摘要：綦萬高速公路在萬盛平山穿越南桐煤礦北翼地表，按照井下開采變形預(yù)計，會影響公路的質(zhì)量。文章對受煤礦采動影響范圍內(nèi)的地表移動變形情況進行觀測，通過對觀測站數(shù)據(jù)的處理、分析，及時掌握井下開采對高速公路的變形影響情況，指導(dǎo)損害維修和安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：采動影響范圍；高速公路；沉降觀測；監(jiān)測網(wǎng)點；變形觀測 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD854 文章編號：1009-2374（2016）33-0081-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.041

1 概述

綦萬高速公路在萬盛平山穿越南桐煤礦北翼地表，按照井下開采變形預(yù)計，會影響到K26～K29.5段，影響長度約3000m。為了既充分采出煤炭資源，延長礦井服務(wù)年限，又有效監(jiān)控地表建構(gòu)筑物動態(tài)變形情況，采取相應(yīng)保護措施，做到安全回采，擬在南桐煤礦北翼段建立地表移動觀測站，收集地表移動變形資料，指導(dǎo)損害維修和安全生產(chǎn)。在保護煤柱回采過程中對綦萬高速公路進行變形監(jiān)測，以及時掌握地下開采過程中綦萬高速公路的變形情況。

2 監(jiān)測作業(yè)技術(shù)路線和流程

本監(jiān)測項目的變形監(jiān)測工作流程主要包括以下5個階段：資料收集；變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)網(wǎng)及監(jiān)測網(wǎng)觀測路線設(shè)計；高程基準(zhǔn)點及工作基點、變形點的選埋；實地觀測；數(shù)據(jù)處理、分析匯總。

2.1 資料收集

從南桐礦業(yè)有限公司及南桐煤礦收集該區(qū)域有關(guān)地質(zhì)、測量技術(shù)工作的成果報告，井上下對照圖以及控制點成果資料。

2.2 變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)網(wǎng)及監(jiān)測網(wǎng)觀測路線設(shè)計

在收集到相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，合理地在圖紙上布置基準(zhǔn)網(wǎng)、監(jiān)測網(wǎng)形式，水準(zhǔn)測量觀測路線，編制出基準(zhǔn)網(wǎng)、監(jiān)測網(wǎng)及觀測路線的設(shè)計方案。

2.3 高程基準(zhǔn)點及工作基點、變形點的選埋

根據(jù)圖紙上設(shè)計的基準(zhǔn)點及工作基點、變形點位置，通過實地進行優(yōu)化，確定點的實地位置，按照埋設(shè)的相應(yīng)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，埋設(shè)基準(zhǔn)點及工作基點、變形點。

2.4 實地觀測

按照各項作業(yè)及限差要求，實地觀測布設(shè)的水準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測點。

2.5 數(shù)據(jù)處理、分析匯總

每完成一個周期的監(jiān)測后，對實地觀測獲得的數(shù)據(jù)進行整理、計算、分析，并和以往觀測數(shù)據(jù)進行對比分析，初步得出監(jiān)測結(jié)論，編寫相應(yīng)的變形監(jiān)測技術(shù)報告并上報。

3 監(jiān)測網(wǎng)點布設(shè)

3.1 基準(zhǔn)點

根據(jù)地下采煤對地表變形影響范圍的預(yù)計及現(xiàn)場踏勘情況在采動影響范圍外側(cè)埋設(shè)的D級GPS點各3個，作為變形監(jiān)測的平面控制點。埋設(shè)高程點BM1作為沉降觀測的水準(zhǔn)基點。

3.2 工作基點

本項目中工作基點主要沿綦萬高速路兩側(cè)及山上的穩(wěn)定位置埋設(shè)，共埋設(shè)13個點作為工作基點。

3.3 變形觀測點

根據(jù)高速公路與礦井對應(yīng)關(guān)系，影響范圍內(nèi)其長度約為3000m，觀測線布置在公路兩側(cè)，在護欄內(nèi)側(cè)路面對稱布置，工作點間距取50m，共135個工作點。

3.4 測點結(jié)構(gòu)及埋設(shè)方法

工作點的埋設(shè)要求：綦萬高速公路觀測線在標(biāo)定的位置，用5～10cm長的水泥釘釘入高速路路面。

觀測站基準(zhǔn)點根據(jù)地下采煤對地表變形影響范圍的預(yù)計及現(xiàn)場踏勘情況決定在采動影響范圍外各設(shè)3點，在選定點位挖60cm深、直徑30cm的坑，以混凝土灌注，中間用直徑為16～20mm的鐵樁作標(biāo)志，并鉆2～4mm深、直徑1mm左右的孔，作為標(biāo)志中心。水準(zhǔn)基點標(biāo)志頂端加工成球面。

4 觀測站的實際觀測

在監(jiān)測過程中，認真執(zhí)行技術(shù)設(shè)計書及有關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。固定觀測班組人員，使用相同的測量儀器和設(shè)備，在基本相同的環(huán)境和條件下，采用同一觀測路線和作業(yè)方法。

4.1 觀測儀器

瑞士徠佧TC-702全站儀1臺，徠卡DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀一臺套（配合徠卡專用數(shù)字水準(zhǔn)尺）。

4.2 觀測頻次

本觀測站觀測周期為每3個月1次。首次觀測連續(xù)觀測2次。

4.3 坐標(biāo)系統(tǒng)

測量平面系統(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。

4.4 觀測方法

4.4.1 平面位置觀測方法?？刂泣c聯(lián)系測量按D級GPS網(wǎng)要求觀測。觀測站各工作點埋設(shè)穩(wěn)定后進行首次全面測量。以綦萬高速路兩端穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置的基準(zhǔn)點D級GPS點作為起始點，沿綦萬高速路，兼顧主盆地觀測站敷設(shè)Ⅰ級附合導(dǎo)線網(wǎng)，按導(dǎo)線或極坐標(biāo)測量方法施測綦萬高速公路工作點的平面坐標(biāo)。

4.4.2 沉降觀測水準(zhǔn)測量施測方法。沉降觀測采用徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀（標(biāo)稱精度每公里偶然中誤差MΔ≤0.3mm），以埋設(shè)的水準(zhǔn)點BMO點作為高程基準(zhǔn)點，BM0點的GPS擬合高程為水準(zhǔn)測量起算數(shù)據(jù)。采用往返測或單程雙測站方式線路測量，聯(lián)測變形監(jiān)測區(qū)域的工作基點。水準(zhǔn)尺應(yīng)配置標(biāo)準(zhǔn)的尺撐，確保立尺質(zhì)量。本次所測高程值與上次所測高程值相比較，差值即為本次沉降值，本次所測高程值與初始高程值相比較，差值即為累計沉降值。然后根據(jù)建筑物各觀測點累計沉降值，對建筑物的不均勻沉降進行判斷，并結(jié)合同一建筑物上兩點沉降差及水平距離，判斷該方向上其傾斜程度。

通過首次觀測明確各工作基點（Ⅰ級導(dǎo)線點）所觀測的工作點，后按此觀測線路進行觀測，不得隨意變更。

5 監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和分析

5.1 觀測結(jié)果數(shù)據(jù)處理

在監(jiān)測過程中，我公司認真執(zhí)行了技術(shù)設(shè)計書及有關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。固定觀測班組人員，使用相同的測量儀器和設(shè)備，在基本相同的環(huán)境和條件下，采用同一觀測路線和作業(yè)方法，采用統(tǒng)一的平差計算軟件及平差參數(shù)進行內(nèi)業(yè)計算。計算軟件為北京清華山維公司的NASEW2008平差軟件。計算成果包括觀測數(shù)據(jù)、成果表，截止至2014年12月完成最后一次觀測（即第29次

觀測）。

5.2 觀測結(jié)果分析

采用統(tǒng)一的平差計算軟件及平差參數(shù)進行內(nèi)業(yè)計算，計算軟件為北京清華山維公司的NASEW2008平差軟件。同時繪制沉降觀測沉降展開圖，以便直觀地反映綦萬高速公路變形情況及發(fā)展趨勢。根據(jù)最近5年的觀測的結(jié)果分析比較如下：

沉降量最小的觀測點為G127，沉降量為

-0.100mm，沉降量最大的觀測點為G23，沉降量為178.400mm，平均沉降量為34.770mm；速率最小的觀測點為G127，速率為0.000mm/d，速率最大的觀測點為G23，累計速率量為0.070mm/d，累計平均速率量為0.014mm/d。相鄰兩點沉降差最大點為G22至G23，沉降差為72.2mm，傾斜度最大點為G64至G65，傾斜度為2.419‰。

目前百日沉降觀測結(jié)果：日平均沉降量為0.028mm/d。

從累計沉降速度分析觀測點沉降速度基本上都小于0.04mm/d，從相鄰次沉降速度分析存在以下區(qū)域：G39至G135區(qū)域，沉降速度基本在0.03mm/d以下，累計沉降速度均在0.01mm/d左右，說明該區(qū)域基本趨于穩(wěn)定；G1至G38區(qū)域本次沉降速度在0.04～0.23mm/d之間，特別是綦南變電站旁邊的G23點沉降速度達到0.204mm/d，沉降變化較為顯著，說明該區(qū)域仍處在不穩(wěn)定狀態(tài)，左、右道存在不均勻沉降。

綜上分析認為，該觀測站仍需繼續(xù)觀測，G1至G38段需重點關(guān)注。

綦萬高速公路地表移動觀測站沉降展開圖如圖1所示：

6 結(jié)語

截至2014年12月，根據(jù)南桐煤礦北翼綦萬高速路觀測站2007年12月至2014年12月的29次觀測資料及數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：（1）變形觀測點G1至G16段：位于南桐煤礦北翼7503采區(qū)東側(cè)，即綦萬高速萬盛隧道洞口至綦南變電站區(qū)域。根據(jù)觀測成果數(shù)據(jù)顯示，采煤對變形觀測點G1至G16段建筑物產(chǎn)生了影響，但整體表現(xiàn)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)；（2）變形觀測點G17至G35段：位于南桐煤礦北翼7503采區(qū)及7505采區(qū)東側(cè)，即綦南變電站附近區(qū)域。根據(jù)觀測成果數(shù)據(jù)顯示，該段變形觀測點G19、G21、G22、G23、G24、G25、G27的累計沉降量均超過了100.000mm。可以判定變形觀測點G17至G35段的高速公路處于沉降狀態(tài)，南桐煤礦的開采對該區(qū)域產(chǎn)生了明顯的影響；（3）變形觀測點G36至G62段：位于南桐煤礦北翼7507采區(qū)及7509采區(qū)東側(cè)，即綦南變電站至平山收費站區(qū)域。根據(jù)觀測成果數(shù)據(jù)顯示，變形觀測點G36至G62段未出現(xiàn)明顯沉降變形；（4）變形觀測點G63至G117段：位于南桐煤礦北翼7509、6509采區(qū)東側(cè)及6511采區(qū)上部，即平山收費站至溫泉大橋方向區(qū)域。根據(jù)觀測成果數(shù)據(jù)顯示，采煤對變形觀測點G63至G117段建筑物產(chǎn)生了影響，但整體表現(xiàn)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)；（5）變形觀測點G118至G135段：位于南桐煤礦北翼6511采區(qū)西北側(cè)，即綦萬高速溫泉大橋附近區(qū)域。根據(jù)觀測成果數(shù)據(jù)顯示，變形觀測點G118至G135段基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

7 綜合效益

（1）通過近幾年對南桐煤礦北翼綦萬高速公路的變形觀測，及時準(zhǔn)確地掌握了井下開采期間高速公路變形量，為南桐煤礦采掘生產(chǎn)工作部署提供技術(shù)支撐，同時也保證了綦萬高速公路的正常運營。在指導(dǎo)公司生產(chǎn)節(jié)能、經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益等方面成效顯著，達到了設(shè)置觀測站的目的；（2）通過變形監(jiān)測掌握地表建構(gòu)筑物動態(tài)變形情況，采取相應(yīng)保護措施，做到安全回采，從而達到充分采出煤炭資源，延長礦井服務(wù)年限目的；（3）收集到的采煤活動對地表建構(gòu)筑物的影響規(guī)律可以用于指導(dǎo)南桐煤礦下一階段采掘生產(chǎn)工作部署；（4）通過變形監(jiān)測成果分析了解該工程條件下采煤活動對地表影響的規(guī)律和特點，為今后類似工程提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)。

參考文獻

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[2] 中華人民共和國建設(shè)部.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： 建筑變形測量規(guī)范[S]，2007.

[3] 國家煤炭工業(yè)局.煤礦測量規(guī)程[S].2009.

作者簡介：李國輝（1965-），男，重慶能科工程勘察有限公司副總經(jīng)理，測量高級工程師，研究方向：礦山測量。

（責(zé)任編輯：王 波）