DB3603 T 1-2022 煤矿地表沉陷区监测技术指南.pdf

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1、 ICS 73.040 CCS D 103603萍乡市地方标准DB 3603/T 12022煤矿地表沉陷区监测技术指南Technical guideline for monitoring of surface subsidence area in coal mine2022-10-14 发布2023-01-01 实施萍乡市市场监督管理局发 布DB 3603/T 12022 I 目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 工作内容和流程.2 工作内容.2 工作流程.25 资料收集.26 现状调查.27 煤矿地表沉陷区监测.3 一般规定.3 水准监测.3 全球导航卫星系统

2、（GNSS）监测.4 InSAR 监测.4 地面三维激光雷达扫描监测.5 无人机测量监测.68 煤矿地表沉陷区危险性评估.6 一般规定.6 现状评估.6 预测评估.7 综合评估及建设用地适宜性评价.79 成果提交.8 成果编制.8 数据库建设.8附录A （资料性）煤矿地表沉陷区监测技术设计书编制纲要.9附录B （资料性）煤矿地表沉陷区监测成果报告纲要.10DB 3603/T 12022 II 前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由萍乡市自然资源和规划局

3、发布并归口。本文件起草单位：中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所、江西省地质局第四地质大队、萍乡市国土空间调查勘测规划院、萍乡市地质矿产事务中心、萍乡市规划勘察设计院。本文件起草人：冯乃琦、卢邦稳、王红杰、郭峰、卞孝东、季灵、刘辉、刘秀明、韩政兴、吴家杰、贺心刚、李秋华、漆文成、凌文军、杨新国、万素雅、戴永刚、吴国、杨婷、尹培春、邓晓强、吴勋、刘剑峰、童李霞、范鹏飞、支珞昀、高青鹏。本文件为首次发布。DB 3603/T 12022 1 煤矿地表沉陷区监测技术指南1 范围本文件提供了煤矿地表沉陷区监测内容及方法、危险性评估、成果编制等的技术要求。本文件适用于煤矿地表沉陷区监测。2 规范性引用文件

4、下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 12897 国家一、二等水准测量规范GB/T 18314 全球定位系统（GPS）测量规范GB/T 40112 地质灾害危险性评估规范CH/Z 3017 地面三维激光扫描作业技术规程CJJ/T 73 卫星定位城市测量技术标准DZ/T 0154 地面沉降测量规范DZ/T 0283 地面沉降调查与监测规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。煤矿地表沉陷区 surface subsidence area

5、of coal mine因煤矿开采活动引起的地表沉陷的区域。煤矿地表沉陷区监测 monitoring of surface subsidence area in coal mine采用多种测量方法定期重复测量煤矿地表沉陷区地面高程和平面位移的变化。地裂缝 ground fracture地表岩层、土体在自然因素或人为因素作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种宏观地表破坏现象。来源：GB/T 40112-2021，3.3全球导航卫星系统 global navigation satellite system（GNSS）基于卫星的定位、导航、授时系统。来源：DZ/T 01542020

6、，3.1.5地面三维激光扫描监测 monitoring of terrestrial laser scanning采用激光测距方式快速获取大量测点的三维坐标。DB 3603/T 12022 2 合成孔径雷达干涉测量 interferometric synthetic aperture radar(InSAR)利用合成孔径雷达（SAR）数据中的相位信息进行干涉测量处理，结合雷达参数和卫星位置信息反演地表三维及其变化信息的技术。来源：DZ/T 02832015，3.3煤矿地表沉陷区危险性评估 risk assessment of coal mine surface subsidence area对

7、煤矿开采诱发地表沉陷灾害和地表沉陷灾害对各类建筑设施和工程项目的危险性进行评估，并对建设用地适宜性做出评价。4 工作内容和流程工作内容煤矿地表沉陷区监测工作主要内容包括资料收集、地表沉陷区现状调查、监测技术方法选择、沉陷监测实施、地表沉陷区危险性评估、成果提交等内容。工作流程煤矿地表沉陷监测工作流程参考图1。图1 煤矿地表沉陷监测工作流程图5 资料收集重点收集煤矿地表沉陷区内地质背景与矿山开发资料，主要包括采掘工程平面图、井上下对照图、相关地质报告、储量估算图、各勘探线地质剖面图、沉陷观测报告等，详细掌握沉陷区地质背景和地下开采情况。6 现状调查DB 3603/T 12022 3 在资料收集研

8、究的基础上开展煤矿地质背景、煤矿开采情况、地面沉陷灾害现状等的调查，重点查明地表沉陷灾害分布及发展规律、危害程度等。7 煤矿地表沉陷区监测一般规定7.1.1 煤矿地表沉陷区监测应在资料收集研究和现状调查基础上进行，根据现状调查情况编制监测技术设计书，设计书纲要参考附录 A，按区域统一规划部署监测网并实施监测。7.1.2 同一监测区采用多种监测方法时，应统一监测基准，高程基准起算点应采用统一的高程基准，独立高程基准应选用基岩水准点作为起算基点，测量和影像采集时序应同步，不同监测方法的测量结果应交互验证。7.1.3 水准点标志类型、埋设要求、监测精度等应符合 GB/T 12897、GB/T 183

9、14、CJJ/T 73、DZ/T 0154中有关规定。7.1.4 水准点标石稳定后，应进行两次独立观测，时间间隔不超过 5 天，取两次观测的平均值作为监测点的初始高程值。监测频率根据地表沉陷速率每隔 13 个月观测一次，应在地表沉陷活跃区域增加水准观测次数。7.1.5 平差计算应在外业成果检查验收通过后进行，应有稳定的起算基点，且各期之间起算基点应保持一致。数据处理应符合 GB/T 12897、GB/T 18314、DZ/T 0154 中有关规定。水准监测7.2.1 应采用从整体到局部，逐级水准测量的高程控制方法。7.2.2 监测线应设在地表移动盆地的主断面上，起算基点应设在移动盆地范围以外，

10、埋设要牢固。7.2.3 监测网控制范围应大于地表移动盆地的范围。7.2.4 监测点密度应根据开采深度确定，参考表 1。表1 监测点密度表开采深度（m）点间距离（m）开采深度（m）点间距离（m）50520030020501001030025（最大不应超过 50m）100200157.2.5 地裂缝监测网布设包括跨地裂缝带的短水准剖面、监测对点、地裂缝活动仪器监测站等，监测网和监测点布设要求如下：7.2.5.1 根据地裂缝活动程度，宜采用点、线、面相结合的方式，组成地裂缝监测网。7.2.5.2 应选择活动性较强的地裂缝布设监测网点，采用垂直于地裂缝带走向的剖面形式，在地裂缝两侧影响宽度带内布设一定

11、数量的监测点。7.2.5.3 每条地裂缝带上宜根据地裂缝发育的宽度和长度，应布设不少于 3 条短水准监测剖面，长度宜穿过地裂缝带（含次生地裂缝带）宽度并向两侧外延 100m 左右。短水准剖面监测点间宜按 510m布设，向两侧由近及远间距可逐渐增大。测点与地裂缝应保持适当距离。7.2.5.4 地裂缝水准监测点应沿垂直于地裂缝带发育方向在地裂缝上下盘分别布设，监测点间距应根据所确定地裂缝上下盘影响宽度而定。每条地裂缝带上布设的监测对点不少于 3 组。7.2.6 监测网应沿煤层走向和倾向设置，应根据区域内的煤矿开采情况及煤矿工作面情况布设成线状或网状，主要布设方式参考图 2。井下测量也可沿煤层底板方

12、向布置监测网。DB 3603/T 12022 4 图2 煤矿工作面监测网布设形式全球导航卫星系统（GNSS）监测7.3.1 GNSS 网布设应遵循从整体到局部、分级布网的原则。7.3.2 GNSS 网布设应根据工作精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、已有煤矿开采资料、监测区地形和交通状况以及作业效率设计部署。7.3.3 在进行 GNSS 网设计时，应利用 CORS 站的连续观测数据，应利用符合 GNSS 网布点要求的已有控制点。7.3.4 GNSS 监测网根据 CJJ/T 73 规定，宜由一个或若干个异步观测环构成，也可采用附和线路的形式构成。各等级 GNSS 网中每个异步环或附和线路的边数

13、应符合表 2 规定。表2 异步环或附和线路边数的规定等级二等三等四等一级二级闭合环或附和线路的边数（条）681010107.3.5 布设首级 GNSS 控制网时，应与 CORS 站和国家控制网进行联测，联测点数不应少于 3 个，联测点应均匀分布。7.3.6 GNSS 网按相邻站点的平均距离和精度应划分为二、三、四等网。GNSS 网相邻点间基线长度精度应按公式=2+()2计算，基线长度中误差(mm)；a固定误差(mm)；b比例误差系数(mm/km)；d相邻点间的距离(km)。7.3.7 GNSS 网的主要技术要求应符合表 3 的规定。二、三、四等网相邻点最小边长不宜小于平均边长的 1/2，最大边

14、长不宜超过平均边长的 2 倍。表3 GNSS 网主要技术要求等级平均边长(km)a(mm)b(110-6)最弱边相对中误差二等9521/120000三等5521/80000四等21051/45000一级11051/20000二级11051/10000注：表中 a 表示固定误差；b 表示比例误差系数。InSAR 监测DB 3603/T 12022 5 7.4.1 SAR 影像数据应兼顾宏观和微观，根据监测对象的形变特征、监测区域地理气候条件、全区和重点区域监测目标选取，时间和空间范围应略大于实际调查范围。7.4.2 SAR 影像数据在时间上和空间上的空白区域，宜采用水准、GNSS 或地面三维激光

15、扫描等监测方法进行补充。7.4.3 SAR 影像数据应在工作时间范围内连续观测获取，应选取相同波段、相同成像模式、相同极化方式、相同轨道、相同视角、相同多普勒中心频率相同的数据进行干涉处理。7.4.4 选取 SAR 影像数据时，应根据工作要求，利用 SAR 数据编程定制数据。定制数据应首先考虑数据的波长、覆盖范围和分辨率以及现有存档数据数量；其次考虑时间基线、空间基线和极化信息等参数，山区需要考虑传感器视角。7.4.5 根据 SAR 技术算法，可选择 InSAR、D-InSAR、PS-InSAR、SBAS-InSAR 和 CR-InSAR 等技术方法，参考表 4。针对萍乡地区煤矿地表特点，宜采

16、用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术(PS-InSAR），可布设人工角反射器（CR）增强干涉效果。表4 InSAR 技术方法及精度方法最少 SAR 数据量（景）主要用途精度应用条件InSAR2获取地表高程信息10m实现全天时、全天候的对地观测，获取 SAR 固态区域的地表高程信息（DEM）D-InSAR2地表沉陷13cm适用时间间隔短和天气、季节接近，以免受到过多的时间去相干和大气的影响。主要适宜于沉陷趋势调查SBAS-InSAR8地表沉陷1cm通过较多的 SAR 干涉组合，获取地面陈建时间序列信息PS-InSAR25地表沉陷5mm适用于时间间隔场、天气状况差异大。一般要求 25 景影像。PS

17、 点要求城镇地区平均有 10 点/km2；非城镇地区有 1 点/km2。可以获取 PS 点的形变时间序列，DEM 改正值和所有 SAR 影像的大气延迟量CR-InSAR2CR 点相对形变2mm适用于植被覆盖区域的形变监测，需要按照预定的卫星类型提前安置 CR 点，尤其可用于对地裂缝等空间突变灾害的监测以及植被密集区域地表沉陷监测7.4.6 InSAR 获取的地面形变信息应采用覆盖同一监测区域，近似同一时间段的不同 InSAR 干涉对获取的地表沉陷信息进行较差统计，同时对 InSAR 监测形变信息与同一区域同一时段的其他测量技术（如水准、GNSS、地面三维激光扫描等）获取的形变信息进行比较7.4

18、.7 评价 InSAR 地表沉陷测量成果精度的方法宜采用最邻近法等，评价的主要参数有样本数据、误差平均值、相关系数和中误差。地面三维激光雷达扫描监测7.5.1 控制网应根据测区内已知控制点的分布、地形地貌、测量任务和精度要求，选定控制网等级并设计控制网网型。控制网应全面控制扫描区域，在分区进行扫描作业时，还应对各区的点云数据配准起到联系和控制误差传递的作用。7.5.2 地面三维激光扫描仪及标靶布设应符合 CH/Z 3017 规定，扫描仪的主要技术要求应符合表 5 要求。DB 3603/T 12022 6 表5 地面三维激光扫描仪主要技术指标仪器指标一等二等三等四等仪器测距中误差/仪器点位中误差

19、（mm）2D 或 3D5D 或 8D15D 或 25D50D 或 75D有效点云范围D 且0.5S0.5D 且0.5S0.5S0.7S注：是指“在”，AD 指 D 距离处测距中误差或点位中误差为 A，其中 A 之扫描仪的标称测距中误差或点位中误差，D 指仪器标称精度的距离，S 指仪器的标称测程。7.5.3 点云数据处理应符合 CH/Z 3017 中有关规定。地面三维激光扫描监测成果可通过点、线、面（体）三种方式进行选择制作。可以制作成三维立体模型；也可以提取一系列特征点数据形成等值线图、剖面线；也可单独提取某个特征点的沉陷数据。地面三维激光扫描点云精度及技术指标应符合表 6 要求。表6 地面三

20、维激光扫描点云精度与技术指标等级特征点间距中误差（mm）点位相对于临近控制点中误差（mm）最大点间距（mm）配准要求一等5-3应采用标靶进行配准、联系传递配准次数不应超过 4 次二等153010控制点之间连续传递配准次数不应超过 5 次三等5010025控制点之间连续传递配准次数不应超过 5 次四等200250-注：一等不宜通过控制点进行配准。无人机测量监测7.6.1 无人机机载激光雷达扫描角度30，探测距离100m。7.6.2 无人机起降场地应相对平坦、通视良好，远离人口密集区，半径 200m 范围内不得有高压线、高大建筑物等，周边没有雷达站、微波中继、无线通信等干扰源。7.6.3 航线应采

21、用之字或井字形，航高一般为 50200m，航线旁向重叠30%，航线布设应超出监测区域范围 200500m，在同一监测区，多期监测布设的航线、航高、航速及飞行姿态应保持一致。在一条航线内，航速15m/s；航线俯仰角、侧翻角 24；飞机转弯坡度 1522。7.6.4 基站点宜选在地面基础稳定且视野开阔的区域。同一监测区多期监测周期内应使用相同 GPS 接收机，且架设在同一个控制点上，应对基站点与监测对象同步观测，保证数据准确性。7.6.5 点云密度1 点/m2，DEM 制作比例尺不小于 1:2000。8 煤矿地表沉陷区危险性评估一般规定8.1.1 煤矿地表沉陷区危险性评估范围应根据收集资料、现状调

22、查和监测数据等综合分析确定。8.1.2 危险性评估工作级别分为一级评估、二级评估和三级评估三级。地表沉陷危险性综合评估等级分为危险性大、危险性中等和危险性小三级。8.1.3 评价方法应参考 GB/T 40112、DZ/T 0283 中相关规定执行。现状评估根据现状调查和监测数据，参考表7确定地表沉陷的发育程度，参考表8确定地表沉陷的危害程度，参考表9确定地表沉陷的诱发因素，参考表10对地表沉陷危险性分级。DB 3603/T 12022 7 表7 煤矿地表沉陷发育程度分级表发育程度发育特征近5年平均沉陷速率mm/a累计沉陷量mm强发育30800中等发育1030300800弱发育10300注：上述

23、两项因素满足一项即可，并按照强至弱顺序确定。表8 煤矿地表沉陷危险程度分级表危险程度灾情险情死亡人数（人）直接经济损失（万元）受威胁人数（人）可能直接经济损失（万元）大10500100500中等31010050010100100500小310010100注：1.灾情：指由煤矿地表沉陷导致已发生的地质灾害，采用“人员伤亡情况”“直接经济损失”指标评价。2.险情：指由煤矿地表沉陷导致容易发生的地质灾害，采用“受威胁人数”“可能直接经济损失”指标评价。3.危险程度采用“灾情”或“险情”指标评价。表9 煤矿地表沉陷诱发因素分类表分类诱发因素自然因素地下水位变化、新构造运动、地震等人为因素采矿、抽排水、

24、振动、加载等表10 煤矿地表沉陷危险性分级表发育程度危害程度诱发因素强发育中等发育弱发育危险性大危险性大危险性中等危害大自然、人为（见表9）危险性大危险性中等危险性中等危害中等危险性中等危险性小危险性小危害小预测评估根据收集资料、现状调查和监测数据，综合分析煤矿地表沉陷的发生演化机理，提出地表沉陷发展模型，选用工程地质类比法、影响函数法、数值模拟法等方法综合预测评估各类建筑设施和工程项目遭受地表沉陷的危险性。综合评估及建设用地适宜性评价8.4.1 根据危险性现状评估和预测评估结果，充分考虑评估区地质环境条件差异和潜在地表沉陷区的分布、发育程度、危害程度和诱发因素，确定综合评估的量化指标，采用定

25、性、半定量分析法进行地表沉陷危险性等级综合评估。8.4.2 建设用地适宜性评价由地质环境条件复杂程度、综合预测评估结果、地表沉陷防治难度三方面确定，分为适宜、基本适宜、适宜性差三个等级，参考表 11。DB 3603/T 12022 8 表11 建设用地适宜性分级表级别分级说明适宜地质环境复杂程度简单、综合评估危险性小，易于防治基本适宜不良地质现象中等发育，地质构造、地层岩性变化较大，综合评估危险性中等，但可采取措施予以处理适宜性差地质灾害发育强烈，地质构造复杂，软弱结构构成发育区，综合评估危险性大，防治难度大9 成果提交成果编制9.1.1 野外调查工作结束后，应及时对各类原始资料进行全面审核，

26、并分类整理、编目、存档。9.1.2 应根据监测数据形成三维立体图或地表沉陷等值线图，采用不同监测方法获取的数据应进行交互对比验证分析。9.1.3 应在充分分析研究现状调查、监测数据及危险性评估的基础上编写成果报告，报告纲要参考附录 B。数据库建设9.2.1 数据分为现状调查数据、监测数据和综合研究成果数据三类。9.2.2 按照元数据、信息分类与编码和数据库标准，建立属性数据库和空间数据库。9.2.3 数据库应具备查询检索、计算分析、修改数据信息等功能。DB 3603/T 12022 9 附录A（资料性）煤矿地表沉陷区监测技术设计书编制纲要煤矿地表沉陷区监测技术设计书应包括以下内容：A.1 第一

27、章 项目概况任务由来，监测目标任务，主要工作内容等。A.2 第二章 技术设计依据监测的技术要求，执行的主要技术标准和文件等。A.3 第三章 监测区概况监测区位置、范围，监测区自然地理概况，监测区地质背景概况，煤矿开采情况、采空区分布等。A.4 第四章 监测项目与监测网（点）工作部署监测项目；监测网（点）布设原则；监测网（点）的布置，技术路线；投入人员，主要仪器设备；监测网（点）工作部署图等。A.5 第五章 监测方法及主要技术要求监测技术方法选择依据，主要技术要求等。A.6 第六章 项目组织技术人员安排，工作进度计划等。A.7 第七章 数据整理与质量控制措施数据整理方法，工作质量控制措施等。A.

28、8 第八章 预期提交成果预期提交的成果报告及图件等。DB 3603/T 12022 10 附录B（资料性）煤矿地表沉陷区监测成果报告纲要煤矿地表沉陷区监测成果报告应能充分反映工作周期内地表沉陷监测、评价和防治工作情况的综合成果，一般应包括以下内容：B.1 第一章 前言一、任务由来二、完成的主要工作量三、目标任务完成情况四、工作质量评述B.2 第二章 监测区工作概述一、监测区位置及范围二、监测区自然地理概况三、监测区地质环境概况四、煤矿开采历史及采空区分布五、以往监测工作成果评述B.3 第三章 监测技术要求一、技术路线二、监测方法三、主要技术要求B.4 第四章 监测项目与监测网（点）布设一、监测网（点）的布设二、监测网（点）的选择与建设三、监测工作实际完成情况B.5 第五章 监测成果综合分析评价一、煤矿地表沉陷区发育现状、动态特征二、煤矿地表沉陷区稳定性、发展趋势评价三、监测成果综合分析B.6 第六章 煤矿地表沉陷区危险性评估一、现状评估DB 3603/T 12022 11 二、预测评估三、综合评估四、建设用地适宜性评价B.7 第七章 结论与建议一、本次工作结论二、下一步工作建议