■李國(guó)輝 周昌舉

（重慶能科工程勘察有限公司重慶400060）

煤礦采空區(qū)地表建筑物的變形監(jiān)測(cè)及分析

■李國(guó)輝 周昌舉

（重慶能科工程勘察有限公司重慶400060）

煤礦采空區(qū)對(duì)地表建（構(gòu)）筑物的穩(wěn)定有著重大的影響，為妥善解決這一問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)重慶市南桐特種水泥有限責(zé)任公司建（構(gòu)）筑物的監(jiān)測(cè)，科學(xué)掌握并進(jìn)一步評(píng)價(jià)采空區(qū)變形程度和影響范圍。收集了該工程條件下采煤活動(dòng)對(duì)地表影響的一些規(guī)律和特點(diǎn)，為南桐礦業(yè)公司采取離層注漿減沉措施進(jìn)行地下開(kāi)采提供了可靠成果資料，確保南桐特水公司建（構(gòu)）筑物的安全和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工作的正常開(kāi)展。

變形監(jiān)測(cè)采空區(qū)觀測(cè)站測(cè)量

1　引言

重慶市南桐特種水泥有責(zé)任公司生產(chǎn)廠區(qū)位于重慶南桐礦業(yè)有限責(zé)任公司南桐煤礦南翼零二、零三采區(qū)采動(dòng)影響范圍內(nèi)，其4500t/d熟料水泥生產(chǎn)線的主要建、構(gòu)筑物及重要設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)均為甲級(jí)，荷載大，對(duì)變形反應(yīng)敏感，易受到井下采煤生產(chǎn)活動(dòng)的影響，為此，需要對(duì)建（構(gòu)）筑物及地表移動(dòng)變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要目的是通過(guò)變形監(jiān)測(cè)了解建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)變形情況，把握建（構(gòu)）筑物的安全狀態(tài)，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理、分析，采取工程措施來(lái)控制變形，確保建筑物的正常使用，同時(shí)用于指導(dǎo)南桐煤礦下一階段采掘生產(chǎn)工作布署。

2　監(jiān)測(cè)內(nèi)容及觀測(cè)站設(shè)計(jì)

建筑物的變形監(jiān)測(cè)：整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)有建（構(gòu)）筑物45棟，其中：南桐特水公司有重要建筑物40棟，南桐技工學(xué)校5棟，本監(jiān)測(cè)站在南桐特水生產(chǎn)廠區(qū)重要建筑物及設(shè)備的基礎(chǔ)上，共設(shè)置354個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為A1至A354，在南桐技工學(xué)校5棟建筑物上設(shè)置了45個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為J0至J44。

地表移動(dòng)觀測(cè)：在南桐特水公司生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)大致沿煤層走向布置一條長(zhǎng)約460米的觀測(cè)線，觀測(cè)點(diǎn)間距約20米，共布置23個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，其編號(hào)為Z1至Z23；大致沿煤層傾向方向在南桐特水生產(chǎn)廠區(qū)北面布置一條240米長(zhǎng)的觀測(cè)線，觀測(cè)點(diǎn)間距約20米，共12個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為N1至N12；在南桐特水公司生產(chǎn)廠區(qū)南面布置一條沿傾向并向兩端延伸的觀測(cè)線，該觀測(cè)線長(zhǎng)1750余米，特水公司生產(chǎn)廠區(qū)范圍內(nèi)點(diǎn)間距約20米，特水廠范圍外點(diǎn)間距約30米，共布置57個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為Q1至Q57；對(duì)以上三條觀測(cè)線進(jìn)行地表移動(dòng)觀測(cè)。

高聳建筑物的傾斜觀測(cè)：在粉煤灰?guī)?、熟料?kù)、生料均化庫(kù)和水泥庫(kù)頂上布置傾斜觀測(cè)點(diǎn)12個(gè)；在建筑物底部布設(shè)12個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；在高聳圓形建筑物外埋設(shè)3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)及3個(gè)工作基點(diǎn)。

特水廠南門(mén)堡坎觀測(cè)：在南門(mén)堡坎上布置沉降變形觀測(cè)點(diǎn)16個(gè)。

3　監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法

注重采用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器設(shè)備、精確的測(cè)量方法、規(guī)范的數(shù)據(jù)處理來(lái)保證設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

觀測(cè)儀器：瑞士徠佧TC-702全站儀1臺(tái)，徠卡DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀一臺(tái)套（配合徠卡專(zhuān)用數(shù)字水準(zhǔn)尺）。

觀測(cè)頻次：本監(jiān)測(cè)站觀測(cè)周期為每?jī)蓚€(gè)月一次。

坐標(biāo)系統(tǒng)：測(cè)量平面系統(tǒng)采用1954北京坐標(biāo)系（1.5度帶）；高程系統(tǒng)采用1956黃海高程系。

觀測(cè)方法：地表移動(dòng)觀測(cè)站三維導(dǎo)線測(cè)量：以大坡頂為基準(zhǔn)點(diǎn)，八面山為后視，共布設(shè)16個(gè)Ⅰ級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)（其埋設(shè)規(guī)格依技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)要求），按Ⅰ級(jí)導(dǎo)線和四等電磁波測(cè)距三角高程導(dǎo)線組合的方式，施測(cè)走向線、傾向線觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、高程。地表移動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)共92個(gè)（含兩條傾向線69個(gè)，走向線23個(gè)），其平面坐標(biāo)及高程采用極坐標(biāo)法測(cè)定（廠區(qū)內(nèi)的走向、傾向觀測(cè)點(diǎn)高程采用水準(zhǔn)測(cè)量高程）。

建（構(gòu)）筑觀測(cè)點(diǎn)移動(dòng)變形測(cè)量：采用水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行沉降觀測(cè)，水準(zhǔn)測(cè)量高程起算數(shù)據(jù)為電廠橋頭的國(guó)家四等水準(zhǔn)BM點(diǎn)，觀測(cè)使用儀器為瑞士徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀（標(biāo)稱(chēng)精度每公里偶然中誤差MΔ≤0.3mm），并配合銦鋼尺進(jìn)行；采用鋼尺量距，結(jié)合沉降觀測(cè)的成果改算為平距（施加溫度，拉力改正）進(jìn)行水平相對(duì)位移及水平變形觀測(cè)；采用經(jīng)緯儀投影方法進(jìn)行高聳建筑物的傾斜觀測(cè)。

4　觀測(cè)周期及要求

4.1地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)周期

本地表移動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)周期為兩個(gè)月，各觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)10-15天后，既可以進(jìn)行觀測(cè)。

4.2觀測(cè)的一般要求

（1）觀測(cè)前對(duì)所用的全站儀按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢定、校驗(yàn)，并做好記錄，在使用過(guò)程中不得隨意更換。

（2）首次進(jìn)行觀測(cè)，連續(xù)獨(dú)立觀測(cè)兩次，高程相差不大于10mm，邊長(zhǎng)相差不大于4mm時(shí)，取其平均值作為初始觀測(cè)值。

（3）固定觀測(cè)人員、觀測(cè)路線和觀測(cè)方式，首次觀測(cè)后應(yīng)繪出觀測(cè)線路圖，確定設(shè)站位置、觀測(cè)目標(biāo)及使用的棱鏡及其編號(hào)等。

（4）定期（原則上每年一次）進(jìn)行平面基準(zhǔn)點(diǎn)、高程基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性檢驗(yàn)和日常對(duì)儀器的校驗(yàn)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

4.3觀測(cè)方法及其精度要求

三維控制導(dǎo)線測(cè)量及極坐標(biāo)測(cè)量中涉及的水平角觀測(cè)、垂直角觀測(cè)、距離測(cè)量技術(shù)要求分別如下：

水平角觀測(cè)應(yīng)采用方向觀測(cè)法，測(cè)量作業(yè)時(shí)參照《工程測(cè)量規(guī)范》3.3.8條規(guī)定。垂直角測(cè)量作業(yè)時(shí)參照《工程測(cè)量規(guī)范》4.3.3條的規(guī)定。距離測(cè)量參照《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026-2007 3.3.18條及3.3.19條的規(guī)定。

5　地表移動(dòng)觀測(cè)資料的整理與分析

每次觀測(cè)工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)完成下列計(jì)算工作:

（1）檢查外業(yè)手簿；

（2）計(jì)算所有觀測(cè)點(diǎn)的高程；

（3）計(jì)算所有觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算相鄰點(diǎn)間水平距離及其在觀測(cè)線方向上的投影長(zhǎng)度；

（4）按觀測(cè)線編制地表移動(dòng)與變形計(jì)算表，計(jì)算各種移動(dòng)與變形，包括各觀測(cè)點(diǎn)的下沉值W及水平移動(dòng)至U；相鄰各點(diǎn)間的垂直變形（傾斜i與曲率k）與水平變形（拉伸與壓縮）；個(gè)別測(cè)點(diǎn)的下沉速度。

觀測(cè)計(jì)算完成后，應(yīng)繪制移動(dòng)與變形曲線，其比例尺以清楚表達(dá)為原則。并結(jié)合地表移動(dòng)變形情況和建筑物變形監(jiān)測(cè)的情況，參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》第27條表3及附錄3，判斷其損壞等級(jí)情況。

6　結(jié)論

采用觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)及累計(jì)沉降量建立數(shù)字高程模型，同時(shí)將廠區(qū)內(nèi)傾向線、走向線觀測(cè)點(diǎn)納入模型，綜合分析廠區(qū)地表變形情況，截至2015年5月觀測(cè)資料，可以判斷地表觀測(cè)站傾斜線和走向線未出現(xiàn)明顯的移動(dòng)變形；特水廠區(qū)內(nèi)，沉降量自東向西沉降逐漸增大，廠區(qū)南面西側(cè)變形較大，尤其是堡坎附近出現(xiàn)了較大的裂縫，需重點(diǎn)關(guān)注；北面辦公樓、職工食堂沉降雖然較大但還整體穩(wěn)定，整體而言廠區(qū)內(nèi)變形未對(duì)建筑物穩(wěn)定產(chǎn)生影響。

［1］陳雷英，陳仕祥，吳曉紅.董家溝煤礦地表變形監(jiān)測(cè)研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010

［2］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).工程測(cè)量規(guī)范，2007

［3］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑變形測(cè)量規(guī)范，2007［4］國(guó)家煤炭工業(yè)局.煤礦測(cè)量規(guī)程，2009

TD82［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-227-1