第2期 蔡美峰等：北名河铁矿开采沉陷预计及地表变形监测与分析 .113 470m处再次出现转折，此时地表倾斜值和水平位 移值分别为-28mmm-1和-1400mm;随后，地表 倾斜值和水平位移值逐渐减小，在610m处同时达 至玉石注公路 到负的极大值，分别为-36mmm-和-1700mm; 尾 此后，均逐渐增大，在790m处均为零.在550m处， 曲率值和水平变形值均达到第2个负的极大值，分 别为-0.2mmm-2和-15mmm-1;随后，均逐渐 通西风并公路 增大，在610m处，曲率值和水平变形值均达到第2 观测点 个正的极大值，分别为0.2mmm2和15mmm-1; 沉路值大于A0mm的观测点 此后，均逐渐减小，在790m处均为零 、北洛河 5020m 4地表沉陷观测及其结果分析 图6观测点分布图 为了获得北名河铁矿地表移动规律，在估计的 Fig.6 Distribution of observation points 开采影响范围内的地表建立水准测量观测网，地表 沉降监测仪器采用索爱公司出产的SOKKIA 由于种种原因，地表有些测点被破坏，现对保存 SET22D型全站仪，其距离精测精度为士(2十2× 比较完整的测点地表沉陷观测结果与相应阶段预计 10-5D)mm,D为测量距离.根据需要，定期观测这 结果进行对比，对比结果见表1. 些测，点的空间位置及其相对位置的变化，以确定各 表1观测值与预计值对比 测点的位移和点之间的相对移动，从而掌握地表移 Table 1 Comparison of observation and prediction results 动的规律 2004年6月 2005年2月 沉陷值/ 预计值/ 观测点 4.1观测网布置 观测高程值/m观测高程值/m m 为了全面准确地获得整个采动范围的沉陷资 283.505 283.301 0.204 0.582 料，观测网布置遵循下列原则：(1)观测线设在地表 283.312 282.260 1.058 1.740 移动盆地的主断面上；(2)设站地区，在观测期间不 283.847 283.423 0.424 0.463 受临近开采的影响；(3)观测线的长度至少大于地 283.829 284.801 0.028 0.210 表移动盆地的一半；(4)观测线上的测点应有一定 284.707 284.324 0.383 0.683 的密度；(5)观测站的控制点（基点）设在移动盆地 285.507 285.479 0.028 0.033 范围以外，埋设牢固. 281.745 281.021 0.724 0.752 依据上述原则，本次观测网布置测点间距为 285.499 285.479 0.020 0.066 100m×100m,在靠近塌陷区的周边200m范围内， 9 283.303 283.102 0.201 0.210 认为是重点监测地区，测点加密，间距为50m×50 10 284.141 283.452 0.689 0.725 m,利用全站仪放线，精确定出各个设计测点在地 面对应位置，在定位点挖大小适宜的坑，深度为 从表1的对比结果可以看出，观测值与预计值 800~1200mm,坑底必须位于冻涨线以下500mm 具有较好的相似性，但整体来说预计值较观测值偏 左右，以确保测点不受冻涨的影响，如果是松散土 大·其原因是由于地表沉陷是一个动态过程，通常 层，要求加大坑深，使测点底部位于密实岩（土） 要经历较长的时间才能达到最终沉陷值，结合实际 层上 情况进行分析：由于观测点1、2、4和5沉陷值出现 4.2观测数据与预计结果的比较 采动影响时间较短，尚未达到最终沉陷值，所以观测 北名河铁矿地表观测站目前仅有2004年6月 值较预计值较小；而观测点3、6、7、9和10沉陷时间 至2005年2月期间获得的四次观测数据，沉陷值大 较长，所以观测值与预计值相符性较好， 于10mm的地表观测点分布图如图6所示. 4.3预计沉陷范围与观测显示的实际情况比较 从图6中可以看出，观测沉陷值大于10mm移 北名河铁矿于2001年11月开始无底柱崩落法 动观测点绝大部分出现在开采完一50m水平采场 回采，2003年2月23日出现第一次塌陷，时间间隔 预计的地表最终沉陷盆地范围内，说明预测结果基 为14个月，地表错动范围随着塌陷坑的出现而出 本反映了北名河铁矿开采沉陷现状 现，随着开采范围的增加而增加，中心区域缓慢下470m 处再次出现转折‚此时地表倾斜值和水平位 移值分别为－28mm·m －1和－1400mm；随后‚地表 倾斜值和水平位移值逐渐减小‚在610m 处同时达 到负的极大值‚分别为－36mm·m －1和－1700mm； 此后‚均逐渐增大‚在790m 处均为零．在550m 处‚ 曲率值和水平变形值均达到第2个负的极大值‚分 别为－0∙2mm·m －2和－15mm·m －1 ；随后‚均逐渐 增大‚在610m 处‚曲率值和水平变形值均达到第2 个正的极大值‚分别为0∙2mm·m －2和15mm·m －1 ； 此后‚均逐渐减小‚在790m 处均为零． 4 地表沉陷观测及其结果分析 为了获得北 河铁矿地表移动规律‚在估计的 开采影响范围内的地表建立水准测量观测网．地表 沉降 监 测 仪 器 采 用 索 爱 公 司 出 产 的 SOKKIA SET22D 型全站仪‚其距离精测精度为±（2＋2× 10－6D）mm‚D 为测量距离．根据需要‚定期观测这 些测点的空间位置及其相对位置的变化‚以确定各 测点的位移和点之间的相对移动‚从而掌握地表移 动的规律． 4∙1 观测网布置 为了全面准确地获得整个采动范围的沉陷资 料‚观测网布置遵循下列原则：（1） 观测线设在地表 移动盆地的主断面上；（2） 设站地区‚在观测期间不 受临近开采的影响；（3） 观测线的长度至少大于地 表移动盆地的一半；（4） 观测线上的测点应有一定 的密度；（5） 观测站的控制点（基点）设在移动盆地 范围以外‚埋设牢固． 依据上述原则‚本次观测网布置测点间距为 100m×100m‚在靠近塌陷区的周边200m 范围内‚ 认为是重点监测地区‚测点加密‚间距为50m×50 m．利用全站仪放线‚精确定出各个设计测点在地 面对应位置．在定位点挖大小适宜的坑‚深度为 800～1200mm．坑底必须位于冻涨线以下500mm 左右‚以确保测点不受冻涨的影响‚如果是松散土 层‚要求加大坑深‚使测点底部位于密实岩（土） 层上． 4∙2 观测数据与预计结果的比较 北 河铁矿地表观测站目前仅有2004年6月 至2005年2月期间获得的四次观测数据‚沉陷值大 于10mm 的地表观测点分布图如图6所示． 从图6中可以看出‚观测沉陷值大于10mm 移 动观测点绝大部分出现在开采完－50m 水平采场 预计的地表最终沉陷盆地范围内‚说明预测结果基 本反映了北 河铁矿开采沉陷现状． 图6 观测点分布图 Fig．6 Distribution of observation points 由于种种原因‚地表有些测点被破坏‚现对保存 比较完整的测点地表沉陷观测结果与相应阶段预计 结果进行对比‚对比结果见表1． 表1 观测值与预计值对比 Table1 Comparison of observation and prediction results 观测点 2004年6月 观测高程值／m 2005年2月 观测高程值／m 沉陷值／ m 预计值／ m 1 283∙505 283∙301 0∙204 0∙582 2 283∙312 282∙260 1∙058 1∙740 3 283∙847 283∙423 0∙424 0∙463 4 283∙829 284∙801 0∙028 0∙210 5 284∙707 284∙324 0∙383 0∙683 6 285∙507 285∙479 0∙028 0∙033 7 281∙745 281∙021 0∙724 0∙752 8 285∙499 285∙479 0∙020 0∙066 9 283∙303 283∙102 0∙201 0∙210 10 284∙141 283∙452 0∙689 0∙725 从表1的对比结果可以看出‚观测值与预计值 具有较好的相似性‚但整体来说预计值较观测值偏 大．其原因是由于地表沉陷是一个动态过程‚通常 要经历较长的时间才能达到最终沉陷值．结合实际 情况进行分析：由于观测点1、2、4和5沉陷值出现 采动影响时间较短‚尚未达到最终沉陷值‚所以观测 值较预计值较小；而观测点3、6、7、9和10沉陷时间 较长‚所以观测值与预计值相符性较好． 4∙3 预计沉陷范围与观测显示的实际情况比较 北 河铁矿于2001年11月开始无底柱崩落法 回采‚2003年2月23日出现第一次塌陷‚时间间隔 为14个月．地表错动范围随着塌陷坑的出现而出 现‚随着开采范围的增加而增加‚中心区域缓慢下 第2期 蔡美峰等： 北 河铁矿开采沉陷预计及地表变形监测与分析 ·113·