摘 要：近年来，由于不科学的采矿，导致矿山沉降现象极其严重，如何通过检测矿上沉降现象，并有效预防灾害事故发生亟不可待。文章首先分析了导致地面沉降的两大诱因：自然因素和人为因素，然后介绍了几种地面沉降的检测方法，最后通过采取监测网的建立，能够对地面沉降很好地检测。

关键词：采取监测网；矿山沉降；监测

据调查，我国的地质灾害发生频率居世界前几位，其中地表沉降作为地质灾害的一种，严重影响着我国矿山工作人员的安全和矿山地区环境。因此，地表沉降的监测工作作为预防地表沉降的重要手段，应该被广大矿山工作人员重视起来。

一、地表沉降诱因

引起地表沉降主要有两方面因素：

一是自然因素。引起矿山地表沉降的自然因素主要是指我国一些地区本身处于整体沉降的环境中，这种沉降是由第四世纪的新构造运动所造成的。另外第四世纪沉积物的天然固结也容易造成矿山地区的地表沉降。

二是人为因素。人们为了获得跟多的资源，不惜超量开采水资源、金属矿物质资源、石油资源、天然气和煤炭等资源，这些资源的超量开采如果得不到制止，必将会加剧我国地表沉降所带来的灾难。除此之外，人们建设的超高层建筑对地面所造成的静压力也会引发地表沉降。

二、各种监测方法在矿山地表监测中的应用

（一）常规监测法。常规监测法又可以称为大地监测法，是监测地表变形的主要方法，主要通过角度测量、高程测量、边长和坐标测定等方法来判断地表变形。其使用的仪器也比较普通容易上手，而且可以根据要求选用不同精度的测量仪器。

（二）全球定位系统GPS在矿山地表监测中的应用。GPS作为一种高精度、全天候的连续定位系统，具有费用低、速度快、方法灵活、操作简便多样等多种优点，因此已经广泛用于矿山沉降监测中。而且GPS的使用不受天气条件和通视条件的限制。

（三）In SAR技术在矿山监测中的应用。矿山环境不同于其他环境，有其独特的特点。所以矿山环境中的地表监测条件复杂，而In SAR技术恰好能满足矿山环境中的地表监测要求。首先，矿山环境地表植被覆盖率小，有利于卫星复雷达图像之间建立干涉；然后卫星雷达的成像能够根据地势的高低显现出不同的特征，因此可以很好地与周围乡村区别开来；再有卫星成像不受天气和时间的限制，下载数据方便，再加上配套的数据处理软件，能够随时掌握矿山地区的地表沉降情况，进一步实现对矿山地表沉降的实时动态监测。但是还应注意In SAR技术的检测精度跟GPS还是不能相提并论。

（四）GPS/In SAR数据融合技术在矿山地表监测中的应用。GPS和In SAR作为两种广泛用于矿山地表监测的方法，各有其独特的优点，又各有不足。而GPS/In SAR数据融合技术真好能够集合这两种技术的优势，又能弥补他们的缺点，因此把这两种技术融合成为矿山地表监测技术的新趋势。

（五）三维激光扫描技术在矿山沉降地表监测中的应用。三维激光扫描仪作为一种集光、机、电为一体的高科技仪器，能够快速准确的记录物体的三维空间位置。所以很多矿山地区的地表沉降监测也选用三维激光扫描技术。三维激光扫描技术在国外已经被广泛应用，但是在国内其技术还处于起步阶段，主要用于文物考古、矿坑监测和水坝测量等方面。三维激光扫描技术具有精度高、采集信息量大、采集过程简单安全、以及强大的数据后处理能力等优势，所以其在矿山地表沉降监测中具有不可替代的地位。

（六）数字摄影技术在矿山地表监测中的应用。数字摄影技术，顾名思义就是依靠摄影技术，实现数字化测图的检测技术。数字摄影技术的优势在于其处理的是原始的图像、数字信息，并最终以计算机视觉代替人眼观测，使得信息更加准确直观。但是由于数字摄影技术的操作方法复杂，所需设备昂贵，所以只在部分矿山地表监测中使用。

三、采取监测网在矿山沉降观测中的应用

（一）采取监测网的建立。采取监测网，顾名思义就是利用以上几种方法，建立一个采区监测控制网。首先，采区监测网的布设应该符合《工程测量技术规范》。并根据采区的走向、煤层倾角、标高和采区内地势和建筑物等情况，在合适的位置设立GPS控制点，并根据需要设立多个监测点，以便于对采区进行全面的监控。采区煤层走向为NW，煤层平均倾角7°，煤层平均厚度7.99m。区内地形平坦，由东向西平缓降低，标高为+48.87～+52.38m，建筑物稀少，较易布置控制网。东翼采区西侧和南侧均有GPS控制点，进行多次实地勘察与分析后，在采区关键位置共设置47个监测点，建立全面的测区控制网，形成一个标有监测点的矿区地表图。

（二）观测方法。每隔一段时间，进行一次高程测量，和点位校核。高程测量的检测周期可以为周、月或者季度，点位校核的周期一般为一年。然后选用合适的高程测量方法进行高程测量。一般选用的高程测量方法有：一是水准测量，水准测量作为一种直接测高法，精度高，但是测速慢且操作复杂；三角高程测量作为一种间接测高法，测速快，且不受地形限制，但是精度低，可以通过选择合理站点为仪器站，在这一站点周围同时获取多个点位目标来提高测量精度；点位校核要选用核实的测量方法并必须满足要求，当选用碎部测量法时，可以选用全站仪进行点位测量，这个时候偏差必须不能超过30mm，否则点位无效。

（三）数据处理。当设立了多个合理的监测点，选用了合适的高程测量方法进行测量后，会采集到一些高程测量数据，然后利用excel等工具对数据进行处理，并获得每期沉降值。然后将沉降值添加到原来矿山地表图纸的相应点位上，并最终形成下沉等值线图。

参考文献

[1] 張振生，孟昆，谷延群.D-InSAR技术在矿山沉陷和地面沉降监测中的应用[J].华北地震科学，2006（03）：47-51.

[2] 雷广渊.基于InSAR技术的锡矿山开采沉陷规律研究[D].中南大学硕士论文，2013.

[3] 刘利君，武文波.GPS与GIS集成技术在矿山沉降监测中的应用[J].测绘科学，2009（S1）：101-102.

作者简介：张琛，山西省煤炭地质144勘查院。