礦區(qū)開(kāi)采平面地表移動(dòng)變形監(jiān)測(cè)觀測(cè)站設(shè)計(jì)與實(shí)施研究目錄TOC\o"1-3"\h\u127501前言 II163542平面地表移動(dòng)變形觀測(cè)站設(shè)計(jì) II205622.1測(cè)區(qū)概況 II219962.1.1地層及煤層 III111552.1.2煤層頂、底板條件 IV55512.1.3地質(zhì)構(gòu)造 IV314452.1.4水文地質(zhì) V294102.2設(shè)計(jì)原則及依據(jù) V77962.2.1設(shè)計(jì)原則 V5122.2.2設(shè)計(jì)技術(shù)資料 VI672.3地表移動(dòng)觀測(cè)線設(shè)計(jì) VII142622.4測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)及埋設(shè) VII132732.4.1測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo) VII277592.4.2測(cè)點(diǎn)的測(cè)設(shè)位置 VII159622.4.3測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及埋設(shè) IX34582.5觀測(cè)成果的計(jì)算 IX270083平面地表移動(dòng)變形觀測(cè)站的實(shí)施 X288173.1平面連接測(cè)量 X255833.1.1對(duì)點(diǎn)位的基本要求 X89803.1.2相對(duì)定位模式的選擇 X166613.1.3構(gòu)網(wǎng)方案的選擇 X79873.1.4GPS控制網(wǎng)定位基準(zhǔn)的選擇 XI156563.1.5GPS接收機(jī)的選擇 XI226053.1.6觀測(cè)的技術(shù)要求及實(shí)施 XII35873.2全面觀測(cè)的實(shí)施 XII258273.2.1RTK測(cè)量的基本原理 XII40753.2.2RTK測(cè)量的操作步驟 XII309194結(jié)論 XIII摘要：礦山開(kāi)采導(dǎo)致巖層和地表移動(dòng)過(guò)程非常復(fù)雜，是多種地質(zhì)采礦因素共同作用的產(chǎn)物。當(dāng)前主要手段為實(shí)地觀測(cè)，通過(guò)觀察得到大量數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)綜合分析發(fā)現(xiàn)各因素在移動(dòng)過(guò)程中的變化規(guī)律，然后把這一規(guī)律應(yīng)用于求解開(kāi)采沉陷的實(shí)際工作中，從而得到了進(jìn)一步的完善和深化。為開(kāi)展實(shí)地觀測(cè)需要在采動(dòng)開(kāi)展前就在所選位置建立采動(dòng)沉陷觀測(cè)站。采動(dòng)發(fā)生時(shí)，按要求定期對(duì)這些測(cè)點(diǎn)空間位置及相對(duì)位置變化進(jìn)行觀測(cè)，判斷各個(gè)位置及點(diǎn)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，以便掌握開(kāi)采沉陷規(guī)律。就地表移動(dòng)觀測(cè)站的布設(shè)闡述了個(gè)人的觀點(diǎn)，以期為地表移動(dòng)觀測(cè)站的布設(shè)提供幫助。關(guān)鍵詞：開(kāi)采沉陷；變形監(jiān)測(cè)；地表移動(dòng)觀測(cè)站；方案設(shè)計(jì)1前言采動(dòng)沉陷過(guò)程十分復(fù)雜，該過(guò)程既體現(xiàn)為時(shí)間又體現(xiàn)為空間，是由于采動(dòng)過(guò)程中周圍巖體原有應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞而產(chǎn)生。從十九世紀(jì)中期到現(xiàn)在，伴隨著采礦業(yè)的發(fā)展，地表沉陷問(wèn)題日益嚴(yán)重，給人們生活、環(huán)境等各個(gè)方面都帶來(lái)了不一樣的危害，其中，給人民群眾正常生活以及建（構(gòu)）筑物，生產(chǎn)等所造成的嚴(yán)重?fù)p害，已受到國(guó)內(nèi)外專家，學(xué)者的極大關(guān)注。二十世紀(jì)以來(lái)，采礦行業(yè)測(cè)量人員紛紛設(shè)立地表移動(dòng)觀測(cè)站來(lái)系統(tǒng)科學(xué)地觀測(cè)地表移動(dòng)變形情況。所取得的地表移動(dòng)與變形研究成果為這一新學(xué)科的出現(xiàn)提供了有利條件，從業(yè)人員對(duì)地表移動(dòng)研究成果進(jìn)行了深入研究與歸納分析，并衍生出一個(gè)嶄新的學(xué)科領(lǐng)域——開(kāi)采沉陷學(xué)。研究開(kāi)采沉陷問(wèn)題，對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，提高人民生活水平，具有十分重要意義。要搞現(xiàn)代化建設(shè)就必須采出大量有用礦物，但采出這些有用礦物所造成的采出沉陷又會(huì)對(duì)巖體內(nèi)部及地面的某些生產(chǎn)、生活設(shè)施造成損害與影響，從而影響到生產(chǎn)發(fā)展與人民生活水平。解決這一矛盾唯有深入研究開(kāi)采沉陷。現(xiàn)眾所周知，通過(guò)監(jiān)測(cè)采動(dòng)沉陷區(qū)變形來(lái)研究地表隨地下開(kāi)采而發(fā)生的地表移動(dòng)變形，從而精確地預(yù)測(cè)將來(lái)地表移動(dòng)變形、這對(duì)于防治礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害，開(kāi)展綠色安全礦山生產(chǎn)，維護(hù)國(guó)家與人民生命財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)黨中央關(guān)于人與自然和諧共處有現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)設(shè)置地表移動(dòng)觀測(cè)站于工作面之上，對(duì)觀測(cè)站實(shí)施監(jiān)控，從而得到每個(gè)觀測(cè)站每個(gè)時(shí)段的空間和地理位置，經(jīng)數(shù)據(jù)處理和分析，掌握本工作面地下開(kāi)采時(shí)地表移動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律。研究具體地質(zhì)采礦情況下礦井因采動(dòng)而引起地表移動(dòng)與變形的規(guī)律，一方面可使我們對(duì)采動(dòng)沉陷的基本規(guī)律有更進(jìn)一步的了解，為今后本工作面地下開(kāi)采地表效應(yīng)預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)資料；另一方面還能為礦井開(kāi)采，保護(hù)煤柱合理留設(shè)，村莊遷建，土地復(fù)墾及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)等提供科學(xué)數(shù)據(jù)和參數(shù)，從而為礦區(qū)安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。并論證地表移動(dòng)觀測(cè)站設(shè)計(jì)對(duì)開(kāi)采沉陷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要性。2平面地表移動(dòng)變形觀測(cè)站設(shè)計(jì)2.1測(cè)區(qū)概況顧北煤礦地處安徽省淮南市鳳臺(tái)縣城西北23km，行政區(qū)劃屬顧橋鎮(zhèn)，地處潘謝礦區(qū)的中北段。它東鄰丁集礦井，西鄰張集礦井，南鄰顧橋煤礦，是一座年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力800萬(wàn)噸的超大型礦井。測(cè)區(qū)所處淮南市地處亞熱帶與暖溫帶過(guò)渡地帶，氣候條件良好，主要?dú)夂蛱卣饔校捍簻刈兓療o(wú)常、夏雨集中（占全年雨量的50%）、春雨次之、秋雨偏少、冬雨偏少，年累計(jì)平均降水量937.2毫米。秋高氣爽，冬干夏涼，季風(fēng)明顯，四季如春。累計(jì)年均氣溫15.3°C。無(wú)霜期長(zhǎng)，最長(zhǎng)261天，最短179天，平均224天。凍土深度0.3m。顧北井田北起F86斷層（落差25~70m），南至F211斷層（落差7~70m），西至各煤層隱伏露頭，東至39458300經(jīng)、F93斷層（0~26m）和8煤-650m底板等高線的垂直投影線。全井田北東向長(zhǎng)約7.5km，北東向傾斜寬度約4.5~5.0km，總面積約為36.0km2。全井田共有地質(zhì)儲(chǔ)量（由于沒(méi)有D級(jí)所以都屬于工業(yè)儲(chǔ)量）674.2001Mt，可采儲(chǔ)量319.453Mt。其中一水平196.1563Mt（-650m以上），二水平123.2967Mt。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬(wàn)噸，開(kāi)采水平二個(gè)開(kāi)采，現(xiàn)有開(kāi)采水平-648m。該礦采用中央并列的通風(fēng)系統(tǒng)，其通風(fēng)形式是機(jī)械抽出負(fù)壓通風(fēng)。2.1.1地層及煤層顧北井田是一個(gè)全隱蔽含煤區(qū)，鉆探所至的地層從老到新分別是奧陶系，石炭系，二疊系以及新生界。共有C13-1、B11-2、B8、B7-2、B6、B4-1、A1計(jì)7個(gè)可采煤層，其中C13-1、B11-2、B8、B6、A1為主采煤層，平均總厚度17.94m，各煤層賦存穩(wěn)定，傾角一般5~15°。（1）顧北井田C13-1煤層的分布面積不大，只分布于井田的北翼，其他位置由于沖刷而丟失。煤層厚度1.7~5.25m，平均厚度3.65m；煤層傾角在5~159之間，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，常夾矸1~2層，夾矸的厚度在0.02~0.2m之間；煤層主要為暗煤，其次是亮煤，屬于半暗色~半亮型煤；f=1.0~2.0。（2）B6-2煤層賦存穩(wěn)定，全井田均可開(kāi)采，煤層厚度1.3~3.25m，平均2.25m；煤層構(gòu)造簡(jiǎn)單，通常夾矸1層，煤層傾角為5~15°。暗煤占優(yōu)勢(shì)，亮煤次之，屬于半暗~半亮型煤；主要呈粉末狀，f=1.0~2.0之間。（3）B8煤層相對(duì)穩(wěn)定，井田全境部分可開(kāi)采，井田北部由于沖刷導(dǎo)致局部煤層減??；煤層厚度0.45~4.67m，平均2.74m。煤層構(gòu)造簡(jiǎn)單，偶爾夾有一層或兩層夾矸；夾矸厚0.01~0.04m，煤層主要為暗煤，其次為亮煤，為半暗~半亮型煤；主要呈粉末狀，f=1.0~1.5之間；煤層傾角為5~15%。（4）B7煤層的發(fā)育并不穩(wěn)定，整個(gè)井田僅部分可開(kāi)采，偶爾夾有一層夾矸，煤層主要為暗煤，其次為亮煤，為半暗至半亮型煤；以破碎、塊狀為主，f=1.0~1.5，煤層厚度在0~2.94m之間，平均1.17m。（5）B6-2煤層穩(wěn)定發(fā)育，全井田都可開(kāi)采，是主要采煤層；煤層厚度1.7~8.25m，平均4.65m，常夾矸2~3層，夾矸厚度0.02~0.06m，煤層傾角為5~15°。煤層主要是暗煤、其次是亮煤、屬于半暗色~半亮色型煤、粉末狀、f=1.0。左，右。（6）A1煤層穩(wěn)定發(fā)育，整個(gè)井田都能開(kāi)采，是主要的采煤層；煤層厚度1.78~10.38m，平均厚度4.65m；煤層構(gòu)造比較復(fù)雜，具有0~3層夾矸；偶有四層，部分夾矸厚1.52m，煤層傾角為5—15°。煤層主要為暗煤，其次是亮煤，屬于半暗色~半亮型煤；粉末狀居多，f=1.0~1.5之間。2.1.2煤層頂、底板條件C13-1煤層頂板以泥巖為主，局部發(fā)育細(xì)砂巖；底板大部分為粘土巖。B6-2煤層頂板以中細(xì)砂巖和砂質(zhì)泥巖的互層為主，部分泥巖發(fā)育。B8煤層因沖刷，煤層頂板以中細(xì)砂巖為主，煤層底板常以泥巖為主，厚度一般在2~5m之間。B7煤層頂板以泥巖為主，局部有砂質(zhì)泥巖的底板。B6-2煤層頂板以砂質(zhì)泥巖為主，底板呈砂泥互層分布，厚度一般在3~5m之間，脆性大，容易形成離層。B4-1煤層頂板以泥巖為主，局部發(fā)育中、細(xì)砂巖，底板泥巖厚度一般在4~5m之間，脆性大、易破碎。A1煤層頂板以砂質(zhì)泥巖為主，滑面發(fā)育；底板由砂巖或砂泥互巖組成，厚度通常在8~11m之間，下距過(guò)大。灰質(zhì)17m，脆性大，滑面和裂隙均較為發(fā)育。2.1.3地質(zhì)構(gòu)造顧北井田地處陳橋背斜東翼，整體構(gòu)造形態(tài)呈北東向展布的單斜結(jié)構(gòu)，層位斜緩。在區(qū)域構(gòu)造作用下，存在著不均勻發(fā)育的次級(jí)寬緩褶曲及斷裂，已查明落差在20m以上的斷裂共26處，正斷層24處，逆斷層2處。另外還有幾條落差在20m以下斷層。斷層的走向主要為北西一南東向和北東一南西向，其中井田中部X狀共扼斷層，發(fā)育斷層把井田分成四個(gè)塊段，即F89~F92、F92~F104、F104~F110、F110~F211。因落差為3~20m斷層對(duì)機(jī)械化采煤工作面布置也有影響，所以有必要對(duì)落差3~20m分布斷層進(jìn)行考慮。F89~F92區(qū)塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、斷層稀疏，受機(jī)械化開(kāi)采的影響不大；F92~F104區(qū)塊內(nèi)斷層眾多，X狀斷層十分發(fā)育，煤層切割成小塊段；F104~F110區(qū)塊段的斷層也很少，斷層間距很大；在F110~F211區(qū)塊剖面上落差大于20m的斷層間距較近。2.1.4水文地質(zhì)顧北井田含水層組主要為新生界松散層砂層空隙，二疊系砂巖裂隙水及石灰?guī)r巖溶裂隙水。本井田新生界地層從上到下大致可以劃分為四個(gè)含水組，四個(gè)隔水組，一個(gè)碎石層。其中四含（底部含水組）厚30~80m，直接與七線北側(cè)基巖接觸，為基巖含水組補(bǔ)給水源。二疊系砂巖裂隙含水組多分布于可采煤層間，富水性較弱，靜儲(chǔ)存量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為礦井開(kāi)采過(guò)程中直接充水水源。石炭系太灰?guī)r上與A1煤層層間距通常在16~20m之間，含水組灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育不全，隨A組煤采出程度增加，灰?guī)r水會(huì)越來(lái)越多地威脅安全，它將是礦井突水最主要的充水水源。斷層導(dǎo)水性強(qiáng)：井田內(nèi)斷層帶多為泥巖及粉，細(xì)砂巖碎塊充填且膠結(jié)狀發(fā)育，平時(shí)起到相對(duì)隔水效果，但如受斷層切割影響，層位對(duì)等，采動(dòng)作用下斷層活化和抗壓強(qiáng)度較弱的斷層帶極有可能是地下水突饋發(fā)生的主要方式。顧北礦一級(jí)（=650m）前期開(kāi)采13.1~4.1煤層正常涌水量522m/h、最大涌水量917m3/h。2.2設(shè)計(jì)原則及依據(jù)2.2.1設(shè)計(jì)原則地表移動(dòng)觀測(cè)站用于測(cè)定地質(zhì)采礦條件及移動(dòng)變形之間的相互關(guān)系，其設(shè)計(jì)是否合理直接影響成果的精度，綜合運(yùn)用測(cè)量學(xué)及汗采沉陷等學(xué)科，為能得到較為精確，可靠和具有代表性的觀測(cè)數(shù)據(jù)，在觀測(cè)站設(shè)計(jì)時(shí)，通常要遵循以下幾個(gè)原則：（1）觀測(cè)線均須設(shè)置于地表移動(dòng)盆地中的苊斷面；（2）由于煤田開(kāi)采是劃分不同的采區(qū)進(jìn)行掘進(jìn)開(kāi)采，對(duì)其中的一個(gè)工作面進(jìn)行變形觀測(cè)時(shí)，應(yīng)充分考慮本測(cè)區(qū)的所有觀測(cè)站不會(huì)受到其他工作面開(kāi)采的影響。變形觀測(cè)工作通常歷時(shí)較長(zhǎng)，從一年到幾年不等，所以觀測(cè)站的設(shè)計(jì)需綜合考慮煤礦近年來(lái)開(kāi)拓計(jì)劃；（3）須保證觀測(cè)線比地表移動(dòng)盆地范圍長(zhǎng)。在變形觀測(cè)作業(yè)完成之后，需依據(jù)觀測(cè)資料求出工作面沉陷移動(dòng)盆地邊，并在此地質(zhì)條件下求出邊界角、移動(dòng)角以及其他參數(shù)”；（4）觀測(cè)線觀測(cè)站要求有一定密度以保證觀測(cè)站能代表性地反映地表運(yùn)動(dòng)和變形特征。從地表移動(dòng)，變形的規(guī)律來(lái)看，開(kāi)采深度在100m時(shí)觀測(cè)站間距可取10m；開(kāi)采深度200m時(shí)觀測(cè)站間距可取15m；開(kāi)采深度100m時(shí)可取20m；大于300m，取距為25m。根據(jù)淮南地區(qū)煤層埋藏深度（600-1000m），地表松散層厚度（超厚）及該區(qū)以往觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)，觀測(cè)站可取等間距30m；（5）為能得到移動(dòng)盆地邊緣地區(qū)及最大下沉點(diǎn)，觀測(cè)線邊緣地區(qū)及兩觀測(cè)站交叉點(diǎn)處，可以適當(dāng)加密觀測(cè)站設(shè)計(jì)，即將測(cè)站點(diǎn)間距適當(dāng)縮小。（6）觀測(cè)站控制點(diǎn)應(yīng)選擇在移動(dòng)盆地外，以保證控制點(diǎn)免受地表移動(dòng)和變形。2.2.2設(shè)計(jì)技術(shù)資料為了設(shè)計(jì)顧北礦北一采區(qū)首采面的地表移動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，特搜集和整理如下數(shù)據(jù)：（1）設(shè)站地區(qū)的井上井下對(duì)照?qǐng)D以及開(kāi)采計(jì)劃圖，主要用來(lái)確定井下開(kāi)采與地面間的準(zhǔn)確關(guān)系以及首采面和接替工作面間的關(guān)系。同時(shí)摸清鄰近工作面開(kāi)采方案，確保觀測(cè)站設(shè)計(jì)時(shí)控制點(diǎn)位置不受開(kāi)采影響。（2）設(shè)站地區(qū)的地質(zhì)資料和水文地質(zhì)資料，包括鉆孔柱狀圖和水文條件等。（3）工作面的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要包括：巷道布置、采煤方法、頂板管理方法、開(kāi)采厚度、工作面推進(jìn)速度及回采時(shí)間等。（4）觀測(cè)地區(qū)井上測(cè)量數(shù)據(jù)，包括：高等級(jí)平面控制點(diǎn)與高程控制點(diǎn)，作業(yè)單位，坐標(biāo)系統(tǒng)（投影帶，投影面，中央子午線的準(zhǔn)確性）與高程系統(tǒng)，實(shí)測(cè)等級(jí)，年代，數(shù)據(jù)處理方法，精度，草圖，點(diǎn)之記。（5）礦區(qū)原有的開(kāi)采沉陷資料，例如移動(dòng)角、最大下沉角、充分采動(dòng)角、松散層移動(dòng)角以及其他相關(guān)參數(shù)。2.3地表移動(dòng)觀測(cè)線設(shè)計(jì)采區(qū)復(fù)采開(kāi)始前25天填筑工作點(diǎn)樁，盡量將工作樁中心置于兩端控制點(diǎn)的接線處，樁身高度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，樁身下表面應(yīng)比局部?jī)鐾辆€低0.5m。在點(diǎn)固化觀測(cè)中，在約10～15天后，測(cè)站區(qū)域的連接測(cè)定完成，此時(shí)未開(kāi)始再采集。在礦區(qū)已建立一級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，對(duì)站點(diǎn)的平面位置和標(biāo)高進(jìn)行了測(cè)量，并利用測(cè)量資料確定了測(cè)量站點(diǎn)的平面位置，確定了開(kāi)采工作面與測(cè)量站點(diǎn)之間的相關(guān)關(guān)系，確定了井上與井下的對(duì)應(yīng)關(guān)系。連接測(cè)量完成后，在地表移動(dòng)開(kāi)始前，對(duì)作業(yè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行兩次觀測(cè)，≤5天間隔，對(duì)各測(cè)量點(diǎn)的平面位置和高程進(jìn)行觀測(cè)、各測(cè)量點(diǎn)之間的距離、各測(cè)量點(diǎn)向觀測(cè)線上方的偏差距離等，達(dá)到準(zhǔn)確確定地表移動(dòng)開(kāi)始前的作業(yè)測(cè)量點(diǎn)空間位置的目的。在采集前，對(duì)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行2次測(cè)量，2次測(cè)量同一點(diǎn)的標(biāo)高差≈10mm、分支差≈30mm、同一側(cè)的長(zhǎng)度差≈4mm，將其平均值作為觀測(cè)所的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。地表穩(wěn)定后，對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行最后綜合觀測(cè)（又名最終觀測(cè)），連續(xù)6個(gè)月地表各點(diǎn)累計(jì)下沉值小于30mm時(shí)，判斷地表處于穩(wěn)定狀態(tài)。在首次觀測(cè)和最終觀測(cè)之間適當(dāng)加強(qiáng)水準(zhǔn)測(cè)量工作，稱為日常觀測(cè)。當(dāng)采掘工作面推進(jìn)寬度達(dá)到采掘深度0.2-0.5倍時(shí)，應(yīng)在預(yù)沉陷區(qū)域內(nèi)選取幾個(gè)工作測(cè)點(diǎn)，按照4等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求每3-5天測(cè)量一次水準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)地表是否開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。在地表出現(xiàn)移動(dòng)的情況下，一般每隔1～3個(gè)月重復(fù)進(jìn)行水平測(cè)量，觀測(cè)間隔時(shí)間應(yīng)根據(jù)地表下沉速度適當(dāng)調(diào)整。在移動(dòng)活躍階段，需要增加下沉較多地區(qū)的水準(zhǔn)觀測(cè)次數(shù)。2.4測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)及埋設(shè)2.4.1測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)顧北礦北一采區(qū)12326工作面地表移動(dòng)觀測(cè)站的測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，是從1:5000的CAD地形圖中直接采集的，具體取樣時(shí)，需結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件、規(guī)劃使用觀測(cè)方法等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和變更。根據(jù)站點(diǎn)條件在字段中選擇控制點(diǎn)。2.4.2測(cè)點(diǎn)的測(cè)設(shè)位置1.測(cè)設(shè)原則開(kāi)展監(jiān)測(cè)點(diǎn)選址測(cè)設(shè)中，利用GPSRTK技術(shù)開(kāi)展坐標(biāo)具體測(cè)設(shè)。測(cè)設(shè)時(shí)應(yīng)注意如下幾個(gè)方面：1）點(diǎn)位測(cè)設(shè)之前，需對(duì)控制點(diǎn)坐標(biāo)和穩(wěn)定性作有關(guān)檢查。用RTK測(cè)設(shè)點(diǎn)位時(shí)測(cè)設(shè)距離不宜大于10km。2）點(diǎn)位測(cè)設(shè)完成后，應(yīng)對(duì)這些測(cè)設(shè)點(diǎn)進(jìn)行一定數(shù)量抽樣檢查。3）按設(shè)計(jì)坐標(biāo)測(cè)設(shè)點(diǎn)條件差、不便埋設(shè)或者給后期觀測(cè)帶來(lái)一定影響時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地物條件安排有關(guān)人員，適當(dāng)調(diào)整測(cè)點(diǎn)位置，記錄真實(shí)位置坐標(biāo)。像這樣時(shí)，要適當(dāng)?shù)卦黾佑^測(cè)點(diǎn)而非減少。2.實(shí)地放樣按設(shè)計(jì)點(diǎn)位坐標(biāo)實(shí)地放樣控制點(diǎn)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置。因顧北礦北一采區(qū)空氣環(huán)境良好，在實(shí)地放樣過(guò)程中使用了RTK放樣。放樣時(shí)根據(jù)實(shí)地條件及周圍環(huán)境作適當(dāng)點(diǎn)位調(diào)整。1）系統(tǒng)構(gòu)成RTK。RTK系統(tǒng)包括GPS接收設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，軟件系統(tǒng)三大部分。（1）GPS接收設(shè)備GPS接收設(shè)備采用雙頻接收機(jī)并分別置于基準(zhǔn)站與移動(dòng)站。GPS雙頻接收機(jī)觀測(cè)到的值不但精度較高，而且利于整周未知數(shù)的快速求解。若基準(zhǔn)站服務(wù)于多個(gè)用戶，則基準(zhǔn)站接收機(jī)采樣率定應(yīng)滿足移動(dòng)站接收機(jī)采樣率之和。（2）數(shù)據(jù)傳輸裝置數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備包括基準(zhǔn)站無(wú)線點(diǎn)發(fā)射臺(tái)及用戶站接收機(jī)，也稱數(shù)據(jù)鏈，功率及頻率的選取關(guān)系到基準(zhǔn)站與用戶站之間的距離，氣環(huán)境質(zhì)量及數(shù)據(jù)傳輸速度。（3）軟件系統(tǒng)方面RTK系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)要求有支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量軟件系統(tǒng)質(zhì)量與功能對(duì)保證實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量可行性及測(cè)量結(jié)果精確性與可靠性起著關(guān)鍵作用。2）RTK放樣的步驟（1）引入設(shè)計(jì)坐標(biāo)。顧北礦北部~采區(qū)平面設(shè)計(jì)圖。上首先直接得到該點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)并導(dǎo)入測(cè)量手簿，做好該點(diǎn)放樣前準(zhǔn)備工作。（2）基準(zhǔn)站安裝和設(shè)置?；鶞?zhǔn)站應(yīng)架于地勢(shì)高峻、周圍能見(jiàn)度良好、周圍空曠之處，以確保能夠正常接收及傳送信號(hào)。參考站設(shè)置時(shí)，中心子午線為117°，高度截止角為10"。（3）設(shè)立流動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站建立后應(yīng)建立流動(dòng)站，修正坐標(biāo)。（4）點(diǎn)放樣。采用已引入點(diǎn)位設(shè)計(jì)坐標(biāo)及轉(zhuǎn)換參數(shù)實(shí)現(xiàn)RTK放樣方式下放樣，放樣過(guò)程中要對(duì)點(diǎn)位做適當(dāng)調(diào)整才能保證點(diǎn)位位置能夠保障后期觀測(cè)工作順利開(kāi)展。2.4.3測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及埋設(shè)點(diǎn)位放樣完成時(shí)，放樣點(diǎn)位置應(yīng)做顯目標(biāo)注，便于點(diǎn)位埋設(shè)。具體要求是：1.標(biāo)石結(jié)構(gòu)標(biāo)石結(jié)構(gòu)采用四棱臺(tái)狀石墩臺(tái)，頂高200X200（mm）、地高400X400（mm）、標(biāo)石高800mm、頂高要平。頂面中心設(shè)1根長(zhǎng)200mm，直徑20mm螺紋鋼筋做標(biāo)芯，鋼筋中心刻“十”字形，十字絲中心相交點(diǎn)做標(biāo)志中心，鋼筋頂部比標(biāo)石頂面高2cm左右，標(biāo)芯與標(biāo)石之間要澆注密實(shí)。2.標(biāo)石埋設(shè)埋設(shè)標(biāo)石之前首先要先將標(biāo)石置于設(shè)計(jì)地點(diǎn)。上面挖個(gè)-一個(gè)0.5X0.5X0.8m深的洞，再把0.2m左右碎石和水泥倒入底部做墊層，再把標(biāo)石放在墊層上面，四周用碎石和水泥澆透，用泥土埋好。為方便查找和觀察，標(biāo)石頂面應(yīng)比地面高15-20mm。埋實(shí)之后，保證標(biāo)石，墊層，以及周邊地表應(yīng)固結(jié)成一體并光滑垂直。同時(shí)埋設(shè)過(guò)程中應(yīng)注意地基改變。對(duì)地基相對(duì)較軟點(diǎn)適當(dāng)增加開(kāi)挖深度及范圍并調(diào)整墊層厚度。埋好后，在合適地方涂上油漆做點(diǎn)號(hào)。2.5觀測(cè)成果的計(jì)算觀測(cè)站成果內(nèi)業(yè)整理主要由計(jì)算與繪圖兩個(gè)環(huán)節(jié)組成，其方法與常規(guī)方法相同，對(duì)觀測(cè)站控制點(diǎn)平面坐標(biāo)及高程進(jìn)行測(cè)算。內(nèi)業(yè)整理前，要重新核對(duì)野外觀測(cè)記錄簿，并重新計(jì)算各項(xiàng)改正數(shù)和平差，保證觀測(cè)成果正確準(zhǔn)確。觀測(cè)工作完成后要按時(shí)完成以下計(jì)算工作：1）對(duì)外業(yè)觀測(cè)資料的核對(duì)，手工記錄和自動(dòng)記錄的資料，圖件和文字資料都要及時(shí)分析分類，專檔保存。2）數(shù)據(jù)處理：包括統(tǒng)計(jì)全部觀測(cè)點(diǎn)高程，改正距離，統(tǒng)計(jì)鄰近點(diǎn)沿觀測(cè)線水平投影長(zhǎng)度，運(yùn)動(dòng)起始時(shí)，得到的每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程附合差與邊長(zhǎng)附合差都要近似平差處理，根據(jù)平差結(jié)果算出各項(xiàng)移動(dòng)與變形值。3平面地表移動(dòng)變形觀測(cè)站的實(shí)施3.1平面連接測(cè)量平面連接測(cè)量可以采用GPS測(cè)量與全站儀相結(jié)合測(cè)量，GPS測(cè)量根據(jù)礦井近井點(diǎn)觀測(cè)精度的要求，主要采用礦區(qū)控制網(wǎng)和觀測(cè)站的主要測(cè)量點(diǎn)確定其他測(cè)量點(diǎn)的具體位置，這樣就可以根據(jù)城市一級(jí)光電測(cè)距導(dǎo)線的測(cè)量精度進(jìn)行測(cè)量。針對(duì)顧北礦北開(kāi)采工作面地表移動(dòng)觀測(cè)站，由于周邊環(huán)境較好、能見(jiàn)度高等特點(diǎn)，利用定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平面連接測(cè)量。該靜態(tài)觀測(cè)是利用定位技術(shù)將礦區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)與觀測(cè)站主測(cè)點(diǎn)相結(jié)合后，配置具有一定外形的靜態(tài)控制網(wǎng)。所用礦區(qū)的三等平面控制點(diǎn)和觀測(cè)站控制點(diǎn)共同構(gòu)成GPS測(cè)量控制網(wǎng)。同時(shí)，在布設(shè)GPS控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)遵循可靠性原則、效益原則以及精度原則。3.1.1對(duì)點(diǎn)位的基本要求因GPS測(cè)量觀測(cè)距離遠(yuǎn)、不受通視條件的制約，其點(diǎn)位布設(shè)更具靈活性。但GPS接收機(jī)所接收的信號(hào)受電臺(tái)微波站無(wú)線電信號(hào)等障礙物影響較大，加之控制點(diǎn)點(diǎn)位選取應(yīng)充分考慮點(diǎn)位不受地下開(kāi)采影響，便于長(zhǎng)時(shí)間保存和后續(xù)加密，連測(cè)。所以點(diǎn)位選擇要與GPS測(cè)量一致。3.1.2相對(duì)定位模式的選擇GPS相對(duì)定位工作模式是指使用GPS測(cè)量觀測(cè)站之間的相對(duì)位置的工作方法。它與GPS接收器的硬件密切相關(guān)。不同的工作模式會(huì)因工作方法、觀測(cè)時(shí)間、適用范圍等因素而變化。隨著GPS外業(yè)測(cè)后處理軟件的更新與開(kāi)發(fā)，兩點(diǎn)間基線矢量的測(cè)量，目前有多種工作模式供用戶選擇。目前，GPS測(cè)量系統(tǒng)在其軟硬件支持下工作模式多種多樣，如：靜相對(duì)定位問(wèn)題、快速靜相對(duì)定位問(wèn)題及準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位問(wèn)題。這幾種不同的定位模式適用于不同的測(cè)量目的，定位精度不同，定位成果的可靠性大不相同。結(jié)合本次GPS網(wǎng)建設(shè)的目的，本文選擇了靜態(tài)相對(duì)定位模型。3.1.3構(gòu)網(wǎng)方案的選擇GPS控制網(wǎng)的布局既要滿足可靠性、效益、精度的要求，又要將同步圖形有機(jī)地連接到-一個(gè)整體。同步圖形有少許連接式、邊連接式、網(wǎng)連接式等幾種連接方式。各有利弊。點(diǎn)連式觀測(cè)站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案：觀測(cè)站時(shí)間段數(shù)少，節(jié)省時(shí)間，但圖形強(qiáng)度相對(duì)較弱，不具備封閉條件檢查或較少的異步圖形，此類網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)不佳。邊連式觀測(cè)模式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)：復(fù)測(cè)邊多，異步圖形封閉條件多，網(wǎng)絡(luò)整體集合強(qiáng)度大，可靠性指標(biāo)和效益指標(biāo)良好。網(wǎng)連式觀測(cè)模式構(gòu)建網(wǎng)：該模式構(gòu)建網(wǎng)，所需GPS接收機(jī)超過(guò)4份，圖形強(qiáng)度最強(qiáng)，可靠性指標(biāo)最高，但觀測(cè)期數(shù)高，可耗費(fèi)一定的人力物力完成。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式可用于對(duì)測(cè)量精度有較高要求的測(cè)量工程。根據(jù)以上所述的網(wǎng)絡(luò)原則以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式，對(duì)實(shí)現(xiàn)本次連接測(cè)量的GPS控制網(wǎng)，我們使用了11臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行了觀測(cè)，因此采用網(wǎng)絡(luò)連接式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式，確保了更高的圖形強(qiáng)度、可靠性和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。3.1.4GPS控制網(wǎng)定位基準(zhǔn)的選擇GPS控制網(wǎng)定位標(biāo)準(zhǔn)由GPS控制網(wǎng)空間無(wú)約束平差過(guò)程中的定位標(biāo)準(zhǔn)和最后必須報(bào)告的成果標(biāo)準(zhǔn)兩部分組成。1.GPS控制網(wǎng)空間不受約束的階梯中的位置基準(zhǔn)在GPS控制網(wǎng)的非約束平差中，我們目前使用的方法主要是經(jīng)典自由網(wǎng)平差和非經(jīng)典自由網(wǎng)平差（即稚損自由網(wǎng)平差）。在本次GPS控制網(wǎng)布局空間不受約束的平差中，使用經(jīng)典的自出網(wǎng)平差法，平差參考點(diǎn)基本上宜位于測(cè)區(qū)中間CS06。對(duì)于GPS控制網(wǎng)空間的沒(méi)有限制的電平差，使用軟件HG0數(shù)據(jù)處理軟件包來(lái)處理數(shù)據(jù)。2.GPS控制網(wǎng)最后提交結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)GPS控制網(wǎng)在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行空間無(wú)約束平差，得到空間直角坐位。對(duì)于坐標(biāo)或大地坐標(biāo)，必須轉(zhuǎn)換為參考坐標(biāo)系中的高斯平面直角坐標(biāo)并簡(jiǎn)單應(yīng)用。對(duì)于顧北煤礦來(lái)說(shuō)，需要轉(zhuǎn)換為礦山采用的高斯平面直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（北京1954坐標(biāo)系，其所處的投影帶中央子午線精度為117°，分別為6°投影帶的第20帶，3°投影帶的第39帶），該轉(zhuǎn)換基于GPS坐標(biāo)聯(lián)測(cè)進(jìn)行。3.1.5GPS接收機(jī)的選擇GPS靜態(tài)觀測(cè)時(shí)需要使用4臺(tái)或4臺(tái)以上經(jīng)過(guò)測(cè)試的GPS接收機(jī)，GPS網(wǎng)級(jí)別按《GPS規(guī)程》D類GPS網(wǎng)標(biāo)定。接收機(jī)平面精度不應(yīng)小于5mm+2ppm。3.1.6觀測(cè)的技術(shù)要求及實(shí)施使用GPS進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)時(shí)，衛(wèi)星的高度截止角應(yīng)設(shè)定為15°，采樣間隔應(yīng)設(shè)定為5s，觀測(cè)時(shí)間應(yīng)設(shè)定為100分鐘。在觀測(cè)開(kāi)始前一天，必須看到接收機(jī)注冊(cè)碼到期，預(yù)測(cè)衛(wèi)星的可見(jiàn)性，并準(zhǔn)備選擇最佳觀測(cè)時(shí)段的觀測(cè)。在觀測(cè)時(shí)確認(rèn)電量是否充足，準(zhǔn)備相應(yīng)的備用電池、儀表對(duì)中3mm以內(nèi)，天線指向誤差士5度以內(nèi)，確保兩人必須同時(shí)測(cè)量天線高度，并在觀測(cè)前后最后測(cè)量該天線高度的平均值。在觀測(cè)之前，必須保證所有接收器同時(shí)開(kāi)始觀測(cè)。接收機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，要注意觀察測(cè)站的相關(guān)情況，保證信號(hào)接收正常，及時(shí)進(jìn)行相關(guān)記錄。3.2全面觀測(cè)的實(shí)施第一次全面觀測(cè)是在連接測(cè)量完成后進(jìn)行的，在平面上使用測(cè)量，根據(jù)D級(jí)網(wǎng)的精度要求確定，兩次獨(dú)立觀測(cè)，其平均值作為最終點(diǎn)坐標(biāo)。高程根據(jù)三等水準(zhǔn)的精度要求進(jìn)行觀測(cè)。3.2.1RTK測(cè)量的基本原理RTK（RealTimeKinematic），其定位技術(shù)是根據(jù)載波相位觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)差分GPS定位，其完成的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量主要包括基準(zhǔn)站和流動(dòng)站兩部分。在RTK動(dòng)作方式中，基準(zhǔn)站將得到載波相位觀測(cè)值、偽距離觀測(cè)值和基準(zhǔn)站坐標(biāo)經(jīng)由無(wú)線傳輸裝置傳輸給移動(dòng)站，移動(dòng)站所處的GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，另外一方面，接收基準(zhǔn)站發(fā)行的差分信息，將載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)差分得到移動(dòng)站的基線矢量（0x、Ay、Nz），再利用基線矢量和基準(zhǔn)站的坐標(biāo)，得到各點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，最后使用坐標(biāo)變換參數(shù)將WGS-84坐標(biāo)變換為局部坐標(biāo)（x、y、h）。在測(cè)量過(guò)程中，只要滿足RTK的工作要求和條件，在一定的操作范圍內(nèi)（一般為5km），RTK的平面精度和高程精度可以達(dá)到厘米級(jí)，這可以滿足許多工程應(yīng)用中的要求。3.2.2RTK測(cè)量的操作步驟1）儀器準(zhǔn)備：RTK測(cè)量通常使用2臺(tái)中海達(dá)雙頻GPS接收機(jī)，其中1臺(tái)為基準(zhǔn)站，1臺(tái)為流動(dòng)站，測(cè)量開(kāi)始前應(yīng)備齊電池，確保電量充足，觀測(cè)順利進(jìn)行。2）在連接測(cè)定階段，由于使用GPS靜態(tài)作業(yè)方式進(jìn)行觀測(cè)掌握GPS聯(lián)合測(cè)量點(diǎn)WGS-84、BJ-54等坐標(biāo)，利用這兩組聯(lián)合測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，可直接用于RTK測(cè)量。3）基準(zhǔn)站建立后，建立基準(zhǔn)站，測(cè)量中央子午線經(jīng)度117°、高度截止角10°，設(shè)置基準(zhǔn)站，選擇地勢(shì)高、周圍寬的地點(diǎn)，使流動(dòng)站能夠正常接收信號(hào)。4）基準(zhǔn)局成立后，設(shè)立流動(dòng)局。設(shè)定后，為了保證觀測(cè)的準(zhǔn)確性，可以找附近的點(diǎn)進(jìn)行修正（一般選擇基準(zhǔn)站點(diǎn)）。5）觀測(cè)時(shí)，要時(shí)刻關(guān)注接收機(jī)內(nèi)電池電量情況，確保每隔一定時(shí)間到基準(zhǔn)站順利進(jìn)行觀察工作，通常要自主完成兩次觀測(cè)工作。4結(jié)論本文以顧北礦北一