孫笑

摘 要 礦產資源是我國非常重要的自然資源，在國民經濟建設中起著重要的作用，然而礦區(qū)資源的大規(guī)模開發(fā)和利用使得地表沉陷和環(huán)境問題日益嚴重。目前，僅靠常規(guī)的基礎測量手段監(jiān)測礦區(qū)變形，無法對地表植被和水系發(fā)達地帶的沉陷進行有效監(jiān)測，缺乏開采過程中的形變分析和災害預測信息。因此，如何選擇合適的措施和方法監(jiān)測礦區(qū)的沉陷情況，防止地表塌陷從而保護礦區(qū)開采的安全進行是礦區(qū)研究的重要方向之一。本文介紹了礦山沉陷的誘因和礦山開采沉陷的監(jiān)測技術，為礦山開采監(jiān)測方法的選擇上提供了一定的理論基礎，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞 礦山沉陷監(jiān)測;沉陷誘因;水準測量

礦山開采會引起地表的移動和形變，這是一個十分復雜的時空力學過程，其導致的自然環(huán)境的惡化會消耗許多不可再生資源[1-2]。目前最有效的辦法就是實地觀測，根據觀測成果分析推導地表移動規(guī)律和礦區(qū)演化過程。因此，在礦山開采中需選擇適合的地面監(jiān)測技術，對礦山的地質變形和所處地表的沉陷進行定時定期監(jiān)測，及時發(fā)現沉陷形變趨勢，并通過采取加固開采地表、暫停開采、轉移開采點、“反沉降”等方法在保證安全的前提下實現開采最大化[3]。

1地表沉陷的誘因

地表沉降的誘因有很多，可概括為自然因素和人為因素。其主要成因是人為因素：地質因素，水文因素，采礦因素等[4-5]。

1.1 地質因素

礦層的厚度，埋深及傾角的影響。通常情況下，礦層厚度越大，地表沉降越大;開采深度越大，地表沉降越大;而傾角對沉陷的影響不具有強相關性。

1.2 水文因素

礦石是晶體或顆?；ハ嗄z著黏結在一起的聚集體，其中水文是地質環(huán)境中最活躍的因素，水巖相互作用是一種由微觀變化導致宏觀變化的過程，這種復雜的演化過程是破壞巖體強度的關鍵所在。

1.3 采礦因素

在礦區(qū)開采中所形成的未處理采空區(qū)中，其穩(wěn)定性還受到采礦因素和礦區(qū)幾何參數的影響。

2礦區(qū)地面沉陷監(jiān)測方法

近年來，除常規(guī)技術外，新興測繪技術飛速發(fā)展，GPS綜合應用技術，合成孔徑雷達差分干涉技術（difference Interferometric Synthetic Aperture Radar，D-InSAR），三維激光掃描技術等均被用于礦區(qū)沉陷監(jiān)測領域。

2.1 精密水準測量

進行水準測量時，需要水準儀以及配套的水準尺。通過已定位的兩點，將水準儀置于約兩點中間處，然后測量兩點間測高差來進行水準測量。精度指標見表1、表2所示。

精密水準測量是垂直測量的基礎方法，也是主要方法，具有精度高、穩(wěn)定性好、技術成熟等特點，但是勞動強度大，速度慢，觀測系統(tǒng)相關性強，要求具有連貫性，對于面積小的礦區(qū)可采用精密水準測量進行沉陷監(jiān)測，對于大面積礦區(qū)監(jiān)測時，不應考慮此方法。

2.2 GPS技術在礦區(qū)沉陷監(jiān)測中的應用

第一，建立GPS監(jiān)測網。通過建網可對監(jiān)測礦區(qū)地表、道路、建筑物等的位置變化實施有效監(jiān)控，運用GPS-RTK等進行數據收集、整理和分析，有助于礦區(qū)沉陷監(jiān)測的進行。

第二，GPS數據處理。具體步驟如圖1所示。

第三，礦區(qū)沉陷預測。根據各期觀測數據得到沉陷曲線，采用合理的模型進行建模預測。

3結束語

從目前我國礦山沉陷監(jiān)測發(fā)展的情況看，新老技術處于并存狀態(tài)，不僅有初期發(fā)展所遺留下來的水準測量，三角高程測量等技術，也有D-InSAR技術和三維激光掃描技術等新型沉陷監(jiān)測技術。每一種方法在礦山沉陷監(jiān)測中都會有自身的優(yōu)勢和局限性，要學會具體問題具體分析，因時因地合理的選擇監(jiān)測方法，力求達到優(yōu)勢最大化。

參考文獻

[1] 李濤，仇文革，程云建，等.基于全息變形監(jiān)測的隧道支護評估體系研究[J].地下空間與工程學報，2020，16（2）：583-590.

[2] 閆文玉. 礦山開采地面沉降觀測技術的選擇與應用[C]. 山東金屬學會.魯冀晉瓊粵川遼七省金屬（冶金）學會第十九屆礦山學術交流會論文集（地質測量卷）.山東金屬學會：河北省冶金學會，2012：62-68.

[3] 田雨，雷少剛，卞正富.基于SBAS和混沌理論的內排土場沉降監(jiān)測及預測[J].煤炭學報，2019，44（12）：3865-3873.

[4] 趙元慶.基于SBAS技術的廈門市地表沉降監(jiān)測[J].測繪工程，2020，29（2）：46-51.

[5] 姚文龍，熊習旺，楊果林，等.基于隨機介質理論基坑降水引起地表沉降計算[J].科學技術與工程，2020，20（6）：2417-2420.