采，自1958年成立。外界坑道越界开采进入采区内遗留下来的巷道、采空区，由于露天开采标高的逐渐下降，从而逐渐显露出来。本文结合矿山开采沉陷观测的基本过程，并对观测数据进行处理，进而得出了地表基本移动参数，再结合地质资料推测巷道及采空区位置及走向，就矿山露天开采沉陷观测谈一点体会：
传统的矿山测量学，是综合运用测绘 、采矿和地质等多学科的理论、技术与方法，采集、处理、表达和利用空间信息，实现对矿产资源的勘查、规划设计、建设开发和生产经营，解决矿产资源合理开发与矿区资源环境保护等问题。为了保障生产上的安全，免受或少受露天开采过程中地面沉陷带来的有害影响，必须对地下开采引起的岩层与地表移动规律进行研究。岩层与地表移动是许多地质采矿因素综合影响的结果。认识岩层与地表移动这一复杂的过程，切实可行的方法是实地观测。通过观测获得大量的第一手资料，然后对这些资料进行综合整理和分析，从而得出各种因素对移动过程的影响规律，再将这种规律运用到解决开采沉陷问题上去，使之进一步完善与深化。
1沉陷的基本情况
工作中存在的最大问题就在于对地下巷道没有图纸和数据资料，仅有的只有原始地质资料。所以只能依靠在生产过程中发现沉陷后来采取预防措施。
2地面观测
为了进行实地观测，必须在开采以前选定地点设置开采沉陷观测站。根据需要定期观测这些测点的空间位置及其相对位置的变化，确定各观测点的位移和点之间的相对位移，从而掌握开采沉陷的规律。
2.1地面观测站的设计原则及内容
观测站应设在地表移动盆地的主断面上；设站地区，在观测期间不受临近开采的影响；观测线的长度至少大于地表移动盆地的一半；观测线上的点应有一定的密度，视开采深度和设站目的而定；如果是为了特殊目的而专门建立的观测站可以不受上面条件的约束。观测站一般由两条观测线组成，分别沿矿层走向和沿矿层倾斜方向布设，它们一般是互相垂直并且相交，具体情况根据实际目的与现场情况确定。根据设站的目的，合理地选择观测站的布设形式是很重要的。
2.2地表移动观测站的观测工作
地表移动观测就是在采剥过程中定期、重复的测定各个观测点在不同时期的空间坐标。主要工作分为观测站的联系测量、全面观测 、单独进行的水准测量以及地表破坏的测定和编录。
（1）联系测量包括平面联系测量和高程联系测量，就是将观测站的某个控制点与矿区控制网之间进行连测，确定这个控制点的坐标，然后再根据它来确定其余控制点和工作测点的坐标。目的就是把观测站和矿区控制网联系起来。
（2）全面观测就是在联系测量之后、地表移动前进行的观测。全面观测应独立进行两次，两次的间隔时间不超过5天。全面观测包括测定各测点的平面位置和高程，各测点之间的间距、支距，记录地表原有破坏情况。
（3）在首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作就是所谓的日常观测工作。为了判别地表是否开始移动，可以在回采工作面推进一定距离后，在预计可能首先发生移动的地区选择几个工作测点，相隔几天进行一次水准测量，如果发现观测点有下沉趋势即说明地表移动已经开始。在移动过程中要重复进行水准测量，重复观测时间间隔根据地表的下沉速度来定。可以采用单程的附合导线或水准支线往返测量。
2.3岩层移动的观测
由于不能掌握地下开采引起的岩层移动规律，所以只能根据地面岩层移动规律和原始地质资料来进行推测。实地观测是基本的方法。一般都是通过在岩层内部设定一系列相互联系的观测点，进行观测，从而得出岩层移动规律。随着采空区的顶板暴露面积加大，整个采空区顶板围岩就形成一个周边固定的“倒锅”或 “平板”，切一个剖面则可以把顶板看成为一简支梁，这个简支梁是由多种岩层组合而成的。在岩体自重和因为开采而产生的次生应力场的共同作用下，它将产生向采空区自由面的弯曲变形并发生应力性质的改变 。当暴露面积过大，顶板围岩所受的拉应力超过岩体的抗拉强度极限时，就会发生破坏、冒落，或者因为爆破震动影响造成采空区顶板冒落时，就会遵循冒落拱理论，即在直接顶板的上方承受着一个有限区域的岩体自重所产生的压力。直到冒落的松散岩石逐步充填满采空区为止。在冒落过程中地表会因岩层移动而下沉、开裂。如果是充分采动，则地表将出现塌陷坑陷落漏斗。因此，地表稳定性与否取决于采空区的面积。
3沉陷分析
坑道掘进进行到一定的阶段，逐步由岩体的移动和破坏波及地表，使受采剥影响的地表沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区大得多的沉陷区域。沉陷区域改变了原有的地表形态，引起地表标高、水平位置发生变化，常用的定量表述这种变化的指标有下沉、水平移动、倾斜、曲率、水平变形。地表移动观测期的观测应包括平面坐标、高程、距离和裂缝测量等，通过测量工作可以计算下列数据：测点的下沉w和下沉速度v，测点的水平移动u和点间的水平变形ε，测点在垂直面内的移动向量W；测点在平面上的移动向量U、空间的移动向量Uw和坐标方位角α；可以得到观测区域地形图，观测线地质断面图，观测线垂直下沉曲线图，观测点水平移动与水平变形曲线图，观测点在垂直面内的移动向量图。
上述几个定量分析地表移动规律的指标是进行地表沉陷预计理论的基础，而它又是建立在测量数据准确性的基础上。对于测量工作来说，主要是运用测量的手段获取地表点的沉陷数据绘制出这些定量指标曲线，从而更好地预测和估计沉陷规律，指导矿山开采工作。
4结语
矿山开采沉陷中的关键工作是如何确定开采沉陷的预计参数，而利用智能的测量仪器和先进的测绘技术布设矿区控制网并建立地表移动观测站，是获取开采沉陷参数的重要依据。通过建立地表移动观测站定期观测，再考虑工作面的布置和采矿方法等若干细节的影响，寻求该地区地表与岩层移动的预计方法和参数，掌握地表移动规律，从而为矿山安全生产提供最有力的保障。
参考文献
[1]何国清，杨伦等.矿山开采沉陷学.中国矿业大学出版社，1991.4.
[2]张绍良，汪云甲，顾和和.我国矿山测量的十五年回顾与新时期的任务.测绘通报.2006.9.
[3]张国良.矿山测量学.中国矿业大学出版社.2001.7.