10第十讲-开采损害监测与评价

第八章

开采损害的监测与评价第一节

开采损害的监测（地表移动和变形观测）一、开采损害监测的基本概念为使井巷、建筑物、水体及铁路等免受或少受开采的有害影响，减少地下资源的损失，必须研究地下开采引起的岩层与地表移动规律以及对被保护对象的损害。

开采沉陷观测站的类型有以下三种：

(一)按观测站设置的地点不同可分为：地表移动观测站、岩层内部观测站、专门观测站（二）按观测时间长短可分为：长期观测站、短期观测站（三）按布站形式的不同分为：网状观测站、剖面线状观测站(一)按观测站设置的地点不同可分为：

1．地表移动观测站：测点布设在地表。

2．岩层内部观测站：一般布设在井下巷道或岩层内部的钻孔中，研究岩层内部的移动和变形规律；

3．专门观测站：为了某一个特定的目的所设立的观测站

(如建筑物观测站、铁路观测站、边坡移动观测站等)。

（二）按观测时间长短可分为：

1．长期观测站：又称普通观测站(一般在一年以上)，。

2．短期观测站：(几个月到一年)，如最大下沉速度、走向移动角等参数误差较大，目前很少使用。（三）按布站形式的不同分为：

1．网状观测站：观测整个采动范围，所得资料全面、准确。用于专门研究。

2．剖面线状观测站：常用形式，它是在选择的特定方向上布点成直线形或折线形。

特定方向指沿移动盆地主断面的方向（走向观测线和倾斜观测线），观测站通常由两条互相垂直且相交的观测线(即一条或半条走向观测线，一条或半条倾斜观测线)所组成。

图8-1观测站布置形式示意图

要解决地表沉陷的防护问题，除必须掌握开采沉陷规律外，还应掌握建筑物、构筑物变形、破坏与地表移动、变形的关系，了解各类保护物损害的特性及各种防护措施的效益，所以监测工作非常必要，而在监测中设站地点的选择是十分重要的，它直接影响到观测成果的使用价值。

岩层内部的移动观测及各种专门观测站的设置与观测，一般要求和地表移动观测站配合进行，才能获得可靠的、全面的观测资料。二、地表移动变形观测

（一）地表移动观测站设计

1．观测站设计原则为了能够获得比较准确、可靠、有代表性的观测资料，观测站设计中，一般应遵循下列原则：（1）观测线应设在地表移动盆地的主断面上；（2）设站区在观测期间不受邻近开采的影响；（3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；（4）观测线上的测点应有一定的密度，这要根据开采深度和设站目的而定；（5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m以下。2．观测站设计所需资料（1）井上下对照图和开采计划图。图的比例尺一般为1：2000或1：1000。（2）设站地区的地质和水文地质资料（包括：地形地质图、地质柱状图、煤层赋存条件、覆岩物理力学性质、水文条件等）。（3）开采工作面设计资料（包括：巷道布置、采煤方法、顶板管理方法；开采厚度、工作面推进速度、回采时间及周围开采情况等）。（4）观测地区井上下测量资料，主要是；控制点、导线点和水准点的坐标。（5）矿区已有的开采沉陷资料，如：移动角、最大下沉角、充分采动角、松散层移动角及其它有关参数。3．观测站的布设形式

我国矿区常用剖面线状观测站。观测站一般由两条观测线组成。一条沿煤层走向方向，一条沿倾向方向，它们互相垂直并相交。在地表达到充分采动的条件下，通过移动盆地的平底部分都可设置观测线。在地表未达到充分采动的条件下，观测线需设在移动盆地的主断面上。图8-1观测站布置形式示意图4．观测站设计内容—设计说明书观测站设计包括编写设计说明书和绘制设计图两部分工作。

设计说明书应包括下列内容：（1）建立观测站的目的和任务；（2）设站地区的地形、地物及地质采矿条件；（3）观测站设计时所用到开采沉陷系数；（4）观测线的位置及长度的确定，测点及控制点的数目、位置及编号；（5）作测点和控制点的构造及埋设方法；（6）观测内容及所使用的仪器，与控制网的连测方法，精度要求等；（7）经费估算：包括观测站所需材料、购地、人工等费用的预算；（8）观测成果的整理方法与分析步骤，所要获得的成果。

4．观测站设计内容—设计图

设计图包括观测站设计平面和断面图。图的比例尺一般与井上下对照图一致。

观测站设计图中应具有下列内容：（1）设站地区的地形、地物、地质构造、岩层柱状、煤层产状等；（2）已有的和新设计的采区巷道；（3）现有的和新设计的保护煤柱轮廓；（4）观测线的平面位置，沿观测线的断面图。断面图上应表示出工作测点、控制点的位置及编号，岩层柱状，地质构造，煤层产状，开采位置等。

5．地表移动观测站设计方法

不同类型的观测站设计方法不完全相同。一般剖面线状观测站的设计应包括：（1）测线位置的确定（确定其方向、长度、观测线条数和观测点点数等）（2）观测内容（主要是高程、水平位置变化及其化破坏现象的编录）。（3）观测程序（连接测量、全面测量和日常测量）（4）成果整理（检查、计算、绘图、求参）（二）地表移动观测站观测工作地表移动观测站的观测工作可分为：观测站的连接测量、全面观测、单独进行的水准测量、地表破坏的测定和编录等。在观测点埋好10～15天点位固结之后，一般即可进行观测。观测工作包括：

1．连接测量

在观测站地区被采动之前，为了确定观测站与开采工作面之间的相互位置关系，首先应在观测站的某一个控制点与矿区控制网之间进行测量，以确定这个控制点的平面位置和高程，然后再根据它来测定其余的控制点和工作测点的平面位置。

2．全面观测

为了准确地确定工作测点在地表移动开始前的空间位置，在连测后地表开始移动之前，应独立进行两次全面观测，其内容包括：测定各测点的平面位置和高程，各测点间的距离等。在地表稳定后，要进行最后一次全面观测，地表移动稳定的标志是：连续6个月观测地表各点的累计下沉值小于30mm。

3．日常观测所谓日常观测工作，指的是首次和末次全面观测之间适当增加的测量工作。为判定地表是否已开始移动，在回采工作面推进一定距离后，在预计可能首先移动的地区,选择几个工作测点，每隔几天进行一次水准测量(又称预测或巡视测量)，如果发现测点的累计下沉量大于10mm时，即认为地表已经开始移动。在移动过程中，要进行日常观测工作，即重复进行水准测量。重复水准测量的时间间隔，视地表下沉的速度而定，一般是每隔1～3个月观测一次。在移动的活跃阶段，还应在下沉较大的区段，增加水准观测次数。

（三）观测成果整理1．观测检查和计算（1）野外手簿的检查每次观测后应及时进行检查。如发现粗差或超限，应及时重测，直至全部观测数据符合要求为止。（2）各点高程计算先进行平差，然后计算高程，并将所得的各点的高程填入综合计算表中。（3）计算各点间沿观测线方向的水平距离由实测数据加入各种距离改正后求得。2．观测成果

观测站的实测成果：（1）地表移动盆地的范围、形状、大小，以及各种角值参数(边界角、移动角、裂缝角、最大下沉角、充分采动角等)。（2）地表移动盆地主断面上的移动和变形分布及其特征，移动和变形最大值的位置。（3）工作面推进过程中移动和变形的发展过程及其相应的主要参数(起动距、超前距、超前影响角、滞后距、滞后角等)。（4）地表移动过程中，地表移动速度的变化以及与工作面的相应关系。（5）地表移动各个阶段(初始阶段、活跃阶段、衰退阶段)的持续时间以及地表移动持续的总时间。（6）工作面开始回采到地表开始下沉的时间等。二、围岩移动破坏监测根据监测目的和位置选择各种观测方法，基本方法和内容同六章第三节岩层破坏移动研究方法。三、建筑物下采煤时的观测工作进行建筑物下采煤观测，是为了制定建筑物的保护措施和检验加固效果，以确保建筑物的安全使用。测点的布设和观测方法，视建筑物类型而有不同。在进行建筑物下采煤观测的同时，可根据实际需要设置地表观测站。（一）砖石结构建筑物移动变形观测1．观测点布置观测点一般布置在建筑物的角部、纵墙和横墙连接处、承重柱和窗间墙的勒脚部位。为了观测变形、补偿沟、新与旧房屋连接处受采动影响的变化，在其两侧需设置观测点。建筑物每个方向上的观测点应不少于3个，点间距一般为3～10m。建筑物观测点与对应的封点间的距离一般为1.5m左右。建筑物观测点的形式，如图8-2所示，用φ20钢筋做成，全长约200mm，端面须平整，并刻划出线宽约0.5mm的十字作为观测标志，用200号混凝土将观测点埋设于砌体内。封点按地表观测点的要求埋设。

图8－2墙壁点设置2．观测内容和精度要求

建筑物观测站的观测方法和精度要求，基本上与地表观测站相同。建筑物观测站的观测包括距离丈量和水准测量。要进行水准测量时，水准线路应围绕建筑物组成一个闭合环，环路闭合差应小于±2mm（式中n为测站数）。点间距离应往返丈量，互差不得大于2mm。在进行观测时，还应进行建筑物外部形态的素描。建筑物上肉眼可见的裂缝和其它异常现象，如倾斜、鼓凹、门窗变形等的大小、位置和方向，均需绘制描图和记录在裂缝观测记录表上，有时用明显的色漆在建筑物上将裂缝标出。素描图一般包括建筑物的平面图和各个方向的立面图，比例尺为1:200～1:500。对某些裂缝和异常现象，除素描和记录外还可拍照、垂直裂缝方向贴纸、量测其宽度随时间的变化、甚至定期录像观测。3．观测时间观测时间根据建筑物移动变形情况而定。在地表移动的初始和衰退期，每月应至少观测一次，活跃期每月观测不少于两次。在墙体出现4或10或20mm裂缝时，还要及时观测，以便为研究本矿区建筑物破坏等级和地表变形之间的关系提供资料。建筑物移动稳定后，每隔2～3个月还应进行一次水准测量，以了解建筑物残余变形情况。（二）独立柱、框架、排架结构建筑物变形观测方法同砖石结构建筑物，但在各柱下部设置墙壁点时，注意不要损伤受力钢筋。另外需进行各柱相对两端柱子的支距测量，除计算柱子的相对下沉、相对位移外，还要计算相对转角，以计算构件的附加应力。对框架钢结点处的变形破坏情况，如裂缝，尤应注意观察。（三）高耸建筑物的移动变形观测由于高耸建筑物（如烟囱、水塔、高压电塔、井架等）的高度较大，基础面积较小，重心较高，对地表倾斜最为敏感，因此对它们主要是进行倾斜观测，一般是在其顶部设置观测标志（或利用避雷针等），观测其偏斜程度。1．单点投影法在观测部位埋置观测点（其作法同墙壁点），但测点端部为2mm小孔，小孔到墙壁的距离约250mm。从小孔上吊挂垂球，垂球尖在地面标志（作法同土壤点或墙壁点）上的位移量即为观测部位的偏斜值。2．双点投影法如图8-3所示，在构筑物顶部设置两个与顶部中心连线为90°的测点标志a、b（或利用避雷针等）；在地面上相应布置两个观测点（作法同土壤点）Ⅰ、Ⅱ，观测点到构筑物的距离应大于构筑物高度1.5倍。观测时在Ⅰ、Ⅱ点处安置经纬仪，将a、b点投影于构筑物底部同一水平上，并与开采前a、b点的投影点位相比较，若投影偏移值为δa和δb，那么，构筑物偏移的合成值δ和偏移方向a为：（8－1）构筑物在a方向上的倾斜值

图8－3高耸构筑物变形观测方法示意图3．底部倾斜观测法在构筑物底部埋设A、B、C、D四个点，相对两观测点的连接AC与BD互相重直，如图8-3所示。量取相对两测点间的距离，若直接量取困难时，可进行导线测量后再反算。用水准测量方法观测相对两测点的高差。图8-3a、c，相对测点的倾斜值为：（8－2）式中SAC，SBD—分别为测点A、C和B、D之间距离；ΔhAC，ΔhBD—分别为测点A、C和B、D采动前后的高差变化值。由此得构筑物偏移合成值δ和偏移方向a：（8－3）（8－4）若观测点设置在方形构筑物四角时（图8-3b），每个方向的倾斜值可由两组同方向边的倾斜平均值确定。（四）地下管道观测沿管道一侧在地表设置观测（其作法和观测工作同地表观测站），观测线与管道的距离大于管道埋深，尽量利用管道检查井和阀门井作为管道连接处和补偿接头的观测井。在观测井内，测量连接处和补偿接头两侧标志的距离变化，观察有否异常现象，如胀鼓、抽脱、介质逸漏等，并作记录。测量相邻观测井之间的管道距离和高差变化。及时绘制管道和相应地表的变形曲线，并与首次观测曲线比较。（五）工业厂房内各种设备基础的移动变形观测独立的设备基础底面积小、刚度较大，地表水平变形和曲率变形对其影响不大，但倾斜变形则能使其歪斜，因此，在地表移动过程中应对设备基础进行水准测量。观测点埋设在基础的四周，或在基础四角的平面上钻出直径为30～50mm、深度为100～150mm的孔洞，用混凝土或水泥砂浆将刻有十字标记的φ14钢筋埋于孔内作为观测点。十字标记露出基础平面不应超过10mm。如需要检查机械的主要连接部位的几何关系时，还应进行边长丈量，以保证机械设备的正常运转。（六）吊车轨道观测在吊车轨面最高处和内侧轨缘上，各冲一直径小于2mm的孔，并刻划十字丝，涂上色漆作为观测点。观测点的位置和间距与支承轨道梁的柱子基本一致。用钢尺在轨面测点上丈量两吊车轨之间的距离，并应满足下式关系，否则需拨轨校正。ΔL≤B—b(8-5)式中ΔL—采动前、后，吊车轨距的变化值；

B—吊车走动轮缘的内距，即轮宽；

b—吊车轨道的轨头宽度。

用连通管在轨缘测点上测量轨道的纵向倾斜和两根轨道的横向倾斜，并用楔形钢板尺测量轨缝变化。(七)建筑物加固构件的应力量测对加固的建筑物，有条件时应测定加固构件的应力状态，研究地表变形与建筑物应力的关系。加固构件应力量测，常用差动电阻或钢筋计、钢弦式钢筋计、钢弦式压力盒和电阻应变片来进行。当用差动电阻式钢盘计量测时，把钢筋计埋设在钢筋混凝土里，两端连接杆与受力钢筋或钢桁架的杆件焊接。当杆件受到轴向拉力和压力时，钢筋计的钢套将受到拉伸和压缩变形，与钢套紧固在一起的感应组件跟着变形，使得两组电阻丝在电阻比和电阻值上发生变化。引出电缆用比例电桥测出其变化值，并计算钢筋轴向应力的变化。四、铁路下采煤时的观测工作（一）观测站的设置在铁路下采煤时，为了研究地下开采后路基和上部建筑的移动和变形规律，随时掌握其变化动态，为铁路维修提供可靠的依据，要设置铁路观测站。铁路观测站一般应由两条观测线组成。一条与钢轨平行设置在路肩上，称路基观测线；另一条在钢轨上标记测点，称轨道观测线。两条观测线应位于线路同一侧。1．轨道观测线。设置在钢轨上，测点间距根据开采深度和我国有缝线路的标准长度，在直线段为12.5m或25m；在曲线段为10m或20m，与测量正矢的点（简称正矢点）相对应。测点的位置可选在轨节编号处。由于轨节编号在内侧轨腰上，因而测点编号可标记在外侧轨腰上，二者分别如图8-4反数字14和21所示。轨面最高点a为21测点的高程观测位置，在轨头外侧点b处冲一个小圆坑，涂上色漆，作为21测点的高程观测位置。

图8－4轨道观测点布置示意图2．路基观测线。设置在路肩上，与轨道观测线位于线路的同侧。测点位置与轨道观测点相对应，测点至钢轨的距离一般为1.5～2.0m。路基观测点的埋设深度应不小于0.6m，其出露地表的高度，考虑不致因垫高路基和拨正线路而被埋没。但当其高度高于轨面时，必须设在铁路建筑接近限界以外。如图8-5所示。

图8－5路基观测点布置示意图

观测线的长度应比预计移动范围超长约100m。路基观测线的直线部分应尽量设置成直线，曲线部分，要与线路方向一致。对于桥隧、房屋等建筑物受到采动时，亦需设置一些观测点，这些观测点视建筑物的形状，与回采工作面的相对位置等情况设置。此外，在回采工作面上方，有时还需设置一些地表移动观测线，如沿煤层走向倾斜主断面的观测线，这些观测线按地表移动观测站的要求设置。（二）观测工作铁路观测点的观测工作有高程观测和平面观测。1．高程观测(1)高程连接测量高程连接测量是根据矿区水准基点将高程导至观测线的控制点上，在连接时应将铁路原有的水准点也连测上。高程连接测量按国家三等水准测量要求进行。水准导线必须闭合或往返，其闭合差不应大于12mm（L—水准导线长，km）。路基观测线和轨道观测线的高程要分别测出。(2)首次观测首次观测的目的，是为了取得采动前各观测点的原始高程。它是用来计算线路移动与变形的基础数据，因此，需独立进行两次观测，取其算术平均值作为各测点的原始值。其观测方法和精度按国家三等水准测量进行。(3)巡视测量巡视测量是为了及时发现铁路开始移动的时间。在井下煤层开采后，在预计开始移动前，应每隔3～4天对全部或部分路基进行一次水准测量。(4)定期观测发现铁路开始移动后，观测便转入定期进行。从首次观测到末次观测，其间要进行多次测量。为了减小系统误差的影响以及使各次观测精度一致，可从首次观测开始，按前、后视距离相等的原则，固定转点和水准仪放置位置，并将这些点标志在钢轨相应位置处。这样不但能提高精度，而且能加快观测速度，避免司尺和记录发生误差。测完之后应立即在野外手簿上计算各测点的高程。2．平面观测（1）平面连接测量观测站设好以后应将观测站与矿区控制网进行连接，可按近井点测量的要求测出某一控制点的坐标。在条件许可的情况下，将路基观测线两端控制点都用三角测量测出其坐标。测量方法可用四等三角测量的要求进行。（2）路基观测线的平面观测①外业观测，一条观测线一般有几十个观测点，如果每点都经导线测量测出其坐标，则测量的内外业工作量均较大。此外，由于每条边很短，其测角误差积累亦较大。因此可用下列步骤测出各点的坐标，如图8-6所示。

图8－6路基观测线布置示意图选择几个特征点为导线点，如图中I、11、21、29、39和Ⅱ号点等。点间距离，在直线段根据所用经纬仪望远镜的辨别能力来确定，一般以200～400m为宜。如距离太长，则支距过大不易观测。②角度观测，以所选导线点为顶点，进行角度观测。如图8－6中β1、βⅡ…………等。其中β1与βⅡ为控制点与三角网已知方向的连测。观测方法，在用J2级经纬仪时用三个测回。③边长测量，测量每相邻两路基点的距离。两导线边（如Ⅰ～11、11～21等）边长不必直接测量，可由路基点的距离计算得到。测量方法：用检验过的钢尺和检验时的拉力进行往返测量，每次读数三次，三次读数之差不得超过2mm，往返之差不得超过2～3mm，最后取其平均值，并记录钢尺温度。然后进行钢尺的比长、垂曲及倾斜改正，计算出路基点之间的水平距离。④支距测量，按导线边将整个观测线分成几段，每段测量各路基点偏离导线边的支距。测量方法：在导线点上架经纬仪，瞄准前方导线点作为固定方向，依在各点的支距尺上读数。每点上的支距需独立观测两次，两次之差不得超过5mm。（3）轨道观测线的平面测量由于已测出路基点的平面位置，因此就以路基点为基础测出轨道点的平面位置。在图8-7及图8－8中，A为路基点，A′为轨道点。沿线路方面A与A′的距离a称为点纵距，垂直线路方向A与A′的距离b称为点横距。点纵距用以计算钢轨的纵向移动，即钢轨爬行；点横距用以计算钢轨的横向移动，即线路的方向变化。a和b的观测可用木质丁字尺如图8-8所示方法进行测量，对该尺的要求是纵、横两个尺互相垂直。在读b值时，可借助于水准器将尺置平，使垂球对准路基点A，用垂球线在尺上读数。也可测斜距，再用两点的已知高差，进行倾斜改正，求得水平距离b值。图8—7轨道观测线布置示意图

在采动后路基点和轨道点都将产生移动。在图8-9中A和A′分别为路基点和轨道点移动前的位置，Ai和分别为移动后第i次观测时路基点与轨道点的位置。从图中的关系可推算出轨道点的纵向和横向移动量为：

u′=a+u-ai（8－6）v′=b+v-bi

（8－7）式中u′、v′—轨道点的纵向和横向移动；u、v—路基点的纵向和横向移动；a、b—首次观测时的点纵距和点横距；ai、bi—第i次观测时的点纵距和点横距。图8－8轨道观测点的移动观测图8－9轨道点移动量的计算A—路基点；—轨道点（4）其它观测①轨缝观测，轨缝采用图8-10所示楔形钢板尺测量，同时测轨温。测量轨温一般用一段0.2m长与铺设轨同类型的钢轨，在其一端钻一深约100mm的小孔，将水银球外露温度计插入孔内进行测量。或将水银球外露温度计与钢轨紧密接触，撒上干沙，经十分钟后记录其温度。也可用点温计等方法测量。实测轨缝后用实际轨缝累计与计划轨缝累计相比较，做出调整轨缝计算，确定每节钢轨的串轨量。在铁路下采煤时，由于拉伸区的轨缝增大，压缩区的轨缝减小，因此在调整轨缝时，可将拉伸区的轨缝适当减小，将压缩区的轨缝适当增大，以便轨缝更能适应地表移动的影响。②曲线正矢测量，曲线上任一弦线的中点至曲线钢轨内侧边的垂直距离叫正矢。由于曲线轨距加宽是把曲线内轨向内侧移动，曲线外轨的平面保持不变，因此曲线的正矢点都是设置在外轨上的。测量时，在外轨内侧轨面下16mm处，用绳正法往返测量弦线中点至钢轨内侧轨面下16mm处的垂直距离f，即为正矢，如图8-10，取平均值后按要求检查曲线是否符合要求。图8－10曲线正矢测量点布置示意图1—轨头；2—轨底；3—轨缝

五、井筒煤柱开采时的观测工作井筒煤柱开采时，为了及时掌握地表和岩体内部移动与变形规律，了解井筒和井上下建筑物、构筑物变形和破坏特征，检验各种加固措施的实际效果以及确定合理的开采强度，必须建立地表、井筒、井底车场主要巷道及地面主要建筑物的观测系统，以确保井筒煤柱的安全开采。（一）井筒垂直变形观测在井筒内，由井口沿其轴向设置两条（或一条）垂直观测线，观测线测点的结构有两种，一是在罐道梁端的边缘锯一三角形豁口，作为测量标志；二是在井壁上用冲击电钻打孔后埋设φ12mm的膨胀螺栓，作为测量标志。螺栓端部须钻一个2mm的小孔。测点布置在断层、软弱层和不同岩层接触面的上、下，其间距5～15m。测各点高程及间距。（二）井筒偏斜观测观测井筒偏斜程度，须由井口测点下放钢丝，下挂重锤，在测量井筒垂直变形的同时，测量各测点至钢丝的水平距离。每点量测两次，其互差应不大于2mm。观测时间每月一次，当井筒偏斜较大时，可适当缩短观测间隔。用激光束代替钢丝进行立井偏斜观测是一种改进。但是，激光的穿透能力毕竟有限，而且由于激光的散射，在一定深度上光斑直径变得较大，影响观测精度。罗马尼亚学者专门研制了一种测定立井垂直度的激光设备。该设备激光束的垂直是靠反射光束与发射光束的重合实现的。将装有水银的杯子放在观测水平下方20～50m处，以便反射光束。在不同的水平上量得光束至测点的距离，即可求出立井的偏斜量。（三）井径变形测量在井壁井径变化较大截面处，布置两组对径测点，测点结构同上。对径测点的位置宜分别平行和垂直煤层走向，用测杆量测对径方向两测点的距离。精度要求及观测时间与井筒偏斜相同。（四）罐道水平间距的观测罐道间距的大小，是保证安全提升的重要因素。间距过大，可能引起提升容器脱轨，间距过小，则会增大提升阻力，甚至有可能卡住提升容器。产生罐道水平间距变化的原因，一是井筒受采动影响后，罐道本身沿垂直方向压缩而引起罐道间距变化；二是罐道梁受水平方向挤压产生弯曲，引起罐道间距变化。该项观测工作是用测尺丈量两罐道之间的距离。测尺可采用可调式罐道尺，如图8-11，或自记式罐道尺，如图8-12所示。观测时间：初期每两天观测一次，当罐道间距变化较大时，可每天观测一次。图8－11可调式罐道尺1—卡轮；2—活动杆；3—读数窗；4—外杆图8－12自记式罐道尺1—滚轮；2—传动软轴；3—活动尺；4—记录纸卷筒；5—记录笔

（五）罐道偏斜观测当发现局部罐道间距不符合规定时，可采用短距离放线法观测，即在局部变化范围的上、下2～3道罐道梁处拉一根与罐道平行的钢丝，测量罐道面至钢丝的距离。罐道在较长范围内发生偏斜时，在罐道一侧拉一根长钢丝，然后进行丈量。对于全罐道偏斜观测，应从地面下放一根钢丝至井底，挂上重锤，待钢丝稳定后，测量罐道面至钢丝的距离。（六）罐道接头间隙的观测在上、下两根罐道接头处，用铁钉各冲直径3mm、深3mm的孔，作为测点，并用油漆作标记，眼间距离200mm左右，用游标尺量测两测点间的距离。（七）罐道梁变形观测测量罐道梁受压应力影响产生的弯曲变形，由梁端（井壁）拉一平行于梁的直线，用钢板尺分别量出直线至中梁和边梁的距离，然后求出罐道梁的弯曲度。图8－13井壁变形观测位置1—切向；2—径向；3—轴向（八）井壁变形观测立井受采动影响除了要发生偏斜以外，在井壁上还会因应力变化而变形。观测井壁应力，目前常采用小应变计、压磁应力计、油压枕应力计等传感元件进行测定。测定前，应将传感元件设置在井壁上，设置时，一般沿煤层走向和倾斜方向，其位置如图8-13，埋设数量依具体情况而定。DI-100型小应变计是差动电阻式观测元件，用来测定附加应变。当元件受外部变形作用时，电阻比也发生变化。它们之间的关系式为：εm=fΔz+bΔt（8-8）式中εm—测点应变量；f—元件的灵敏度系数；b—元件的温度补偿系数；Δz—电阻比变化量，拉伸为正，压缩为负；Δt—温度变化量，升高为正，降低为负；元件埋设24小时为基准时间，认为元件应变为零，测得的电阻比和温度作为基准值。依适当的时间间隔测得电阻比和温度，并与基准值比较，用其差可以计算出应变εm。埋设观测元件时，应跨砌体灰缝，在施工过程中尽量不要扰动井壁砌体。埋设方法是在砌体井壁上用风钻跨灰缝挖一立方体槽，将槽内岩粉清洗干净，灌上较稠的水泥砂浆（以膨胀水泥较）并捣实，待水泥砂浆初凝后，将观测元件安装在槽内，最后用较粘的黄泥封口。观测元件的引线需与元件垂直，出槽处用钉子固定在井壁上。为使水泥砂浆凝固后随井壁变形，在应变计中部放一块橡皮或硬纸片，将水泥砂浆隔开。另一种观测仪器是YG-73型压磁应力计。它是根据软磁材料的磁弹性效应而制成的。可用来测定附加应力。磁弹性效应是在外力作用下，软磁材料发生机械变形，其晶体排列发生了变化。因而引起磁性变化。压磁应力计在埋设前应进行率定，并做出应力计的率定曲线。埋设后用接收仪器测量出电感量的变化，再从率定曲线上反查出附加应力值。压磁应力计的埋设方法，是用风钻打一直径36mm、深为50～100mm的圆孔，孔壁要光滑，将应力计埋设其中。埋设时要根据预先做出的测值范围的估计，对应力计施以足够的预应力，否则测不出完整的附加应力值。还有一种油压应力计。它是钻孔包裹式应力计的一种。埋设后可从压力表上读出初始压力值。实测时，根据压力表上读取的压力值与初始压力值之差，再根据油压枕率定曲线换算出附加压力值。第二节开采损害的立法

一、立法背景开采损害最普遍、最严重的是土地的损害，使农田荒芜、农民少地或无地耕种，而且使煤矿征地越来越困难，严重影响农业和、采矿业和其他相关经济的可持续发展。因此，受开采破坏的土地的整治和恢复，是一项极其重要的、刻不容缓的立法工作。国内外都很重视对开采损害的治理的工作，尤其是塌陷区土地复垦工作。美、英、前苏联、波兰等国家还制定了采矿复垦的条例或法规，如英国法律规定：采矿者损害的土地必须复垦以交还给土地拥有者。我国的《环境保护法》、《煤炭法》、《矿产资源法》、《矿山安全法》、《土地法》等都对开采损坏的问题作过有关的规定。

《环境保护法》（1979年），开始了开采损害对环境的影响评价和整治工作。，《土地复垦规定》

（1988年11月8日）明确规定：由于开发生产资源引起的地表塌陷破坏的土地，必须进行土地复垦，即采取整治措施，使其恢复到可供利用的状态。并规定实行“谁破坏、谁复垦”的原则，使塌陷区土地复垦工作成为常态。

《环境保护法》规定：“在制定发展国民经济计划时，必须对环境的保护和改善统筹安排，并认真组织实施。”所以，在开发有用矿物时，必须对开采对环境的影响及其整治、改善措施统筹考虑，以保证开采工作的顺利进行，保证矿区人民生活在一个美好的环境中。

《“三下”采煤规程》已对建筑物的损害补偿办法做了原则性的规定（各地也有地方条例，），要合理的解决开采造成的建构筑物的损害赔偿问题。为了充分开发利用资源和保护环境，特别在特殊条件下开采，一般都要增加采矿企业的成本，为此国家和地方也应立法，给予政策上的支持和经济上的补贴。第三节开采损害的评价一、概述我国环保法规定：“一切企业、事业单位的选址、设计、建设和生产，都必须充分注意防止对环境的污染和破坏。在进行新建、改建和扩建工程时，必须提出对环境影响的报告书，经环境保护部门和其它有关部门审查批准后才能进行设计。”

环境影响报告书是环境影响评价工作的基本成果。

环境影响评价的任务是：从发展经济和保护环境的目的出发，对开发建设的环境影响进行分析和预测，比较并评价不同开发建设方案的环境经济效益，为开发建设项目的合理布局和环境保护措施的选择与实施提供依据。

环境影响评价类型：三种：1．单个建设项目的环境影响评价：单个煤矿建设或改扩建的环境影响评价属于这一类评价。2．区域开发的环境影响评价：新建和改扩建的矿务局的环境影响评价，可以归纳为这一类。在矿区中进行一系列的开发建设活动，区域内建设项目的布局、性质、规模和结构以及发展的时序，就成为区域开发决策的重要内容。3．发展政策和规划的环境影响评价：对国家发展政策和国家以及地区、各行业的发展规划进行的环境影响评价。开采损害引起的环境影响评价，可以形成独立的环境影响评价报告书，应包括开采损害对环境影响的部分。二、开采损害对环境影响评价开采损害环境影响评价报告书内容应包括9部分内容：

1．前言：说明评价的目的和依据，评价区的范围，评价的深度及内容、评价程序等；

2．项目和一般情况：项目名称，建设性质，建设项目地点，建设规模，矿山资源赋存情况，井田（或矿区）开拓或扩建方法，分区（或盘区）的开采顺序、采矿方法等；

3．建设项目周围地区的环境现状：地理位置（附交通位置图），地形地貌和气候概况，地质和水文地质情况，自然资源情况，土壤、植被和农业情况，应附有评价区社会调查表；

4．评价区地表塌陷环境影响现状及其处理（未发生塌陷的地区可不写）：矿山开采损害及地表塌陷情况，对土地、建筑物、水体及其他环境因子的破坏和整治、赔偿情况，环保工程量及经费使用情况；5．开采沉陷预计：观测结果的数据处理，沉陷模型和参数的选择，地表塌陷的特点分析，建设项目开采沉陷的范围，移动变形值，发展过程等的预测（附移动变形等值线图），地表塌陷的最大值和时间过程预计等；

6．地表沉陷对各环境因子的影响及防护对策：开采沉陷对建筑物、水体、土地、地形、自然资源等的损害及防护对策研究，在研究主要环境因子的防护对策时，应进行必要的方案比较；

7．开采沉陷对环境影响的综合评价：绘出建设项目的环境影响网络图，列出环境影响综合评价清单；

8．与项目开采损害有关的环境保护可行性技术论证：列出环境保护措施及技术经济情况一览表，并得出有关结论；

9．结论：项目中开采损害对环境影响的严重程度，最优的防治对策，环境保护措施的技术、经济可行性，对决策的建议等。三、开采沉陷对环境的影响开采沉陷的环境影响分别有：（一）建筑物：工业建筑和民用建筑

工业建筑包括：工业场地、风井及附属建筑、工厂、电厂、变电所等；

民用建筑包括：附近的城镇民房、工人住宅及大量的农舍等。开采沉陷对地面建筑物的影响评价常常是针对建筑群（如整个村庄）和学校、幼儿园、医院、剧院、政府办公大楼等应重点保护的建筑物。

三、开采沉陷对环境的影响在评价时应说明以下内容：

1．评价区内各主要建筑群（主要是村庄）及应受保护的重点建筑物；受开采影响产生的地表移动和变形的性质：是动态的还是永久性的？

2．各主要建筑群所在地表发生开采沉陷的大体时间和特殊问题（如积水等）；

3．根据移动变形性质，确定各主要建筑群在采用各种防治方案时的最大移动变形值；

4．确定各建筑群的最优防治对策；

5．确定整个评价区建筑物保护的最优方案（必要时需要经过经济、技术比较），列出全区保护费用的估计数。（二）水体（河流、水库、湖泊、合水层等）在评价时应说明以下内容：1．开采沉陷影响评价区内主要水体的时间、影响程度，最优的防治对策；2．垮落带、导水裂缝带直接出露地表的可能性和范围；3．对生产、生活用水的影响及防治措施；4．地表积水的可能性、范围、影响及防治方法；5．矿井水患的可能性及对策；6．防治水体受开采沉陷影响的经费估算。（三）铁路、公路及管线

1.开采损害对铁路的影响：设计时尽可能使铁路专用线避开压煤区。在矿井开发初期一般都是先留设保护煤柱，后期再考虑压煤开采问题。开采时，对铁路车站、道岔、信号、高路堤、桥梁等应予以充分注意。在山区，要注意开采引起的滑坡对铁路的影响。开采国家铁路干线下压煤，需要事先作认真的技术经济可行性论证。

2.开采对公路的损害：表现路面受到破坏（开裂、起伏、倾侧、脱落等），也使公路纵向坡度发生变化、公路桥涵受到破坏。路面可以采用局部维修的方法加以消除；桥涵可在必要时进行加固、更换；大的公路桥下压煤的开采，应列为专门问题进行研究。公路下方一般不留设煤拄。

3.输电和通讯线路受开采沉陷影响表现：电杆歪斜，线路对地高度不足，供电、通风不能正常进行等。此类影响一般均可采用维修的方法消除。（四）土地开采沉陷对地表土地（特别是耕地）的影响常常是严重的。对干旱山区和低洼平地的破坏表现形式是不同的。一般说来，开采沉陷对其他环境因子的影响不如以上几个因子严重，但在进行环境影响评价时仍需根据具体情况，逐个进行研究。环境影响评价有两个特点：特点一：它是在工程项目正式建设以前的决策阶段进行的，与“三下”采煤不同，它着重于从整体上分析、预测项目对环境的影响，以提出环境保护的对策；特点二：是