[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

摘要

本发明公开了一种煤矿开采过程中地表沉陷的相对重力监测方法，其以物理大地测量理论和万有引力定律为理论依据，采用在矿区内选择重力观测基准点，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，分期对监测点与重力观测基准点之间的相对重力值进行监测；进而计算出该监测点在该相邻两期之间的重力变化值，进而计算出该监测点的地表下沉值。本发明相对于现有技术，具有监测基础数据采集仪器简单，测量精度高、监测结果准确可靠，且操作高效、简便等有益效果。本发明不仅能提供几何意义上的数值，而且能够反映出某些物理机制，如地下物质的迁移和地表高程的变化。

主权项

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：$\mathrm{grad}\left(g\right)=\frac{g_2-g_1}{h_2-h_1}---\left(4\right)$第四步，按如下公式(3)计算出该监测点的地表下沉值：$\mathrm{\ΔH}\frac{1}{\mathrm{grad}\left(g\right)}(\mathrm{\Δg}+\frac{{\mathrm{GM}}_0}{R^2})---\left(3\right)$上式(3)中：grad(g)为重力垂直梯度；G为万有引力常数；R为开采煤炭质心与监测点之间的距离；M₀为采出的煤炭重量；△g为监测点在相邻两期之间的重力变化值。