考虑时空差异与降雨影响的采煤地裂缝水分损伤监测方法

摘要

本发明涉及考虑空间变异与降雨影响的采煤地裂缝对水分影响的监测方法，属于环境监测技术领域，该方法包括：建立井上下对照的空间坐标系统，选取工作面开采进度前端的未扰动区域作为水分监测区域：确定监测区水分背景值及水分空间分布：获得监测区裂缝在水分等值线上的位置：确定裂缝周边土壤的水分背景值：在地裂缝发育全周期中实测裂缝周边土壤的水分含量：排除降雨影响的水分含量校正：得到去除空间变异影响的水分含量。本发明以更加全面科学地掌握地裂缝对周围土壤产生的水分损伤情况，为区域土地复垦与生态环境修复提供数据信息。

主权项

一种考虑空间变异与降雨影响的采煤地裂缝对水分影响的监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步、建立井上下对照的空间坐标系统，选取工作面开采进度前端的未扰动区域作为水分监测区域：在工作面开采之前，建立井上下对应的空间坐标系统，沿采矿工作面走向中心线的地表布设由多个控制点组成的地表空间坐标控制线，控制点间距为20～30m；利用开采沉陷学的理论，根据生产进度表确定日开采进度，预测地表移动超前影响距L，并用地表控制点对地表移动超前影响距L进行标定，L的取值范围为1/4～1/2的工作面平均采深；采用测量仪器，以超前影响距为边界，沿工作面开采方向标定超前影响距L前方50m×30m～75m×45m对应地表为未扰动区域并以此作为水分监测区域；第二步、确定监测区水分背景值及水分空间分布：在水分监测区域内划分2m×2m～4m×4m的水分监测格网，每个网格布设多个监测点，记录每个监测点的空间坐标；在水分监测区域扰动前监测每个格网监测点的土壤表层在0～20cm深度范围的水分空间分布数据，根据检测所得数据用地学统计的空间差值的方法，绘制水分等值线图，得到该水分监测区域表层水分背景值及空间分布形态；第三步、获得监测区裂缝在水分等值线上的位置：当监测区裂缝出现时，找出监测区最前端裂缝，并监测到该裂缝宽度发育至2mm后，利用临近的控制点坐标测定该裂缝的空间位置，将该裂缝位置分布图与水分等值线图叠加，获得该裂缝在水分等值线图上的位置；所述监测区最前端是指监测区距工作区最远端；第四步、确定裂缝周边土壤的水分背景值：从所述裂缝位置开始，沿垂直裂缝走向方向，至距离裂缝在1.5m～2m处止，按10cm～60cm不等的间距按序布设多条水分监测条带，利用第三步得到的水分等值线图确定各监测条带的原始水分初始值W_初(i)，其中i代表监测条带序号；第五步、在地裂缝发育全周期中实测裂缝周边土壤的水分含量：在第四步中布设的每个监测条带上布设多个水分监测点，以设定的监测频率进行水分含量持续动态监测；取各监测点监测得到的水分含量的平均值作为各监测条带的实际水分含量监测值W_监(i,j)，其中i代表条带序号，j代表监测天数；监测工作直至地裂缝的地面表征消失、且各监测条带含水量一致为止；第六步、排除降雨影响的水分含量校正：对第五步中各监测条带实测的得到的所有监测数据进行P＝0.05水平下的差异性检验，得到不受裂缝影响的水分含量值作为恒定水分含量W_恒(j)，将恒定水分含量减去各监测值就可作为去除了降雨影响的含水量值，即W_除雨(i,j)＝(W_恒(j)‑W_监(i,j))；同时得到恒定水分含量的准确位置，从而确定出该裂缝对周边土壤水分的影响范围；第七步、得到去除空间变异与降雨影响的水分含量：将第六步获得的结果减去第四步得到的原始水分初始值W_初(i)，获得考虑空间变异与降雨影响的采煤地裂缝对各监测带的水分含量影响值：W_(i,j)＝(W_恒(j)‑W_监(i,j)‑W_初(i))。