[发明专利]一种煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法

权利要求书

1.一种煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）建立观测基点与坐标控制体系：煤炭资源开采之前，分别沿工作面走向中心线和倾向方向，在上方地面等间距建立多个观测基点，其间距d₁的取值范围为10-30m；观测基点所覆盖的范围必须超过下沉盆地的边界；观测基点的平面坐标采用多台GPS接收机同步静态测量方式获取，高程则采用水准测量的方式获得；

（2）布设简易的加密观测站：在步骤（1）的基础上，选择适宜的地裂缝观测区域，按一定间距d₂平行走向中心线布设简易的加密观测站，形成多条裂缝观测线；同一条裂缝观测线上加密观测站的间距d₃应相等；

（3）布设刚性测斜管：在走向中心线的观测基点的周围分别布设刚性测斜管，每节测斜管的长度为2.0-4.0m，刚性铰接；在布设之前，先进行钻孔取土，钻孔孔径为10-20cm，钻孔深度大于松散层的厚度；

（4）布设位移传感器阵列：在采动过程中，根据开采进度，确定工作面掘进位置与加密观测站之间的相对关系，利用邻近加密观测站快速的标定新出现地裂缝的空间位置；在发育明显的地裂缝的开裂最大处及转向位置分别布设位移传感器；次日，标定新的观测对象，重复上述工作，直到工作面掘进位置超过裂缝观测区域的边界为止；

（5）观测方案的分部设计：在采前、采中、采后开采的全过程中对观测基点的平面坐标和高程进行多期观测，其中，平面坐标观测次数6-10次；高程观测次数15-20次，平均观测频率为3-5天/次，开采至裂缝观测区时，缩小观测频率至2天/次；测斜管的观测与观测基点同步进行，记录标定层位的偏移量和下沉量；地裂缝的观测频率为1天/次，并记录每个位移传感器的位移量和工作面的当天推进位置，直至所有被观测对象稳定，且工作面推进位置超过裂缝区边界的距离大于工作面的平均采深。

2.根据权利要求1所述的煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：在步骤（1）中，除了所述的观测基点，还在开采沉陷影响的范围之外布设2个以上的工作基准点，用于与观测基点组建优化的GPS网型，便于数据的获取与解算。

3.根据权利要求2所述的煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：所述控制点的材质、结构、埋设方法与观测基点相同，埋设方位需偏离观测基点的连线及其延长线的方向，偏离角度为30°-40°，且必须位于未开采的区域。

4. 根据权利要求1所述的煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：在步骤（2）中，地裂缝观测区域位于下沉盆地的盆底，地裂缝观测区域的边界与开切眼的距离大于1.0 h₀，其中h₀为平均采深，m；地裂缝观测区域的选取还应考虑原始地形的影响，选取前，应对观测基点所覆盖的范围进行比例尺小于1:5000的地形图测绘，通过空间分析，筛选出地面倾斜角小的区域。

5.根据权利要求4所述的煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：所述地面倾斜角优选地取值范围为0-10°。

6. 根据权利要求1所述的煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：在步骤（2）中，裂缝观测线间距d₂与d₁相等， 小于0.5L，其中L为工作面宽度，m。

7.根据权利要求1所述的煤炭资源井工开采的土地破坏特征的立体监测方法，其特征在于：在步骤（2）中，简易的加密观测站为顶部边长等于5-10cm的正方形、底部削尖、高度介于0.8-1.5m之间的木桩，埋设间距d₃小于v的数值，其中，v为工作面日平均开采进度。