托克逊县盘吉煤业有限公司 新疆维吾尔自治区吐鲁番市 838000
摘要：矿产资源是我国非常重要的自然资源，在国民经济建设中起着重要的作用，然而矿区资源的大规模开发和利用使得地表沉陷和环境问题日益严重。目前，仅靠常规的基础测量手段监测矿区变形，无法对地表植被和水系发达地带的沉陷进行有效监测。因此，如何选择合适的措施和方法监测矿区的沉陷情况，防止地表塌陷从而保护矿区开采的安全进行是矿区研究的重要方向之一。
关键词：矿山沉陷；沉陷原因；监测技术；改善对策
1.采矿沉陷区形成原因
采矿沉陷区主要特征：位于矿区开采区附近，多数不规则的凹坑，呈条带状或面状集中分布，塌陷区多伴随着地裂缝发生。造成沉陷区主要原因有以下几种：首先是坡度的变化，这是矿山企业开发时地下被釆空，地表出现不均匀沉陷，导致地表坡度发生变化。坡度一旦发生变化就会在地表形成倾斜塌陷的情况，从而导致地表水土流失发生的概率。其次是地域地质岩土体本身，采空区破坏了岩石本身凝结力，使岩石层承受力失衡，造成崩塌。如甘肃省华亭县煤矿开采集中区引发几十处塌陷坑，采矿区地质环境不同，地层（岩土体）不坚固，加之矿山大规模地下开采，引发地面塌陷，继而带来地表水土流失现象发生，在矿山开采过程中会产生底边倾斜现象，大规模的倾斜就会形成局部塌陷。而带状分布的地裂缝、塌陷灾害恰恰位于矿山开采区，集中在矿山边界或矿区矿柱等周边区域范围内。分布集中，地表可见十几个，几十个凹坑，随着矿山的开采伴随着地裂缝、崩塌、滑坡相继发生，继而破坏地表植被，造成岩石裸露，产生沙化。造成水土流失[1]。因此，不合理的矿山开采对环境的影响是严重的，深远的。危险隐患也会不定期爆发，而且爆发起来，会危及矿区周围居民的生命财产安全，因此，矿山环境恢复治理势在必得。
2.矿山沉陷监测技术
2.1精密水准测量
进行水准测量时，需要水准仪以及配套的水准尺。通过已定位的两点，将水准仪置于约两点中间处，然后测量两点间测高差来进行水准测量。精度指标见表1、表2所示。
表1 一、二、三级沉降观测精度指标计算
精密水准测量是垂直测量的基础方法，也是主要方法，具有精度高、稳定性好、技术成熟等特点，但是劳动强度大，速度慢，观测系统相关性强，要求具有连贯性，对于面积小的矿区可采用精密水准测量进行沉陷监测，对于大面积矿区监测时，不应考虑此方法。
2.2GPS技术在矿区沉陷监测中的应用
建立GPS监测网。通过建网可对监测矿区地表、道路、建筑物等的位置变化实施有效监控，运用GPS-RTK等进行数据收集、整理和分析，有助于矿区沉陷监测的进行[2]。
3.改善矿区开采沉陷区地质生态环境的对策
3.1矿山开采区要合理进行矿山开采规划
针对开采区以及巷道两者之间的划分以及设置，防止出现地表沉陷现象。对于部分甘肃省等矿山资源开采地区出现的地表沉陷现象，大部分都能勘测到发生破坏的位置主要集中在矿山开采边界的矿柱附近[3]。利用适合的处理对策，迎合具体地表沉陷现象，最大限度将开发地区目标范围对象减少。就通过降低开采沦陷区域，有效降低破坏生态环境概率。利用具体措施设置针对回风大巷等重点防护点对策，保障操作人员开采作业安全。
3.2矿山开采区要针对不同的矿层开采边界位置进行合理布置
摸清不同地质环境下的矿层开采边界，是有效消除开采过程中矿层开采边界范围内产生的地表变形问题。同时矿山开采区可以采用错开每一个不同大小矿层的方法，有效控制不同矿区间出现相互重叠等现象。通过这些对策方式减少矿山开采区的地表变形[4]。控制矿山开采区的地表变形现象，实现稳定干净的回采环节。
3.3沉陷观测的实施
应在建筑物基坑开挖之前,开始进行水准点的布施与观测对沉降点的观测应贯穿于整个施工过程中,持续到建成后若干年,直到沉降现象基本停止时为止.
3.3.1沉降观测时间与周期的确定
(1)水准点,观测点埋设稳定后,均应至少观测两次.
(2)施工过程中,一般在增加较大荷重以后要进行沉降观测.此外,施工中,如中途停工时间较长,应在停工时及复工前进行观测;建筑物周围发生大量挖方,暴雨或地震,也应观测.
3.3.2沉降观测的技术要求
沉降观测一般采用精密水准测量的方法.观测时,首先要熟悉精密水准测量的有关规定，还应注意以下事项:
(1)水准路线应尽量构成闭和环的形式.
(2)采用固定观测员,固定仪器,固定施测路线的”三固定”方法来提高观测精度.
(3)观测应该在成像清晰,稳定的时间内进行.测完各观测点,必须再测后视点,同一后视点的两次读书之差不得超过±1mm.
(4)前后视观测最好用同一根水准尺,水准尺离仪器距离应该小于40m,前后视距离用皮尺丈量,使之大致相等.
(5)水准点高程变化将直接影响沉降观测的结果,应定期检查水准点高程有无变动.
(6)施测时,水准路线往往不很长,并且其闭合差一般不会超过1～2mm,因此闭合差可按测站平均分配.如果观测点之间的距离相差很大,则闭合差可以按距离成正比率的分配.此次由于测量路线很长,所以决定采用按距离分配闭合差.
竣工后要按要沉降量的大小,定期进行观测.开始每隔1~2个月观测一次,以每次沉降量在5~10mm以内为限度,否则要增加观测的次数.以后,随着沉降量的减小,逐渐延长观测周期,直至沉降稳定为止。
结束语
综上所述，开采沉陷严重破坏矿区环境，引起地面沉陷，产生水平位移，破坏耕地，甚至造成地面建构筑物损毁。因此，必须进行地面沉陷监测，掌握由于地下采矿引起的地表移动变形规律，指导矿山安全生产及矿区生态环境治理，保证矿区的可持续发展[6]。需要借助地面调查、补充测绘等方法进行补充。在实际大范围的开采沉陷监测中，通常综合运用多种方法，互相配合检核，从而更好的获取沉陷数据。
参考文献
[1]闫文玉.矿山开采地面沉降观测技术的选择与应用[C].山东金属学会.鲁冀晋琼粤川辽七省金属(冶金)学会第十九届矿山学术交流会论文集(地质测量卷).山东金属学会:河北省冶金学会,2012:62-68.