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万家寨引黄工程北干煤矿采空区垂直变形监测网的实施

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维普资讯 http://www.cqvip.com 科技情报开发与经济 文章编号:1005—6033(2008)12—0207—03 SCI—TECH INFORMA FION DEVELOPMENT&ECONOMY 2008年第1 8卷第l2期 收稿日期:2008—02—25 万家寨引黄工程==:匕干燥矿采空区 垂直变形监测网的实施 孙建平 (水利部山两水利水电勘测设计研究院,山两太原,030024) 摘 要:介绍了万家寨引黄工程北干线煤矿采空区变形监测的目的,阐述了垂直变形 监测网的建立及监测结果。 关键词:垂直变形监测;工作基点;监测点;测量精度 中图分类号:TD17 文献标识码:A 2_2监测周期 1工程概况 万家寨引黄_丁程是大型跨流域调水T程,是山西人民的生命工程, 其中北干线l号隧洞要穿越山两省朔州市密集的煤矿采空区,采空区的 变形监测周期是在监测点造标浇筑稳固后,垂直位移首先连续监测 2次,然后第三个月监测一次,经比较其数据并确认标石稳定后作为起始 数据.以后垂直位移监测每2个月为一监测周期,变形测量的周期是根 据变形情况、变形速牢、监测精度要求和工程地质资料等因素综合考虑, 在监测过程中,根据变形量的变化情况适当调整。 为保证运行后1一程的安全着想,总的监测时问至少监测到运行后3 年。 2.3监测网的布设 稳定直接威胁着工程的安全,如果处理不好将造成难以估量的损失。为 了查明采空区沉降变形的范嗣、特征、规律和地表垂直沉降量.预测采空 区的地面沉降变形发展趋势和隧洞围岩变形情况,满足水工设计需要, 为施丁前、施工中和安全运行期安全提供可靠的科学数据,2005年开始 我院受“山西省万家寨引黄_『二程总公司”的委托承担了该项目的地表变 形监测工作。 监测网分两级布设,即工作基点网和监测网。 2_3.1 工作基点线路的布设 测区地处山西北部,地理位置为东经Il2。l7’~Il2。27 ,北纬39。24’~ 39。3l’之间,行政隶属于山西省朔州市平鲁区,测区为黄土丘陵,海拔在 l 300m左右,冲沟雨裂较多,地形复杂,切割较深,高差变化较大;交通 便利,主要有平朔公路通过测区,由于煤矿较多,拉煤车辆频繁,环境很 差。测区气候寒冷干燥,多风沙,年平均气温为4.5℃。 煤矿采空区的变形监测在我国还是一个新的领域,国内没有经验借 鉴。煤矿采空区变形监测的特点是范嗣广,监测点的数量多,外界条件 差,精度要求高,本次变形监测的范嗣有40km 。在条件比较困难的情况 下,我们建立了一个高精度、满足工程要求的垂直监测网.该监测网和监 测成果通过了山西省万家寨引黄_丁程总公司组织的省内外专家的验收, 并给予了很高的评价。 垂直工作基点网以引黄Ⅱ北干22水准点作为起算数据,Ⅱ北干24、 Ⅱ北干26、Ⅱ北干27水准点作为校核点,布设一条二等水准闭合线路, 推算各个工作基点的高程,考虑到工作基点标石比国家水准点大,埋设 位置稳定,在第一次推算各工作基点高程后,以后的监测中采用第一个 工作基点II CJO1的第一次所测高程作为起算数据对工作基点进行检测。 2.3_2监测点网线路的布设 (1)本次监测的范同主要是二铺二矿、二铺一矿、安太堡联营矿和崔 家岭矿,由于崔家岭矿采空区就在线路的上方,因此这次监测的重点是 崔家岭矿。 (2)监测点沿引黄输水线路布置,崔家岭矿范嗣内沿输水线路方向 每80 m~100 m布置一个监测点,在采空区范嗣内垂直线路布置横向监 2垂直变形监测网的建立 2.1监测线路等级的确定 2.1.1监测精度 测点,横向监测点每30 m~50 m布置一个,点位布置应达到距引黄输水 线路200 m采空区范围(距离可根据实地确定),垂直监测点将原l号洞 出口的3个水准点北洞l7,l8,l9点纳入网巾。 (3)二铺二矿、二铺一矿 安太 联营矿在距线路较近的采空区范围 根据《_T程测量规范》(GB 50026--93),本次变形测量的等级为专用 网三等精度施测,地表变形垂直监测点的高程巾误差为±2 0 mm,以2倍 巾误差作为极限误差,复测最大限差为2、厂 m(m为巾误差),超过这个 值可视为点位存在位移。 2 1-2垂直点监测网的精度估算 线路通过4个煤矿采空区,根据图上测算计划布设8条闭合水准线 路,最长不足6 km,采用二等水准测量,l km全中误差±2mm,估算最弱 内每80 m~100 m布置一个监测点,横向监测点50 m左右布置一个,监 测过程中当发现有变形时,应进行加密测量。 (4)根据监测点位分布情况每个矿区布设两条闭合线路,起始点使 用本次布设在各个煤矿采空区附近的l丁作基点,其巾二铺二矿为IICJ02 和IICJ04,二铺一矿为IICJ07和IICJ09,安太堤联营矿为ⅡcJl0和Ⅱ cJll,崔家岭矿为ⅡcJl2和ⅡcJl4。 点高程巾误差为:M ±1.7 mm,地表变形监测点的高程中误差为±2.0 mm,M=<±2.0 nllll,网此垂直变形监测线路采用二等水准线路即可满足要 求。 3垂直变形点的监测 3.1使用仪器及水准尺 垂直变形监测是从2005年l0月开始监测到2007年l2月。使州 rrl-im1)le Dkljl2(编号为702285A)和Topcon A卜G2(编号为TG5509)两 台水准仪进行观测,标 使用条码式钢瓦水准尺和普通钢瓦水准尺两对 2.1-3 工作基点网的精度估算 常规控制网要求起始点的精度高于测站点,以减少起始数据误差对 测站点的影响。由于l丁作基点一般选择在不易破坏、比较稳定的地方,而 每个监测点的变形量是相对于_T作基准点而言的,也就是说丁作基点的 观测精度不影响监测点的位移量,丁作基点的观测精度只要能确保知道 其是否稳定即可, 此丁作基点的精度可以与监测点精度相同,采.}}j二 等水准线路对lT作基点进行监测: 标 ,两台水准仪每年都要经过拿业机构鉴定,其巾,TrimbleDidil2(编 号为702285A)存国家光电测距仪检测巾心鉴定,Topcon AT—G2(编号 为TG5509)在山西省测绘产品质量监督检验站鉴定,仪器合格。_T作基 点的观测和监测点的监测均采用二等水准精度进行,所有路线均为闭合 环水准线路 维普资讯 http://www.cqvip.com

孙建平万家寨引黄T程北千煤矿采空I 垂直变形监测网的文施 3.2作业方法 3.2.1 i角检校 每次作业前均对仪器进行了i角检校,作业开始后的一周内每天检 校 角,以后是每l5天检校一次.所有i角均,J、于《国家一、二等水准测 量规范》(GB l2897--2006)规定的l5”,符合要求。 3.2.2作业方法 (1)水准路线采用闭合路线往返监测一条路线的往返测,使用同一 类型的仪器和转点J 承,沿同一道路进行 其巾丁作基点和二铺二矿监 测点使川Trimble Dinil2(702285A)电子水准仪观测,二铺一矿、安太馕 联营矿及崔家岭矿使用 l'opconA r—G2( 1"G5509)水准仪观测。 (2)同一测段的往测(或返测)与返测(或往测)上午下午分别观测。 (3)水准监测存标 分嚼线成像清晰稳定时进行,基本上是存日 后30min与日落前30rain内.太阳巾天前后各约2 h外进行监测,风力 过大使标尺和仪器不能稳定时没有监测,但南于监测季节不同 有的次 数监测时间有所延长 (4)测站往测时的监测顺序是奇数站为后前前后.偶数站为前后后 前;返测时,奇、偶测站照准标J 的顺序与往测时偶奇站相同。 (5)监测前30 min将仪器置于露天阴影下使仪器与外界温度趋于一 致;设站时, 测伞遮蔽阳光,迁站时,罩以仪器罩。 (6)每一测段的往测与返测,其站数均为偶数站。南往测转向返测 时,两支标尺互换位置,并重置仪器 (7)测站视线长度小于或等于50 ln.前后视距差不大于0_3 Ill,视距 差累积不大于1.5 m。 (8)光学水准仪视线高要求下丝读数大于或等于0.3 nl,电子水准仪 刚开始作业时巾丝读数不低于0.7 n .南于陔测I爱高差大,视距一般在20 m左右,后凋整为0.5 ill (9)每一周期要使州相同的监测路线和监测方法.同一仪器和设备, 固定的监测人员。 3.2-3内业计算 (1)外业高差和概略高程表的编箅按照《国家一、二等水准狈4量规 范》(GB l2897--2006)要求进行.考虑到本次线路较短,监测主要目的是 变形监测, 此只进行了水准标 长度误差改正(本次尺长改正采用新 的疋长改正系数进行改正);水准标J 温度改正;闭合差改正3项改正 由于水准线路要进行严密平差,外业高差和概略高程表的编芹只汁锌到 高差中数,没有汁箅高程。 (2)外业高差和概略高程表编箅完后,高程汁算采川太原理T大学 葛永慧教授的高程网平差计算软件进行严密平差。 4精度统计 从2005年l0月起到目前为止共监测l4次,工作基点和监测点精 度统计如下。 4.1工作基点精度统计 (I)垂直T作基点组成一个二等水准闭合线路,用U CJ0l作起始点, ⅡCJ02作校核,l4个监测周期所测T作基点线路闭合差统计见表l,限 差根据公式 :±1.2、/,l汁箅,n为测站数 从表l巾可以看tl;每一周期闭合差均远远小于限差,满足规范要求 (2)根据每周期观测各测段的往返测.按公式M =+、 五 7_4 汁算每l km偶然巾误差,见表2 (3)根据表l每次环线闭合差,按公式M =±\/[1 7 汁算每l km全中误差为±O.43 n,小于《国家 ,二等水准测量规范》(GB 12897--2006)限差规定的±2 innl 4.2监测点精度统计 垂直监测点共布设8条闭合监测线路,其巾二铺二矿2条线路,二 铺一矿2条线路,安太臻联营矿2条线路,崔家岭矿2条水准线路,全为 闭合线路,由于篇幅所限.精度使用2006年成果统汁: (J)2006年6个监测周期所测监测点线路闭合差统汁见表3.限差 根据公式 ±II2、/, 汁芹., 为测站数~ 208 本刊E-mail:bjb@mail.sxinfo.1ie[实践与创新 表l 6个监测周期工作基点线路闭合差统计 日期 距离/km 测站数/个 闭合差/arm 限差/mm 2005年10月 21.9 529 -0.2  ̄27.6 2005年1 1月 21.7 528 一1.9 s27.6 2005年l2月 21.6 528 -2.4  ̄27.6 2006年2月 21.9 529 —0.2 s27.6 2006年4月 21.9 520 -0.2 s27.4 2006年6月 22.0 528 +1.1  ̄27.6 2006年8月 22.0 492 +0.8 s26.6 2006年l0月 2l 484 +2.2 s26.4 2006年12月 21.6 492 —0.2  ̄26.6 2007年4月 21.9 5l2 0 s27.2 2007年6月 2l培 482 -2.0 s26.3 2007年8月 20_8 482 -4.0 s26.3 2007年10月 20.8 482 -3.9  ̄26.3 2007年12月 20_8 482 +2.0 s26.3 表2垂直工作基点环水准线路每l km偶然中误差 序号 日期 测段 中误差/mm 限差/ram l 2005年10月 1ICJ0l~ⅡCJ0l s036 ±l 2 2005年11月 1ICJOl~ⅡCJ0l s032 ±l 3 2005年12月 1ICJOl~ⅡCJ0l s0_28 ±l 4 2006年2月 1ICJ0l ⅡCJ0l s0.37 ±l 5 2006年4月 UCJ01 ⅡCJ01 s038 ±l 6 2006年6月 1ICJ0l~ⅡCJ0l ±0.42 ±l 7 2006年8月 ⅡCJ0l~ⅡCJ0l s0_38 ±l 8 20o6年10月 ⅡCJ0l~ⅡCJ0l s0.52 ±l 9 2006年l2月 1ICJ0l~ⅡCJ0l s0.42 ±l 表3 2006年每监测周期线路闭合差(Into) 起始 测站 闭合差 限 点 数 2月 4月 6月 8月 10月 12月 差 1ICJ02 78 +0.1 +0.4 -0.5 +0.1 -0.4 —0.1 sl0.6 ⅡCJ04 30 -0.6 +0.4 -0_3 —0.1 -0.2 +03 ±6.6 ⅡCJO7 54 +0.5 -o.3 一1.1 -o3 一1.0 -0.5 ±8.8 ⅡCJ09 62 +0.7 一1.1 +0.2 +0.7 +0.7 +1.4 ±9.4 ⅡCJl0 l8 +0.3 -0.3 +0.1 —0.1 +0.7 -0.6 ±5.1 ⅡCJIl 26 +0.4 +0.9 一1.2 —0.1 +0.3 -0.5 ±6.1 ⅡCJl2 l42 0 一1.5 0 -0.7 一1.5 +1.8 ±l4.3 ⅡCJ14 222 +1.5 一1.9 一1.1 +0.8 一l_3 +2_3 ±}7.9 (2)根据每周期观测各测段的往返测,按公式Mx= ̄X ̄—[AAIR J—/(4xn) 汁箅的监测线路每l km偶然巾误差见表4。 表4 2006年垂直监测线路每l km偶然中误差统计 月份 距离/kin 巾误差/ram 限差/ram 2月 l7.0 ±0.28 ±l 4月 l7.O sO.24 ±l 6月 l7.O ±0.30 ±l 8月 l7.2 ±0.19 ±l 10月 l6.9 ±0.22 ±l 1 2月 l6.9 ±0.27 ±l (3)垂直监测线路的每l km全巾误差规范规定是在环线为2O个时 才进行汁算,每周期8个闭合环,2006年共测6周期,总汁48个环,根据 表4各条监测线路的长度和表3监测线路的闭合差按照公式M =± \/[1 7 求得监测线路每l km全巾误差为±O.57 iiim,小于《国家 一 二等水准测量规范》(GB I2897--2006)限差规定I ̄t.js2 ml13。 5结论 (1)技术方案合理.监测的仪器经过鉴定,各项监测的精度指标及误 差均小于限差。 维普资讯 http://www.cqvip.com

科技情报开发与经济 文章编号:1005—6033(2008)12—0209—02 SCI—TECH INFORMATION DEVELOPMENT&ECONOMY 2008年第l8卷第l2期 收稿日期:2008—02—04 朔州电力传输网络规划探讨 柴有国 (华北电力大学,河北保定,071003) 摘要:分析了朔州电力通信网的现状,阐述了朔州电力通信网在现阶段的发展规划, 并对朔州电力通信网未来的发展方向进行了预测。 关键词:朔州电力通信网;发展规划;发展方向 中图分类号:TM724 文献标识码:A 部分链形的PDH网络以及新建SDH光纤通信链形结构可靠性较 差,业务通道难以构成迂回路由,一旦f“现链路中断则直接影响到电力 的安全生产。 电力通信网是电网的自动化控制.商业化运营和实现现代化管理的 重要基础,是现代电力系统的重要组成部分。电力系统自身的特点决定 了必须要有一个能够提供特殊保障性服务的通信系统做支持。随着电力 行业改革的深入,实行“厂网分开、竞价上网、三公服务”以及将来实行 “营配分开”后,各级电力公司、调度巾心、电厂、输变电网、市场管制机 构、销售、客户等相互之间的业务种类(如数据、图像、话音等)和数量将 2_3接入设备灵活性不足 程控交换机、PCM等设备不能满足大量的信息业务需求,如 SCADA、管理信息系统(MIS)、汁算机办公自动化(OA)等数据通信业务 以及图像监控和会议电视等视频通信业务均难以承载。在朔州地区所有 的接入设备中,所有的业务接入都采用传统PCM的接入方式,只提供64 kB的通道。 、 2_4网络规模小且传输质量差 大幅度增加,电力生产、管理、运营等各种业务功能对电力通信网的带宽 要求将大幅提高,探索建设朔州电力传输网络就势在必行。 1朔州电力通信网现状 朔州电力通信网经过十几年的发展已基木成型,特别是存两网改造 工程建设中得到了较大的发展,逐步形成了一个小型的SDH/PDH光纤 目前的网络规模难以适应数据、图像信息的要求,通道资源紧张并 且利刚率较低,部分设备超期服役,亟待改造 设备组成的环/链状网。在朔州电力通信网中,l7个主网变电站和6个支 公司巾有8个站点实现了sDH/sTM—l接入,有PDH设备站点7个,租 用移动公司光纤电路的有2个变电站,光纤未到达的l 10 kV站点有3 个,在农网35 kV变电站的通信网络,都以载波电路作为运行和涮度的 主用和备用通道。朔州通信网内的大部分220 kV,IlO kv站点的电源系 统比较完善,基本实现开大电源和双电源,但通信电源的网管系统没有 2.5未建设同步网 数字同步网、电信管理网、信令网一起并列为三大支撑网,其服务对象 为各种业务网,为各种业务网提供定时服务,以保障业务网的服务质量。朔 州地区的传输设备主要包括SDH和PDH设备,PDH设备不要求网同步, SDH网从设计原理上要求严格同步。但朔州地区在这方面可以说是空白, 建立朔州地区的同步网系统对朔州电力系统的稳定可靠运行非常必要。 2,6缺少统一的网管系统 网管系统是一个提高网络运行管理与维护能力的必须手段,建立统 一实现远程的监测和控制;很不可靠的是农网35 kV站点,基木上没有配 备专用通信电源。在现今的通信网中,综合网管的作用和性能显得尤为 重要。在朔州通信网巾,大部分设备都配备有自己的网管系统,如SDH 设备、PDH设备、电源系统等,若将各个设备和各站的信息接入一个网管 平台,对管理水平的提高将有质的飞跃。 的网管系统可以实现全网人工或自动路由的选择、故障定位、设备维 护、网上信息量的自动均衡等功能。朔州地区急需建立一个统一的网管 平台,提高管理水平。 2朔州电力通信网存在的问题 2,l通信网干线传输容量小 朔州电力通信网的组建设想 为了更好地适应电力改革和发展的需要,朔州电力通信网需要尽快 现阶段通信网内主干电路大都以sDH/sTM—l环形网为主,这些小 容量的SDH设备随着形势的发展已不能满足要求。 2-2网络结构比较薄弱 完善,积极利用宽带通信新技术发展新型网。 3、1朔州电力通信宽带组网设想 组建较为合理的光缆网.形成光纤宽带传输网,完善传输网络的拓 (2)使用正常仪器作业能够满足煤矿采空Ⅸ变形测量要求,可以为 T程设计、施 、运行安全提供可靠的基础数据。 (3)通过这两年多的变形监测能够为今后煤矿采空区变形监测的方 案设计提供可靠的参考依据。 (责任编辑:薛培荣) 第一作者简介:孙建平,男.1972年9月生,2001年毕业于华北水利 水电学院,助理工程师,水利部山两水利水电勘测设汁研究院测绘处,山 西省太原市迎泽两大街39号,030024、 The Implementation of Vertical Deformation Monitoring Network of Coal Gob Area in North Trunk of Wanjiazhai YRDP(Yellow River Diversion Project) SUN Jian-ping ABSTRACT:This paper introduces the aims of vertical deformation monitoring of coal gob area in north trunk of Wanjiazhai YRDP,expounds the establishment of vertical deformation monitoring network and monitoring results. KEY WORDS:vertical deformation monitoring;working reference point;monitoring point;measurement accuracy 209 

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