采动影响范围高速公路变形观测

摘要：綦万高速公路在万盛平山穿越南桐煤矿北翼地表，按照井下开采变形预计，会影响公路的质量。文章对受煤矿采动影响范围内的地表移动变形情况进行观测，通过对观测站数据的处理、分析，及时掌握井下开采对高速公路的变形影响情况，指导损害维修和安全生产。

关键词：采动影响范围；高速公路；沉降观测；监测网点；变形观测 文献标识码：A

中图分类号：TD854 文章编号：1009-2374（2016）33-0081-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.041

1 概述

綦万高速公路在万盛平山穿越南桐煤矿北翼地表，按照井下开采变形预计，会影响到K26～K29.5段，影响长度约3000m。为了既充分采出煤炭资源，延长矿井服务年限，又有效监控地表建构筑物动态变形情况，采取相应保护措施，做到安全回采，拟在南桐煤矿北翼段建立地表移动观测站，收集地表移动变形资料，指导损害维修和安全生产。在保护煤柱回采过程中对綦万高速公路进行变形监测，以及时掌握地下开采过程中綦万高速公路的变形情况。

2 监测作业技术路线和流程

本监测项目的变形监测工作流程主要包括以下5个阶段：资料收集；变形监测高程基准网及监测网观测路线设计；高程基准点及工作基点、变形点的选埋；实地观测；数据处理、分析汇总。

2.1 资料收集

从南桐矿业有限公司及南桐煤矿收集该区域有关地质、测量技术工作的成果报告，井上下对照图以及控制点成果资料。

2.2 变形监测高程基准网及监测网观测路线设计

在收集到相关资料的基础上，合理地在图纸上布置基准网、监测网形式，水准测量观测路线，编制出基准网、监测网及观测路线的设计方案。

2.3 高程基准点及工作基点、变形点的选埋

根据图纸上设计的基准点及工作基点、变形点位置，通过实地进行优化，确定点的实地位置，按照埋设的相应规格标准，埋设基准点及工作基点、变形点。

2.4 实地观测

按照各项作业及限差要求，实地观测布设的水准网和监测点。

2.5 数据处理、分析汇总

每完成一个周期的监测后，对实地观测获得的数据进行整理、计算、分析，并和以往观测数据进行对比分析，初步得出监测结论，编写相应的变形监测技术报告并上报。

3 监测网点布设

3.1 基准点

根据地下采煤对地表变形影响范围的预计及现场踏勘情况在采动影响范围外侧埋设的D级GPS点各3个，作为变形监测的平面控制点。埋设高程点BM1作为沉降观测的水准基点。

3.2 工作基点

本项目中工作基点主要沿綦万高速路两侧及山上的稳定位置埋设，共埋设13个点作为工作基点。

3.3 变形观测点

根据高速公路与矿井对应关系，影响范围内其长度约为3000m，观测线布置在公路两侧，在护栏内侧路面对称布置，工作点间距取50m，共135个工作点。

3.4 测点结构及埋设方法

工作点的埋设要求：綦万高速公路观测线在标定的位置，用5～10cm长的水泥钉钉入高速路路面。

观测站基准点根据地下采煤对地表变形影响范围的预计及现场踏勘情况决定在采动影响范围外各设3点，在选定点位挖60cm深、直径30cm的坑，以混凝土灌注，中间用直径为16～20mm的铁桩作标志，并钻2～4mm深、直径1mm左右的孔，作为标志中心。水准基点标志顶端加工成球面。

4 观测站的实际观测

在监测过程中，认真执行技术设计书及有关规范的技术要求。固定观测班组人员，使用相同的测量仪器和设备，在基本相同的环境和条件下，采用同一观测路线和作业方法。

4.1 观测仪器

瑞士徕佧TC-702全站仪1台，徕卡DNA03数字水准仪一台套（配合徕卡专用数字水准尺）。

4.2 观测频次

本观测站观测周期为每3个月1次。首次观测连续观测2次。

4.3 坐标系统

测量平面系统采用1954北京坐标系（1.5度带）；高程系统采用1956黄海高程系。

4.4 观测方法

4.4.1 平面位置观测方法。控制点联系测量按D级GPS网要求观测。观测站各工作点埋设稳定后进行首次全面测量。以綦万高速路两端稳定区域设置的基准点D级GPS点作为起始点，沿綦万高速路，兼顾主盆地观测站敷设Ⅰ级附合导线网，按导线或极坐标测量方法施测綦万高速公路工作点的平面坐标。

4.4.2 沉降观测水准测量施测方法。沉降观测采用徕卡DNA03电子水准仪（标称精度每公里偶然中误差MΔ≤0.3mm），以埋设的水准点BMO点作为高程基准点，BM0点的GPS拟合高程为水准测量起算数据。采用往返测或单程双测站方式线路测量，联测变形监测区域的工作基点。水准尺应配置标准的尺撑，确保立尺质量。本次所测高程值与上次所测高程值相比较，差值即为本次沉降值，本次所测高程值与初始高程值相比较，差值即为累计沉降值。然后根据建筑物各观测点累计沉降值，对建筑物的不均匀沉降进行判断，并结合同一建筑物上两点沉降差及水平距离，判断该方向上其倾斜程度。

通过首次观测明确各工作基点（Ⅰ级导线点）所观测的工作点，后按此观测线路进行观测，不得随意变更。

5 监测数据的处理和分析

5.1 观测结果数据处理

在监测过程中，我公司认真执行了技术设计书及有关规范的技术要求。固定观测班组人员，使用相同的测量仪器和设备，在基本相同的环境和条件下，采用同一观测路线和作业方法，采用统一的平差计算软件及平差参数进行内业计算。计算软件为北京清华山维公司的NASEW2008平差软件。计算成果包括观测数据、成果表，截止至2014年12月完成最后一次观测（即第29次

观测）。

5.2 观测结果分析

采用统一的平差计算软件及平差参数进行内业计算，计算软件为北京清华山维公司的NASEW2008平差软件。同时绘制沉降观测沉降展开图，以便直观地反映綦万高速公路变形情况及发展趋势。根据最近5年的观测的结果分析比较如下：

沉降量最小的观测点为G127，沉降量为

-0.100mm，沉降量最大的观测点为G23，沉降量为178.400mm，平均沉降量为34.770mm；速率最小的观测点为G127，速率为0.000mm/d，速率最大的观测点为G23，累计速率量为0.070mm/d，累计平均速率量为0.014mm/d。相邻两点沉降差最大点为G22至G23，沉降差为72.2mm，倾斜度最大点为G64至G65，倾斜度为2.419‰。

目前百日沉降观测结果：日平均沉降量为0.028mm/d。

从累计沉降速度分析观测点沉降速度基本上都小于0.04mm/d，从相邻次沉降速度分析存在以下区域：G39至G135区域，沉降速度基本在0.03mm/d以下，累计沉降速度均在0.01mm/d左右，说明该区域基本趋于稳定；G1至G38区域本次沉降速度在0.04～0.23mm/d之间，特别是綦南变电站旁边的G23点沉降速度达到0.204mm/d，沉降变化较为显著，说明该区域仍处在不稳定状态，左、右道存在不均匀沉降。

综上分析认为，该观测站仍需继续观测，G1至G38段需重点关注。

綦万高速公路地表移动观测站沉降展开图如图1所示：

6 结语

截至2014年12月，根据南桐煤矿北翼綦万高速路观测站2007年12月至2014年12月的29次观测资料及数据分析，可以得出以下结论：（1）变形观测点G1至G16段：位于南桐煤矿北翼7503采区东侧，即綦万高速万盛隧道洞口至綦南变电站区域。根据观测成果数据显示，采煤对变形观测点G1至G16段建筑物产生了影响，但整体表现仍处于稳定状态；（2）变形观测点G17至G35段：位于南桐煤矿北翼7503采区及7505采区东侧，即綦南变电站附近区域。根据观测成果数据显示，该段变形观测点G19、G21、G22、G23、G24、G25、G27的累计沉降量均超过了100.000mm。可以判定变形观测点G17至G35段的高速公路处于沉降状态，南桐煤矿的开采对该区域产生了明显的影响；（3）变形观测点G36至G62段：位于南桐煤矿北翼7507采区及7509采区东侧，即綦南变电站至平山收费站区域。根据观测成果数据显示，变形观测点G36至G62段未出现明显沉降变形；（4）变形观测点G63至G117段：位于南桐煤矿北翼7509、6509采区东侧及6511采区上部，即平山收费站至温泉大桥方向区域。根据观测成果数据显示，采煤对变形观测点G63至G117段建筑物产生了影响，但整体表现仍处于稳定状态；（5）变形观测点G118至G135段：位于南桐煤矿北翼6511采区西北侧，即綦万高速温泉大桥附近区域。根据观测成果数据显示，变形观测点G118至G135段基本处于稳定状态。

7 综合效益

（1）通过近几年对南桐煤矿北翼綦万高速公路的变形观测，及时准确地掌握了井下开采期间高速公路变形量，为南桐煤矿采掘生产工作部署提供技术支撑，同时也保证了綦万高速公路的正常运营。在指导公司生产节能、经济、社会和环境效益等方面成效显著，达到了设置观测站的目的；（2）通过变形监测掌握地表建构筑物动态变形情况，采取相应保护措施，做到安全回采，从而达到充分采出煤炭资源，延长矿井服务年限目的；（3）收集到的采煤活动对地表建构筑物的影响规律可以用于指导南桐煤矿下一阶段采掘生产工作部署；（4）通过变形监测成果分析了解该工程条件下采煤活动对地表影响的规律和特点，为今后类似工程提供借鉴、依据和指导。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.中华人民共和国国家标准： 工程测量规范[S].2007.

[2] 中华人民共和国建设部.中华人民共和国行业标准： 建筑变形测量规范[S]，2007.

[3] 国家煤炭工业局.煤矿测量规程[S].2009.

作者简介：李国辉（1965-），男，重庆能科工程勘察有限公司副总经理，测量高级工程师，研究方向：矿山测量。

（责任编辑：王 波）