[发明专利]一种煤矿开采过程中地表沉陷的相对重力监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采过程中地表沉陷监测方法，尤其涉及一种煤矿开采过程中地表沉陷的相对重力监测方法。

背景技术

煤矿开采过程中可能造成的地表沉陷将对矿区生态环境造成了严重影响。煤矿开采沉陷监测是煤矿采动过程中的一项必要任务，此项任务的完成不仅能够揭示煤矿沉陷的基本规律，可以用来判别建筑物构筑物等受开采影响的程度，及时对建筑物进行维修、加固、搬迁，或就地重建，而且对促进矿井安全生产和正常生产、提高经济技术效益等具有重大的理论和现实意义。

而如何能够及时高效地监测煤矿引起的地表沉陷，这就需要高效的监测手段和技术。

现有技术中，用于监测地面沉降的经典方法主要是精密水准测量，基于卫星技术的GPS、合成孔径雷达(InSAR)和三维激光扫描技术也逐步用于地表沉陷监测。其中，GPS可以高效率的监测高程变化，但是需要足够长时间的数据记录和专用的环境影响改正模型来获取毫米级的观测精度；InSAR提供有限空间分辨率的二维表面的变形，但精度通常由于SAR图像、地形效应和大气效应的空间改正而降低；精密水准测量在获取高精度的水准测量数据，尤其区域较大时，既费时又费力；而三维激光扫描技术具有较高的测量精度和极高的数据采集率，但是在采集数据时需要考虑视场的通视情况，此外，由于地面激光三维扫描采样的非连续性，可能导致设定的变形监测点未能成为激光扫描仪的采样点，从而不适合煤矿沉陷监测。

发明内容

本发明的目的是，提供一种监测效率高、操作简便、测量精度高、监测结果真实可靠的煤矿开采过程中地表沉陷的相对重力监测方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种煤矿开采过程中地表沉陷的相对重力监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在矿区内选择一个重力观测基准点，并在煤矿开采的地表下沉区域内或煤层主断面上选择特征点作为监测点，根据煤层开采工作面的进度，使用相对重力仪，分期对监测点相对于重力观测基准点的相对重力值进行监测；

第二步，选取相邻两期的相对重力值，以在后一期的相对重力值减去在前一期的相对重力值，计算出该监测点在该相邻两期之间的重力变化值；

第三步，使用相对重力仪，先在监测点位置处的零高度处先测定第一重力值，后在监测点位置处的上方某单位高度处测定第二重力值，将第二重力值减去第一重力值得到重力值差；

重复上述第一重力值和第二重力值的测定数次，取所得重力差值的平均值；

再用所得重力差值的平均值除以单位高度的数值，得到该监测点的重力梯度值；

或者，

将相对重力仪置于支架的不同高度位置处h₂、h₁，分别测出上、下高度的相对重力值g₂、g₁，按如下公式(4)计算出重力梯度值：

grad(g)=g2-g1h2-h1---(4)]]>

第四步，按如下公式(3)计算出该监测点的地表下沉值：