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1、开采沉陷学 第十二讲,主讲：蔡来良 Tel：18739109523 Email：,河南理工大学 测绘与国土信息工程学院,3-1 概述,3-2 地表移动观测站设计,3-2 地表移动观测站的观测工作,第三章 地表移动和变形观测,授 课 提 纲,一、地表移动和变形观测的基本概念,二、观测站设置地点的选择（重点）,一、观测站设计的原则及内容（重点）,二、剖面线状观测站的设计方法（重点与难点）,一、连接测量,二、全面观测（重点）,三、日常观测工作,3-1 概述,目的：为了保护地表各种重要的建（构）筑物，使它们不受或少受开采的有害影响，为“三下”开采打下坚实的基础。 任务：地表移动的过程十分复杂，它是许多
2、地质采矿因素综合影响的结果。目前，研究地表移动的主要方法是实地观测。通过观测获得大量的实测资料，然后对这些实测资料进行综合分析，找出各种地质采矿因素对地表移动的影响规律，,(一) 目的和任务,一、地表移动和变形观测的基本概念,观测站（Observation Station），是指在开采进行之前，在开采影响范围内的地表，按照一定要求设置的一系列互相联系的观测点，称为工作测点（监测点）。在采动过程中它们和地表一起移动，从而反映地表的移动状态。通过定期地对这些观测点进行监测，确定其空间位置及其相对位置的变化，从而掌握地表移动变形规律。,(二)观测站概念,1按照观测站设置的地点 （1）地表移动观测站
3、地表移动观测站（Ground Movement Observation Station）是为了研究地表移动和变形的规律，在开采影响范围内的地表上所布设的观测站。 （2）专门观测站 专门观测站（Special Observation Station）是为了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。,(三)观测站的分类,2按照观测的时间 （1）普通观测站 普通观测站（Ordinary Observation Station），观测时间较长（一般一年以上），它是从地表移动的开始到结束的整个过程中定期进行观测，主要为了研究地表移动和变形的规律。 （2）短期观测站 短期观测
4、站（Short-term Observation Station），观测时间较短（一般几个月到一年），它是在地表移动过程中的某个阶段进行观测。主要是为了求出一些近似的移动参数，如最大下沉速度、走向移动角等。短期观测站只是在急需开采沉陷资料的情况下才采用。,（三）观测站的分类,3按布站的形式 （1）网状观测站 网状观测站（Reticular Observation Station）是在产状复杂的矿层或在建筑物密集的地区开采时，将测点组成网格状观测站。优点：网状观测站可以对整个采动影响范围进行观测，所得资料比较全面、准确。缺点：测点数目较多，野外观测、内业成果处理工作量大，且受地形、地物条件的限制
5、，所以只在研究专门问题时才采用。,（三）观测站的分类,3按布站的形式 （2）剖面线观测站 剖面线观测站（Sectional Line Observation）是目前各矿区用得较多的一种布站形式。它是在沿移动盆地主断面的方向上，将观测点布设成直线的观测站。通常由两条互相垂直且相交的观测线所组成。其中，沿走向主断面布设的观测线称为走向观测线，沿倾斜主断面布设观测线称为倾向观测线。,（三）观测站的分类,按布站的形式进行观测站布设示意图,（三）观测站的分类,剖面线状观测站及其布置形式,矿区地表移动观测研究前沿,基于三维激光扫描的快速地表移动观测站,基于InSAR技术的矿区地表移动观测,基于三维激光扫描
6、的煤矿井工开采的地表沉陷监测及参数获取技术路线 运用激光三维扫描仪监测煤炭井工开采的地表沉陷示意图如下图，技术路线为：当工作面推进到位置1时，用三维激光扫描仪观测一次地表，获得当时的数字高程模型DEM(1)。当工作面推进到位置2时，再用三维激光扫描仪对同一位置地表进行第二次扫描，获得数值高程模型DEM(2)。用DEM(1)减去DEM(2),可以得到监测区域的地表下沉值，再结合井下开采情况，便可以反演出地表移动变形预测参数。,基于三维激光扫描的快速地表移动观测站,激光扫描仪对矿区地形测量,InSAR技术在矿区地表移动观测中的应用,InSAR测量原理是D-InSAR（合成孔径雷达差分干涉测量技术）
7、和PS-InSAR（永久散射体差分干涉测量技术）技术的理论基础，它是利用雷达回波信号的相位值来提取地面目标高程的。 其基本原理是利用单轨双天线同时接收雷达回波或者重轨单天线间隔一定时间两次接收雷达回波，获取同一区域的两个雷达回波信号，然后根据这两个雷达回波信号之间产生的相位差和一些轨道数据来计算地面目标的高程信息。由于两种轨道模式原理一样，下面以重轨为例来阐述InSAR的基本原理。,InSAR技术在矿区地表移动观测中的应用,如图所示，A1、A2分别表示两副雷达天线的位置，基线长度为B，基线与水平方向夹角为，H表示平台高度，地面高度为z的P点到两天线间的斜距分别为R，R+R，为第一副雷达天线到地面P点的视角。,InSAR技术在矿区地表移动观测中的应用,