[发明专利]一种井工开采区地表环境损伤的监测方法

权利要求书

1.一种井工开采区地表环境损伤的监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、布设地表移动观测站：在采煤工作前，采用剖面法在下沉盆地的主断面分别布设走向观测线和倾向观测线，所述观测线由多个地表移动观测站组成，观测线的两端应保证超出采动影响范围；

b、观测开采扰动前后观测站的空间位置的变化数据，获取地表移动信息；

c、监测动态裂缝，对工作面前端新出现的地表动态裂缝进行监测，测定随工作面的推进动态裂缝宽度的变化；

d、获取土壤浅层含水量的时序变化规律：根据工作面推进位置，选取工作面前端未受采动影响区布设采样区，在倾向方向上工作面边界的外部相似区域设置对照采样区，通过同一观测时段采样区与对照采样区土壤水分含量的差值，得到随工作面的推进过程中采煤扰动对土壤水分含量的变化；

e、获取土壤理化性质的时序变化规律：根据工作面推进位置，选取工作面前端未受采动影响区，沿工作面倾向布设土壤取样点，测定不同采煤扰动程度下土壤理化性质的变化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中采用如下过程监测地表动态裂缝宽度变化：

c1、找出最前端裂缝：当工作面推进到第一位置为A时，对其前方新出现的疑似裂缝进行标记观测，找出这些疑似裂缝中随工作面的后续推进而发育的裂缝，这些发育的裂缝中与第一位置距离最大的裂缝即为最前端裂缝，测定最前端裂缝的第二位置为B，得到第二位置与第一位置之间的距离C；

c2、建立数学模型：重复过程c1得到多个工作面的第一位置Ai，以及与其相应的最前端裂缝的第二位置Bi和第一位置与第二位置的距离Ci，建立三者的数学模型，Bi＝Ai+C’，其中C’为多个Ci的数学期望，i＝1，2..n；

c 3、根据过程b建立的数学模型，在与工作面距离C’的期望位置，选定该位置两侧最相邻的多条裂缝作为观测裂缝，测定该多条裂缝随工作面推进的多个宽度变化，测定频率大于1天/次，直至裂缝不再发育，在地表上完全闭合为止，从中选出发育最为明显的一条裂缝作为最佳观测裂缝；

c4、在不同的工作面位置，重复过程c3，得到多个最佳观测裂缝的宽度变化数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，获取的地标移动信息包括根据测量数据分别得到地表下沉、倾斜、曲率、水平移动以及水平变形五条典型曲线，以及下沉系数、拐点偏移距、超前影响角、裂缝角、最大下沉速度滞后角和/或主要影响半径数据。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e中，采样点沿倾向方向布设，土壤理化性质包括土壤容重、孔隙度、PH、电导率、有效P、速效K。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中在检测动态裂缝时，进一步监测工作面边界附近的静态裂缝，方法如下：确定下沉盆地边界附近最大正水平位置，利用全站仪等测量设备以及邻近的地表移动观测站，将静态裂缝带划分为多个观测剖面，分别测量其最外侧裂缝、最内侧裂缝以及主裂缝的空间位置和属性。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d中，进一步监测采样区裂缝对土壤水分的影响，方法如下：在裂缝两侧距离裂缝不同的位置对称布置采样点，测定随工作面的推进裂缝两侧不同位置土壤水分的变化。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中在观测裂缝宽度的同时，还观测裂缝的长度和落差的变化。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中测量裂缝宽度时，在裂缝两侧距离裂缝5-10cm处垂直于裂缝布设观测棒，测量裂缝初始宽度Lo，以及两端观测棒的距离Do，后期测量观测棒的距离Di，通过公式Li＝Lo+(Di-Do)计算裂缝宽度Li，其中i＝1，2..n。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在每条裂缝上布设多个宽度测量点，宽度测量点之间的间距为3-5米。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中动态裂缝的观测周期T＞2B/V，其中B为工作面走向方向连续裂缝带的宽度，V为工作面日推进速度，观测工作直至地裂缝的地面表征消失、且持续无变化为止，其中T的单位为天，B的单位为米，V的单位为米/天。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中，进一步根据公式计算出最大下沉速度滞后距L，其中，Ho代表采煤工作面的平均采深，为最大下沉速度滞后角，在工作面与观测裂缝之间的距离D＜2L时，加大观测频率，当D＞2L时，减小观测频率。