旬邑县宋家沟煤矿xunyixiansongjiagoumeikuang2026 综采工作面地表移动观测站设 计 方 案编制单位： 地 测 科 编制日期： 2013.06.01前 言为了获得 2026 综采工作面最可靠的地表移动参数，掌握该工作面地质采矿条件下的地表移动规律，我矿决定建立 2026 综采工作面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。2026 工作面地表移动观测与研究的主要内容：1、掌握地质采矿条件与地表移动的变形关系；2、获得综采条件下地表移动与变形的分布规律；通过对 2026 工作面地表移动观测站的研究， 为我矿保护煤柱的留设和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求地表移动规律，丰富和发展我矿采煤技术。2026 综采工作面地表移动观测站设计方案一、2026 工作面地质采矿条件2026 工作面走向长度为 1110 米，倾向宽 150 米，面积约 16.65 万，平均采深为 227 米，工作面平均倾角 12，该工作面 4-2煤层厚度在 2.4-3.0 米之间，平均 2.7 米，采用走向长壁垮落采煤法，综合机械化采煤。本工作面掘进水文地质条件简单，顶底板均为泥岩、粉砂岩，隔水性能好；该工作面老顶为粉砂岩或砾岩，厚度为 5.75-75 米，该层非常坚硬；直接顶为泥岩、砂质泥岩厚度为 1.46-6.67 米，直接底为细砂岩、砂质泥岩，岩性变化不大，厚度约2.47 米，具有膨胀性，上部松散层厚度约为 145 米。二、地表移动观测站的设计1、观测站设计原则为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中应遵循以下原则：（1）观测线应设在地表移动盆地的主剖面上；（2）观测线在观测期间不受临近开采的影响；（3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；（4）根据开采深度和设站目的，观测线上的测点应有一定的密度；（5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。2、角量参数的选定由于该观测站为我矿第一个观测站，角度参数的选定只能参照我矿采矿条件，地质地层结构实际揭露，矿区地表移动观测成果等资料。矿区的角度参数为： = 10， = 78 = 72， = 85 88由矿区地表移动经验公式得： 掘= 掘=88- 78 * m/H0 20* h/H04.5=74.3 4.5 掘=85- 72 * m/H0 20* h/H0 1.9= 71.4 1.9其中： - 松散层移动角 、 - 倾向移动角 - 走向移动角m - 煤层平均厚度 2.7h - 松散层厚度 145H0 - 回采工作面平均开采深度 2273、观测线位置的确定根据观测站设计原则，在 2026 工作面上方地表布置两条观测线，A 号观测线为工作面走向方向并超出工作面长度两侧各 50 米的位置，B 号观测线为工作面中部沿倾向布置的采空区上方，超出工作面宽度两侧各 50 米的位置。附：1、图 1：A 号观测线剖面图2、图 2：B 号观测线剖面图3、观测站平面位置设计见附图。4、观测线长度的确定根据煤矿测量规程有关规定，调整 、 、 取 20，以剖面法求得 A 号和 B 号观测线长度分别为 1200 米和 250 米，共计 1450 米，如图1 所示。A 号观测线长度按下式计算：A1A20 = 2（H0-h）cot（ - ）+L式中： L-工作面走向长度 - 为走向移动角的修正值同理可得 B 号观测线的长度：B1B15 = H1 cot（ - ）+cot H2 cot（ - ）+ Lcosa式中： 、 分别为倾向移动角的修正值L-工作面倾斜长度；H1 、H2-分别为工作面下边界和上边界的开采深度三、控制点及工作测点的个数和埋设方法1、控制点及工作测点数按煤矿测量规程规定，工作测点间距为 50m，控制点间距为 20m，由观测线长度计算得各测线控制点和工作测点的个数，见表 1。表 1 控制点和工作测点个数观测线编号 控制点（个） 工作测点（个） 合计（个）A 4 25 29B 4 5 9合计 8 30 382、控制点和工作测点结构所有控制点为混凝土制桩，钢筋露出水泥桩的高度为 5mm，工作测点为木桩上部配钢钉制作，如图 2 和图 3 所示。图 2 控 制 点 图 图 3工 作 测 点 图3、埋设方法 （1）埋设控制点应用全站仪根据施工测量要求按设计坐标在实地标定其位置，工作测点用全站仪标定，尽量使其中心位于同一方向线上，用木桩配钢钉制作。（2）挖坑前先把点位引到 1 米外的四个临时十字桩上，在所标定位置挖一直径为 0.5 米左右，控制点坑深为 0.7m 以上，坑底捣实，先铺一层 0.1 米厚的混凝土后放置预制桩，并用混凝土固定控制点周围，固定高度分别为 0.3 米，由十字桩拉线指示测点位置，控制点的偏心不要大于 1cm，工作测点偏心不要大于 5cm，观测线上为三个控制点，先埋设两端点，然后用全站仪标埋中间控制点；（3）在整个观测期间必须采取有效措施对控制点和工作测点严加保护，如有破坏应及时补埋；（4）部分控制点和工作测点标定坐标见表 2；（5）观测站各控制点和工作测点的埋设工作应与 2013 年 3 月 25 日前完成。表 2 控制点和工作测点坐标点号 纵坐标（X） 横坐标（Y） 备注E1 3890034.123 36540623.904E2 3890057.046 36540628.111F1 3890294.656 36541860.106F2 3890315.722 36541858.688C1 3890473.451 36541225.946C2 3890449.217 36541222.261D1 3890056.012 36541319.658D2 3890074.938 36541327.930A1 3890096.965 36540620.626A25 3890397.693 36541800.271B1 3890149.762 36541329.541B5 3890390.044 36541268.313A15(B3) 3890269.923 36541298.931四、观测项目、方法、精度和时间1、连接测量控制点的平面位置采用全站仪导线控制，点位误差不得大于 10mm，全站仪导线布置如图 4 所示。高程连接由 T21、D6 点分别向观测线控制点引测三角高程，形成附和高程网，如图5 所示。 D6T21FDC12E图 4 连 接 测 量 平 面 图A5(B3)D6T21F21DCE12图 5 连 接 高 程 控 制 网 图A5(B3)观测站连接测量成果的内业数据处理方法和常规方法一样，最终求出观测站各控制点的平面坐标和高程，野外数据采集工作包括全站仪测角和测边，内业计算进行严密的数据处理。2、全面观测在观测站未受开采影响之前，独立进行两次全面观测，两次测得同一点的高程差值小于 10mm，同一边长的长度差小于 4mm，取两者平均值作为原始数据。高程测量直接从观测站控制点开始，按三角高程测量的精度要求进行，观测工作测点时，可使一些测点作为中间点，但实现不宜超过 100m（即不超过 2个中间点）。若观测站两端有控制点，可进行附和高程测量，若只在一端有控制点，则需进行往返高程测量（或闭合水准测量）。平面测量采用全站仪导线，正倒镜往返观测，直接测定出各测点的平面位置和高程，通过平面坐标反算，确定出各测点的支距和相邻测点之间在观测线方向的水平距离。3、日常观测在首次和末次全面观测之间适当加密测量次数，为判定地表是否开始移动，在回采工作面推进一定距离（回采长度 30-40 米），在预计可能首先移动的地表，选择若干个工作测点，每星期进行一次测量，重复测量的时间间隔，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，还应在下沉加大的区段，增加测量次数。观测站的各项观测，一般情况下可参照表 3 的程序进行，为了保证所获得观测资料的准确性，每次观测应在尽量短的时间内完成，特别是在移动活跃阶段，测量必须在一天内完成，并力争做到高程测量和平面测量同时进行。表 3 观测站观测程序观测时间 观测内容 观测时间段 观测要求设站后 10-15 天 与矿区控制网连接 地表移动活跃期 全面观测加密高程测量采动影响前 全面观测、预测 地表移动衰退期 高程测量地表移动初始期 三角高程测量 地表移动稳定后 全面观测注：地表移动稳定后指：6 个月内地表各点的下沉值均小于 30mm；4、 地表裂隙调查及井下工作面测量调查记录产生裂缝的日期、位置、长、宽、深及其变化过程，并拍摄图片，在每次地表移动观测的同时，应在井下测定工作面的推进位置、采厚和采高等采煤状况，并每周测定一次实际回采上限的位置。五、观测成果的整理地表移动观测站的观测成果预处理，必须在外业成果无误的基础上进行。观测数据的处理工作包括计算和绘图两部分。1、观测成果的计算为了确保观测成果的正确性，在进行内业数据处理之前，应对野外观测成果再次检查，然后进行各种严密的计算。（1）观测数据的预处理观测数据预处理主要是计算各测点的高程、相邻两测点在观测线方向的水平距离，然后计算各测点的位移变化值及下沉速度等。（2）位移变化值的计算观测数据经过预处理之后，便可计算观测线上各测点和各测点之间的位移变化值。其计算内容主要包括：各测点的下沉和水平移动，相邻两测点间的倾斜和水平变形，相邻两线段（或相邻三点）的曲率变形，观测点的下沉速度等。各移动和变形计算公式如下： m 次观测时 n 点的下沉Wn=Hn0-Hnm， mm式中： Wn - n 号点下沉值；Hn0、 Hnm- 分别为首次和 m 次观测时 n 号点的高程。相邻两点间的倾斜inn+1=（ Wn+1-Wn） /（ Lnn+1） ， mm式中： inn+1 - 表示 n 号点至 n+1 号点的倾斜距离；Lnn+1 - n 号点至 n+1 号点的水平距离；Wn+1、 Wn - 表示 n+1 号点和 n 号点间的高差及 n 号点的下沉量；n 号点的水平移动Un=Lnm-Ln0， mm式中： Un - n 号点的水平移动；Lnm、 Ln0- 分别表示 m 次观测时和首次观测时 n 号点至观测线控制点间的水平距离；n 号点至 n+1 号点的水平变形 n+1n=（ Ln+1n）m -（ Ln+1n）0/（ Ln+1n）0，mm式中：（ Ln+1n） m 、 （ Ln+1n） 0 -分别表示 n+1号点至 n 号点在首次观测时和 m 次观测时的水平距离。n 号点的下沉速度 Vn=（ Wnm-Wnm-1） /t， mm/d式中： Wnm-1、 Wnm -分别表示 m-1 次至 m 次观测时 n 点的下沉值。t -两次观测时的间隔天数n 号点的横向水平移动Un=ynm-yn0式中： yn m、 yn0-分别表示第 m 次观测和首次观测时 n 号点的支距值；横向水平移动是垂直观测线方向的水平移动，计算时需注意正负号。每次观测结束之后应及时进行移动和变形计算，计算数字的取位见表 4。表 4 移动变形计算时的取位参考名称下沉 Wmm水平移动Umm倾斜 imm/m水平变形mm/m横向水平移动 Umm下沉速度 Vmm/d取位（3）地表移动变化参数确定地表移动变化计算之后，绘制移动变化曲线图和下沉速度曲线图，在图上可确定出移动变形的角量参数有：移动角、裂缝角、最大下沉速度角、超前影响角等，通过专业程序计算求得的地表移动预计参数有：下