云南鹤庆小天井矿区地表沉降变形安全监测

杨寿江

0 前 言

矿山由于采矿生产活动，采矿区内井下围岩、地表沉降变形是普遍存在的，他给矿山安全生产带来一定的安全隐患。因此，变形监测是矿山安全生产管理中非常重要的工作之一，他伴随采矿活动的整个过程，为安全生产提供可靠的安全预警。矿山变形监测部位主要是井下的采空区、巷道，地表塌落线范围的地面[1]。

为了避免造成严重的环境破坏、人员伤害，当监测发现变形位移速度急剧增大时，就要立即撤出人员和采掘、运输设备，以确保人员及设备的安全。通过对山体变形的观测，研究变形随时间的变化规律，可进一步研究引起崩落塌陷的成因，预报大的矿山地质灾害；对采空区、巷道顶底板的观测，可以研究围岩的地压活动规律，为巷道的维护，采空区的放顶安全管理等工作提供可靠的数据依据。

云南鹤庆锰业有限责任公司所属的小天井矿区，最早为露天开采，后转为井下采掘，已生产近30年，采矿方法有：人工柱锚杆房柱法；分层崩落法；上向进路分层干式充填法等。多年的采掘活动导致矿区地压增大，公司为此加强了安全生产管理，建立了安全标准化体系。地压活动监测是安全标准化体系的重要组成部分，小天井矿区地表、井下都已建立变形监测系统，主要进行日常地压监测。

小天井地表监测的主要任务是：提供地面恶性变形的报警，保证作业人员及设备的安全，在变形趋稳时解除警报，以利组织生产；提供可靠的监测数据资料，以识别不稳定变形和潜在破坏性的机制及其影响范围，以制定防灾、减灾措施；提供监测信息以便调整采掘计划或修改设计；在地表发生塌落等地质灾害时参与处理，提供安全监测。

1 监测技术依据及精度要求

技术上主要依据《工程测量规范》和《全站仪测量操作规程》，见表1～2[2-3]。

表1 导线测量的主要技术要求

表2 水准测量的主要技术要求

精度要求：根据《工程测量规范》中变形测量的相关要求，监测控制网点为矿区内10 s加密控制及15 s加密散点[4]。

2 监测控制网的建立与布设

根据公司现有的技术设备条件，监测使用的仪器为全站仪，监测控制网为小天井矿区10 s加密控制网点，监测控制点数3个(1、2及B)。

变形监测点共7个(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7)，依小天井矿区的实际地形[4]，地势东南低西北高，东南部为原露天采场，从南至北布设，呈倒“U”字型贯穿于沉降区内。控制点位于矿区东南侧，在沉降区之外，控制点B与7个变形监测点通视良好。参见平面布置图1。

图1 小天井矿区地表变形监测平面布置

对于变形监测中的基准点即观测站，在变形观测中认为他们是稳定的，但在实际情况中，基准点也有可能发生位置的移动。所以在变形监测过程中，为了保证基准点的稳定性，要在一定时间间隔内对基准点进行观测，确定其是否稳定。控制网复测周期应该根据测量目的、点位和稳定情况确定，一般每隔半年复测1次。如不进行控制网定期复测，将对以前和以后的复测资料分析带来不利因素。

控制点1、2为刻石点，B为埋石点，变形监测点B1至B7均为刻石点。

3 监测方案选择

根据实际工作情况要求，监测时间间隔选定为每月1次。

在观测控制点B上设站，以1或2为后视，分别在监测点B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7上置返射棱镜，进行三维坐标值观测并存储。在此过程中，操作上主要注意测站高的量取精度，反射镜安置精度。

4 监测资料数据的处理与分析

4.1 观测资料的整理

外业观测的三维数据都存储在仪器内，内业工作就是将数据导入计算机，分别编制监测点位位移图表，并依此进行变形监测分析。平面和高程的时间—位移曲线见图2～3。

1 B1； 2 B2； 3 B3； 4 B4； 5 B5； 6 B6； 7 B7

1 B1； 2 B2； 3 B3； 4 B4； 5 B5； 6 B6； 7 B7

4.2 观测数据结果的分析

从图表中可以看出：a不论是平面位移还是高程沉降，各监测点都有变化，也就是说地表在井下采矿之后确实有变形情况发生；b各监测点的变形大小各不相同，平面和高程都如此；c各监测点的变形趋势基本相同，即在2011年之内的变化较大，特别是1月份到6月份最突出，6月份之后就基本趋于稳定了。2011下半年至2013上半年这2年之内，地表变形移动不大，说明地表已处于较稳定时期；d从变形数据上反映出观测误差的存在，但并不影响监测分析结论。

5 结 语

监测控制网点布设因地制宜，很好地解决了地表沉降观测基点设站难的问题，方便日常监测工作；监测方法简便，且效果较好，数据简单，图表直观便于分析；监测成果成为矿山安全生产中设计、施工的重要参考依据。

对小天井矿区地表沉降变形观测，从开采塌落范围内出现地表裂隙起就已开始，特别是在实行矿山安全标准化以来，变形监测作为安全生产的重要工作之一，已作为常态化、系统化的工作，达到了变形安全监测的目的。

随着矿山开采的进行，采空区面积不断增大，井巷地压也在增大，监测工作显得更为重要。因此，在坚持地表变形监测不间断的同时，要寻求完善监测的方法措施，建立井下地压观测系统，综合监测分析。同时从管理上下功夫，只有这样，才能使安全生产监控在矿山安全生产中发挥出最大的社会、经济效益。

参考文献：

[1] 国家安全生产监督管理总局. 安全评价(第3版)[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 2005.

[2] 中华人民共和国建设部. 工程测量规范(GB50026-93)[M]. 北京: 中国计划出版社, 2001.

[3] 关桂良. 矿山测量[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1987.

[4] 西南有色地质勘探公司三一O地质队. 云南省鹤庆县鹤庆锰矿小天井矿段地质详查报告[R]. 大理:[出版者不详],1989.