趙衛(wèi)常

(河北省煤田地質(zhì)局 物測地質(zhì)隊,河北 邢臺 054000)

一些礦山為了經(jīng)濟利益,不按照規(guī)范要求進行生產(chǎn)、開采,導(dǎo)致安全事故頻發(fā),給工人的生命和企業(yè)的財產(chǎn)造成了很大的危害。而當(dāng)事故發(fā)生的時候,國家和政府為了人民的生命財產(chǎn)安全,都進行了及時、合理的搶救和妥善處理。在這些事故搶救、處理中有時需要確定事故發(fā)生的準確地點、事故的危害性、確定事故進行狀態(tài),這時需要測量人員進行一定的觀測,來對事故的一些情況進行確定,為制定事故的搶險處理方案提供依據(jù)。[1]

1 事故概況

2005年11月6日19時40分左右,地處河北省邢臺市境內(nèi)的邢臺縣會寧鎮(zhèn)尚汪莊康立石膏礦發(fā)生坍塌事故,波及太行、林旺兩個石膏礦,直接塌陷區(qū)最深處有 14 m,直徑約 60 m,600 m×800 m范圍內(nèi)地面不同程度出現(xiàn)裂縫,裂縫最寬達到0.6 m,地面一幢二層樓坍塌。初步統(tǒng)計,當(dāng)時至少71人被困。搶救工作隨即展開,但由于8日康立礦又出現(xiàn)了部分坍塌,而且還有隨時發(fā)生進一步跨落和坍塌的可能,搜救工作一度受阻。為了給搶險領(lǐng)導(dǎo)小組和指揮部提供有力的信息,在塌陷區(qū)設(shè)立了觀測站,對地表進行監(jiān)測,確定是否有進一步坍塌的可能,并在有坍塌預(yù)兆時及時向搶險指揮部報告。

圖1 檢測站位置圖

2 監(jiān)測站設(shè)計

2.1 監(jiān)測站的布設(shè)

指揮部的救援方案是:救援人員從第二石膏礦井筒下井(如圖 1的 A18點位置),在井底打通巷道,進入康立礦井筒附近(A13點位置)搜救受困人員。針對指揮部的救援方案,為監(jiān)測地表移動情況,在塌陷盆地及四周共布設(shè)了 23個監(jiān)測點,現(xiàn)場指揮部的房頂建立一個基準站,現(xiàn)場指揮部外耕地中建立2個基準站檢查點。23個監(jiān)測點基本控制了塌陷盆地的內(nèi)外位置。2個基準站檢查點在作業(yè)過程中對成果觀測精度進行現(xiàn)場檢查,以保證基準站成果的一致性。同時在塌陷盆地四周設(shè)置 4條監(jiān)測邊,A23-A4,A23-A7,A23-A22,A23-A14。 4條監(jiān)測邊的中心點(點A23)設(shè)置在塌陷盆地中心,其他 4個點位于塌陷盆地邊緣。各監(jiān)測站位置見圖1。

2.2 觀測儀器的選擇

由于搶險工作是二十四小時不間斷的,這要求地表監(jiān)測也應(yīng)當(dāng)全天候地進行。為了使觀測不受時間、夜晚的限制,監(jiān)測點選用動態(tài)GPS進行觀測。該儀器為南方測繪儀器公司雙頻動態(tài)GPS靈銳82,儀器標(biāo)稱精度為20 mm+1 PPm。監(jiān)測邊觀測儀器采用全站儀進行,儀器為拓普康測繪儀器公司2″的GTS322N全站儀,儀器測距標(biāo)稱精度為2 mm+1 PPm。

2.3 觀測方法

對于地表移動監(jiān)測站,采用動態(tài)GPS每隔一定時間觀測一次縱、橫坐標(biāo)及高程值。在最初的兩天內(nèi)每隔2～3 h觀測一次,之后逐步拉大觀測時間間隔。為了減少基站架設(shè)的誤差,基站架好后就不再拆卸,只是在停頓期間關(guān)掉基站。通過同一監(jiān)測站的相鄰兩次觀測成果的縱、橫坐標(biāo)及高程變化值,分析出地表移動監(jiān)測站的位移和沉降情況。從第五次觀測起,將為監(jiān)測邊設(shè)置的新點A22和A23兩點納入監(jiān)測站的觀測中。各監(jiān)測點外業(yè)觀測精度在觀測手簿中實時進行監(jiān)測,點位誤差均控制在 20 mm以內(nèi)。

對于監(jiān)測邊,采用 2″全站儀僅在白天每隔一定時間觀測一次邊長值,通過同一條監(jiān)測邊的相鄰兩次觀測距離成果的變化值,分析地表塌陷盆地是否還有向中心壓縮移動的情況。監(jiān)測邊每次觀測六測回,每測回三次讀數(shù),三次讀數(shù)值不得超過5 mm。監(jiān)測邊的觀測精度按三等邊長觀測精度要求執(zhí)行。[2]

3 數(shù)據(jù)分析成果處理

自 11月8日23時18分開始觀測,截至 11月11日12時,地表移動監(jiān)測站共觀測 12組測量數(shù)據(jù),監(jiān)測邊共觀測 5組測量數(shù)據(jù),監(jiān)測點的坐標(biāo)觀測成果僅附上坐標(biāo)位移分析圖形,高程下沉量的計算數(shù)據(jù)和監(jiān)測邊的計算數(shù)據(jù)見表 1和表2。

表1 檢測站觀測點的下沉量計算表 m

表2 監(jiān)測邊數(shù)據(jù)整理m

根據(jù)以上觀測數(shù)據(jù)整理的結(jié)果可以做出如下分析。

對于地表移動監(jiān)測站,使用的南方動態(tài) GPS儀器,在進行動態(tài)觀測時其平面精度為20 mm,加上操作誤差,觀測值誤差在 25 mm左右,故相鄰兩次觀測值的差值如大于25 mm,則應(yīng)引起注意。從檢測站觀測點的下沉量計算表中,可以看出大部分數(shù)據(jù)在 25 mm以內(nèi),但也有一部分數(shù)據(jù)超出了25 mm,表示在相應(yīng)時間段內(nèi)可能存在變動。在第 7次觀測值中有一個比較大的下沉,A4,A6,A7,A9,A10,A16,A23點的下沉量都反映了出來,但隨后的觀測下沉量又減小了,據(jù)此可推斷第7次觀測存在觀測系統(tǒng)誤差。A3點在第7次觀測有一個很大的下沉,明顯是由于觀測粗差造成的。 A18點的下沉量一直很大,說明該點比較活躍。

圖2 坐標(biāo)位移分析圖形

從位移分析圖形上研究(見圖 2),可以看出:A1-A9點位置在塌陷區(qū)東部和南部,其位移基本上是在其原位附近振動,其幅度基本與觀測誤差持平。A17,A22兩點其位移基本上也是在其原位附近振動。A23點位移基本上是向東趨勢。A10,A11,A12,A13,A14,A15,A16這些點基本分布在塌陷區(qū)的北部和西部,其位移圖有一個共同點,都是振蕩向東南方向移動。值得注意的是A13,A18點的位移在南北方向上跳躍振蕩比較明顯,A18點位置設(shè)置在第二石膏礦井口平臺,這可能與救援隊頻繁從二礦井口上下井活動引起的礦井變形有關(guān)。 A13點在康立礦井口附近,正是由該礦最先發(fā)生的塌陷而波及到其他三礦,現(xiàn)場該礦的礦筒也發(fā)生嚴重變形和破損,同時與井下救援人員正在A13點下方進行救援活動有關(guān)。[3]

對于地表移動監(jiān)測邊長,采用的2″全站儀觀測。在進行邊長觀測時儀器精度為2 mm,加上作業(yè)時的對中整平誤差,觀測值誤差在5 mm以內(nèi),故相鄰兩次觀測值的差值如大于5 mm,則應(yīng)引起注意。在表2中,可以看出有一些數(shù)據(jù)超出5 mm,表示在相應(yīng)時間段內(nèi)可能存在變動。尤其是A23-A22邊的累計值達到21 mm,更應(yīng)引起注意。

4 結(jié)論

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,地表仍然有下沉變形、移動變形,但變形量較小,這是井下出現(xiàn)坍塌后,上履地層逐漸趨向穩(wěn)定的緩慢沉積過程的表象。沒有出現(xiàn)大量下沉的情況,說明地下坍塌可能基本趨于穩(wěn)定。這些觀測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果及時為搶險指揮部提供了有力的技術(shù)支持。

[1]中國礦業(yè)學(xué)院.煤礦巖層與地表移動 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1985.

[2]GB 50026-93,工程測量規(guī)范 [S].

[3]魏秉亮,范立民,楊宏科.淺埋近水平煤層采動地面變形規(guī)律研究 [J].中國煤田地質(zhì),1999,(3):45-46.