第七章 矿山开采沉陷预测
第七章矿山开采沉陷预测
开采沉陷预计：根据已知的地质采矿条件在开采之前预先算出地表可能产生的移动和变形叫开采沉陷预计
预计参数：指在预计函数中所用到的一系列数据
按预计方法的形式：
①剖面函数；②影响函数；③典型曲线
（一）
（1）充分采动条件下地表最大下沉值
Wmax=qmcosα
m——煤层法向开采厚度，mm；α——煤层的倾角；q}——充分采动条件下的下沉系数
影响最大下沉值的因素：1）采厚；2）岩性；3）倾角；4）开采方法及顶板管理方法；5）采空区尺寸大小；6）采动次数；7）采深等
（2）非充分采动条件下的最大下沉值
Wmax=qmcosα.k√n1n2
k——系数，取2~3
n1，n2——沿倾向和走向的充分采动程度系数
n1=D1/D01，n2=D2/D02
D1，D2分别是采空区沿倾向和走向的长度；D01，D02分别为地表达到充分采动时采空区的临界长度
当倾向和走向的充分采动程度系数n1，n2同时等于或大于1时，地表达到充分采动，计算时取n1=n21=1，否则为非充分采动
（二）最大水平移动值预测
在充分采动或接近充分采动条件下，最大水平移动：
（1）走向方向
Umax =bWmax
Umax——最大水平移动；b——水平移动系数，b=0.2~0.3
（2）倾向方向
Umax= bαWmax
表土层较薄时：bα=b+0.7cotθ
表土层较厚时：bα=b+0.7（tanɑ-h/（H0-h）），其中H0——平均开采深度；θ开采影响传播角；h——表土层厚度
，P=0
概率积分法
作为开采沉陷的研究主体——岩层可以用两种完全不用的介质模型来模拟：一种是连续介质模型，另一种是非连续介质模型
基本假定：
（1）岩体是各向同性的、均质的、不连续介质，开采引起的各方向移动与方向无关（等影响原理）：
（2）承认线性迭加原理
（3）弯曲带内的岩体只产生形变而不发生体积变化；
（4）移动稳定后地表下沉盆地的体积等于采出体积
单元开采：开采厚度和宽度均为无穷小单位的开采
单元盆地：单元开采形成的盆地
单元下沉：单元盆地中的下沉
单元水平移动：单元盆地中的水平移动
平面问题：指某一方向开采是无限（一般是充分采动），在另一个方向的开采可以是无限的（充分采动），也可以是有限的（非充分采动）
半无限开采：指在平面问题中，开切眼一侧的煤层未被开采，而其他方向的煤层已全部采出有限开采：指在平面问题中，一个方向无限开采，另外一个方向有限开采
参数r的意义
（最大倾斜处的下沉为最大下沉值的一半）
r
β——主要影响角；
tanβ——主要影响角正切
主要影响角：将x=±r的地表点与煤壁相连，其连线与水平线之间所夹得锐角β称为主要影响角
水平煤层半无限开采主断面地表移动与变形计算公式
下沉：Wmax=mqcosɑ
倾斜变形：imax=Wmax/r
曲率：Kmax=±1.52Wmax/r2
水平移动：Umax=bWmax
水平变形：εmax=±1.52bWmax/r
移动及变形曲线的平移
拐点偏距：由于采空区悬顶的作用，使地表下沉曲线的拐点距离煤壁有一定的距离，该距离称为拐点偏距
①当四周未开采时，l=l0 -2S走，L=L0-S上-S下
②当倾向方向两侧已经开采时，L=L0+S上+S下
注意：当周围无老采空区时，拐点偏向采空区内侧；
当周围有老采空区时，拐点偏向采空区外侧
例一：枣庄田屯煤矿开采2024工作面，H0=31米，m=1.45米，α=12°，采宽100米，属充分采动，参数为：
q=0.76，tanβ=2.2,s=4（米），b=0.36
预计采后地表移动变形最大值和主断面上距边界内外10米A，B两点的移动变形。
解：1）预计地表最大移动变形值：
W=qmcosα=0.76×1450×cos12°=1078(mm)
U0=bW0=0.36×1078=388(mm)
r=H0/tanβ=31/2.2=14(mm)
i0=W0/r=1078/14=77(mm/m)
k0=1.52W0/r2=8.4(mm/m2)
ε0=1.52bio=42(mm/m)
2)建立坐标系，求x/r
坐标应建在拐点上方，由于拐点平移距的存在，周围工作面未采，偏向工作面内侧4米： A点坐标：xA=-14米，xA/r=-14/14=-1.0
B点坐标：xB=6米， xB/r =6/14=0.42863
查表，求出A，B两点移动变形值：
同理可求得：
WB=924mm, iB=43.3mm/m，kB=-8.26mm/m2，
UB=218mm, εB=-41.3mm/m
水平煤层有限开采时主断面内地表移动和变形计算
有限开采地表下沉盆地通过迭加两个半无限开采的地表下沉盆地而得到。（其一开采边界在
s=0点上，下沉取正值；其二为开采边界在s=l 点，下沉取负值）
采动程度系数表示走向或倾向不是充分采动而是不同程度的非充分采动使倾向或走向主断
面上移动和变形值减少的倍数，分为走向采动程度系数和倾向采动程度系数
当计算开采宽度l 为主要影响半径的2倍时，沿此方向即达到充分采动
计算实例：
某矿开采一工作面，走向充分采动，倾向长l0=120米，近水平煤层，采深250米，采厚
2米，岩移参数为：tan β=2.0，q=0.8,b=0.3,S0=0.04H0,试求A ，B ，C 三点的移动变形值。 解：
1）建立坐标系：确定坐标
S0=0.04×250=10米
xA=50, xB=-20， xc=120
2)判断采动程度
10020120=-=l ，非充分采动充分采动
,2,2r l
r l <≥
100<250,非充分采动
3）计算移动变形最大值
W0=qm=0.8×2000=1600mm
查表，计算各移动变形值并叠加：
1)A 点
:
概率积分法参数的求取方法
特征值法
（1）下沉系数q
指充分采动条件下，单一煤层开采的下沉系数
（2）水平移动系数b
指充分采动条件下，单一煤层开采最大水平移动与最大下沉之比
（3）主要影响角正切tanβ
r=Wmax/imax，tanβ=H/r
（4）拐点平移距S0
拐点特征：下沉为w0/2，i0，U0最大，k,ε为零。
在半无限开采条件下，在实测下沉曲线上找到下沉值为w0/2的点，量出该点到工作面边界的平距即为拐点偏移距
平行于主断面的某断面上的下沉分布与主断面相同，其值比主断面小
1、典型曲线法
优点：直观、可靠，使用方便，精度高等
缺点：（1）只适用矩形采区或近似矩形采区，不能用于非矩形采区；（2）不能用于其它矿区；（3）不便于进行数学推导
2、剖面函数法
优点：（1）便于数学推导；（2）比较可靠，精度高
缺点：（1）只适用矩形采区或近似矩形采区，不能用于非矩形采区；（2）存在函数的拟合误差；（3）参数的物理意义不太明确
3、概率积分法
优点：（1）便于采取数学手段进行一系列严密的理论推导；（2）实用广、方法通用（3）参数物理意义明确，便于找出其与岩层物理力学性质、地质采矿条件之间的关系
缺点：（1）从方法本身来说可用于任意采区，但推出的剖面函数只适用矩形采区或近似矩形采区，不能用于非矩形采区；（2）方法的理论基础（迭加原理、等影响原理）均是近似的，只能用于某些简单的地质采矿条件
矿山环境地质学论文
矿山环境治理的基本原则 ） 摘要：矿山在开采资源的同时,不仅有诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突变性地质灾害的可能,而且有诱发地面沉降、土壤荒漠化、水环境恶化、生态环境恶化等缓变性地质灾害的可能性。因此，必须做好从勘查、设计、开采到闭坑四个阶段的环境保护和综合治理。关键词：地质灾害; 矿山地质环境; 矿山环境治理 一、概况 我国是一个矿业大国,煤炭、钢铁、有色金属等产量均排于世界前列。随着工业的不断发展,矿产资源的需求和消耗越来越大,而采掘业的发展使矿产资源的开发力度、广度和深度也越来越大。目前品位较富、埋藏较浅,易采易选、交通方便的矿床已优先开采。矿床开采的趋势趋于深部复杂地层。矿山在开采资源的同时,不仅有诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突变性地质灾害的可能,而且有诱发地面沉降、土壤荒漠化、水环境恶化、生态环境恶化等缓变性地质灾害的可能性。 二、矿山地质环境治理原则 1 以人为本、防灾减灾 所有的地质灾害,直接或间接的对矿山职工和矿区居民的生命财产安全构成威胁,因此矿山环境治理首先要保证矿区免遭矿山开发诱发的各种地质灾害的危害,达到防灾减灾的目的。 2 因害设防、综合治理 针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度,抓住重点和关键环节,因地制宜、因害设防,采取拦、排、护、整、填、植等方面的综合治理措施对矿山环境进行治理。 3 注重效益、分期实施 矿山地质环境治理工程应遵循生态社会效益优先的同时,争取最大的经济效益。区别不同的矿山地质环境问题,采取不同的治理措施。同时根据资金情况、矿山地质环境问题 的危害大小、轻重缓急,分期、分阶段进行治理。 4 工程措施与生物措施相结合 矿山环境治理只有将工程措施与生物措施紧密结合,才能达到矿山环境治理的最终目标。各种工程措施只要配置合理,就能根治地质灾害。但其缺点是投资过大,而生物措施恰好弥补工程措施的缺点,其投资较小,能改善小气候的特点,使其广泛应用于矿山环境治理中。 三矿山地质环境治理具体措施 1 地下采空区和矿山疏干排水导致地面沉陷、形成地裂缝,影响地面的农田和建筑物。采空区是地下固体矿床开采后的空间及其围岩失稳而产生位移、开裂、破碎垮落,上覆岩层整体下沉、弯曲并引起的地表变形和破坏,在地面上常可见到圆形塌陷坑及平行于地下开采巷道的地裂缝。由于疏干排放地下水,改变了地下水流的自然渗流、径流条件,水浮力消失,水的潜蚀作用使充填物流失,形成空洞,在真空吸蚀力和重力作用下也可造成塌陷。对采空区的治理主要是为了预防与控制地表残余沉陷的发生。此类方法可细分为4 种: (1) 全部充填采空区支撑覆岩,以彻底消除地基沉陷隐患。充填法可分: 干石充填法、尾砂充填法、胶结充填法、注浆充填、水力充填和风力充填等。其中,以注浆法应用最广泛、效果最好; (2) 局部支撑覆岩或地面构筑物,减小采空区空间跨度,防止顶板垮落。常用的方法有注浆柱、井下砌墩柱和大直径钻孔桩柱或直接采用桩基法等; (3) 注浆加固和强化采空区围岩结构,充填采动覆岩断裂带和弯曲带岩土体离层、裂缝,使之形成一个刚度大、整体性好的岩板结构,有效抵抗老采空区塌陷向上发展,使地表只产生相对均衡的沉陷,以保证地表构筑物的安全;
开采沉陷知识总结
开采沉陷知识总结 地表到充分采动时的采空区面积。半无限开采：工作面煤壁一侧的煤层未被采动，而另一侧的煤层全部采空的开采情况。填空（包含解释） 1、岩层移动的形式：弯曲、冒落、片帮、底板隆起、滚动、岩石沿层面滑移（1）弯曲岩体部分下落，向下移动的现象。特点：不在保持其原有的层状性，岩体积增大。（3）片帮当底板角软时，在矿体采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压，导致底板向采空区方向隆起的现象。（5）滚动在开采倾斜矿体时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。特点：岩层沿层面滑动，层间有错动。 2、岩层三个移动区特征：充分采动区（减压区），最大弯曲区，岩石压缩区。（1）充分采动区移动特征是：1）下部岩体破碎成块状，上部岩体断裂、离层、裂隙；2）竖向方向受拉、横向方向受压，3）层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等；4）移动量最大。（2）岩石压缩区（支承压力区）特征：沿层面方向受拉、层面法线方向受压。（3）最大弯曲区（Ⅱ、Ⅱ’）特征：1）在此范围内岩层向下弯曲的程度（曲率）最大。2）在层内产生沿层面方向的拉伸变形和压缩变形。
3、移动稳定后岩层内的三带：冒落带，裂缝带，弯曲带。冒落带（垮落带）垮落带是指由采矿引起的上覆岩层破裂并向采空区垮落的岩层范围。、垮落带内岩层破坏特点是：（1）分带性（2）碎胀性，碎胀系数值恒大于1，一般在 1、5～ 1、80之间。（3）可压缩性（4）垮落带高度主要取决于采出厚度、上覆岩层的碎胀系数、岩性等，通常为采出厚度的3～5倍。薄煤层开采时垮落高度较小，一般为采出厚度的 1、7倍左右。顶板岩石坚硬时，垮落带高度为采出厚度的5～6倍；顶板软弱时，垮落带高度为采出厚度的2～4倍。实践中可用下式近似估算垮落带高度：h=m/(k-1)cosα式中 h采出矿层厚度；K矿层倾角。（5）形态，随倾角不同而变化裂缝带（断裂带）在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂缝带。特征：（1）岩体内裂隙多，但仍保持层状结构（2）裂隙带高度与岩性密切相关：硬，高，软，低冒落带+裂缝带=冒落裂缝带（导水裂隙带）软弱岩石：9～12m （m为开采厚度）；中硬岩石：12～18m；坚硬岩石：18～28m。弯曲带弯曲带指的是裂缝带之上直至地表的整个岩系。特点：1）保持整体性和层状结构，2）移动过程连续而有规律，不存在或极少存在离层裂缝。3）在竖直面内，各部分的移动值相差很小。4）H 弯＞＞H裂（当H大时）三者的关系：从采空区往上：冒落带→裂
开采沉陷
名词解释： 1.半无限开采：沿着工作面推进方向x 区间0到正无穷上被开采，而沿垂直工作面推进方向的开采尺寸足够大，使之达到充分采动。（1.2--1.4H ） 2.主要影响半径：半无限开采主要的地表移动和变形均发生在r x -=～r +的范围之内，称r 为主要影响半径。 2.下沉盆地的角度参数： 边界角：开采达到或接近充分采动是，移动盆地主断面上盆地边界点和采空区边界点连续与采空区外侧水平线的夹角 移动角：开采达到或接近充分采动时，移动盆地主断面上临界变形点和采空区边界点连线与采空区外侧水平线的夹角。下山、上山和走向方向的移动角分别用β、γ和δ来表示；i=± 3.0mm/m ；E=±2.0mm/m ；K=±0.2×10-3/m 。 裂缝角：开采达到或接近充分采动时，采空区上方地表最外侧位置裂缝和采空区边界点连线与采空区外侧水平线的夹角 最大下沉角：在移动盆地的倾斜主断面上，采空区的中点与地表下沉盆地中点的连线与矿层下山方向水平线的夹角 3.启动距：地表开始移动式工作面推进距离 地表开始移动：观测地表下沉值达到10mm 地表移动时间：从地表开始移动到地表停止移动的持续时间。分为启动。活跃。衰减阶段，1.67mm/d ，百分之85 4.减沉开采：是通过改变采场顶板管理方法控制顶板下沉量，达到减缓地表沉陷量 5.协调开采：根据开采引起地表移动变形分布规律，通过合理的开采布局，开采顺序，方向时间等方法，减缓开采地表变形值 6.变形缓冲沟：是在建筑物周围地表挖掘的一定深度的沟槽。沟深超过基础底面深200--300mm ，沟槽不小于600m ，沟外缘建筑物外侧1--2m 7.变形缝：是将建筑物从屋顶到地基分成若干长度较小，刚度较大，自成变形体系的独立单元 8安全开采上限：安全开采边界的标高 9.安全开采深度：地表至安全开采边界的距离，即地面标高与安全开采上限的标高之差 10.安全煤岩厚度：水体地面向下至安全开采上边界水平面之间的距离 11.“三下”采煤：是指在建筑物下、铁路和公路下、水体下进行开采。 12.观测站：是指在开采影响范围内的地表、岩层内部或其他研究对象上，按一定要求设立一系列互相联系的观测点。 13.土地复垦：是指对矿区土地的恢复和再利用。 14.在x 、y 两个方向或任意一个方向未达到该地质采矿条件下的充分采动尺寸时为有限开采； 16.水平变形：是指相邻两点的水平移动差值与两点之间水平距离的比值 填空 1.覆岩移动破坏形式：弯曲，跨落，片帮，岩石沿层面滑移，跨落岩石的下滑。地板岩层隆起。 2.稳态移动盆地划分为三个区域：中性区，压缩区和拉伸区 3.下沉盆地的角度参数： 边界角：开采达到或接近充分采动是，移动盆地主断面上盆地边界点和采空区边界点连续与采空区外侧水平线的夹角 移动角：开采达到或接近充分采动时，移动盆地主断面上临界变形点和采空区边界点连线与采空区外侧水平线的夹角 裂缝角：开采达到或接近充分采动时，采空区上方地表最外侧位置裂缝和采空区边界点连线与采空区外侧水平线的夹角 最大下沉角：在移动盆地的倾斜主断面上，采空区的中点与地表下沉盆地中点的连线与矿层下山方向水平线的夹角 4.启动距：地表开始移动式工作面推进距离 地表开始移动：观测地表下沉值达到10mm 地表移动时间：从地表开始移动到地表停止移动的持续时间。分为启动。活跃。衰减阶段，1.67mm/d ，百分之85 5.开采沉陷预计理论有：影响函数方法，理论模型方
矿山开采沉陷学(知识点整理)
矿山开采沉陷学 第一章： 1：在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。局部矿体被采出后，在岩体部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡。随着采矿工作的进行，这一过程不断重复。它是一个十分复杂的物理、力学变化过程，也是岩层产生移动和破坏过程，这一过程和现象称为岩层移动。 2： 充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下，先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐被压实。移动结束后，此区下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层的移动向量彼此相等。 3：岩层移动形式 （一）弯曲，这岩层移动的主要形式。当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲，直到地表。 （二）岩层的垮落（或称冒落）。当煤层采出后，采空区附近上方岩层弯曲而产生拉伸变形。当拉伸变形超过岩层的允许抗拉强度时，岩层破碎成大小不一的岩块，冒落充填于采空区。此时，岩层不再保持其原有的层状结构。这是岩层移动过程中最剧烈的形式，通常只发生在采空区直接顶板岩层中。 （三）煤的挤出（又称片帮）。采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。 （四）岩石沿层面的滑移。在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显。沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。 （五）垮落岩石的下滑（或滚动）。煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。当煤层倾角较大，而且开采自上而下顺序进行，下山部分煤层继续开采而形成新的采空区时，采空区上部垮落的岩石可能下滑而充填新采空区，从而使采空区上部的空间增大，下部空间减小，使位于采空区上山部分的岩层移动加剧，而下山部分的岩层移动减弱。 （六）底板岩层的隆起。当底板岩层较软时，在煤层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压，导致底板向采空区方向隆起。
开采沉陷预计方法概述
开采沉陷预计方法概述 摘要：本文主要介绍了当前使用的开采沉陷预计方法（基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法）的原理、特点及应用情况，并简要介绍了开采沉陷预计的发展趋势，相信会对开采沉陷工作具有一定的帮助意义。 关键词：开采沉陷；预计方法；概率积分法；理论模拟法 1 引言 开采沉陷预计是矿山开采沉陷的核心内容之一，它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义[1]。由于采矿引起的地面沉陷损坏地面建筑、公路、铁路等，不但给人民生活带来了威胁，而且破坏环境。开采沉陷的预计，对建筑物和生态环境的保护有重要意义。因此，有必要对开采沉陷预计方法进行探讨，以指导矿山的开采。开采沉陷预计方法很多，按建立预计方法的途径可分可分为三类：基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法[2-4]。 2 开采沉陷方法简介 基于实测资料的经验方法是通过对大量的已知开采沉陷实测资料进行数据处理，确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。这种方法在预测时，首先根据开采的地质条件，确定经验公式中的预计参数，再代入公式确定预计函数进而求出移动和变形值。这种方法是当前最为可靠的一种预测方法，常见的经验方法有：典型曲线法和剖面函数法等。 理论模拟法把岩体抽象为某个数学的、力学或数学-力学的理论模型，按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。如认为岩层和地表是一种连续的介质，则此模型属于连续介质模型；否则，就属于非连续介质模型。此法所用的函数一般均由理论研究得出，所用的参数常用实验室试验或理论推导求得，一般与现场实测资料没有直接关系，常用的理论模型法主要有连续介质力学法等。 影响函数法是介于经验方法和理论模型方法之间的一种方法，它的实质是根据理论研究或其他方法确定微小单元开采对岩层或地表的影响（以影响函数表示），把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微小单元开采影响的总和，并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形，目前此方法中所用的参数根据实测资料获得。常用的影响函数方法有概率积分法等[5]。 下面分别对各个方法进行简单介绍。 2.1 典型曲线法 典型曲线法是用无因次的典型曲线表示移动盆地主断面上的移动和变形曲线的一种方法，它适用于矩形或者近似矩形的采区的地表移动变形预计。典型曲线法由于其分布和参数均是直接基于实测资料，因此其预计误差较小。但是建立典型曲线需要大量的观测数据，在实测数据不足的地区不能使用典型曲线法。；另外，此方法原则上只适用于矩形或近似矩形采区的地表移动和变形预计，在形状不规则的工作面开采时预计误差较大，这些限制了典型
矿山开采沉陷学复习题
矿山开采沉陷学》复习题 一、名词解释 1.地表移动盆地主断面：地表移动盆地内通过最大下沉点（或者说移动盆地的中心）所作的沿煤层走向的垂直断面。（P35） 2.临界开采面积：地表到充分采动时的采空区面积。 3.防砂安全煤岩柱：在松散弱含水层底界面至煤层开采上限之间为防止流砂溃入井下而保留的煤和岩层块段。（P321） 4.垮落带（冒落带）：用全部垮落法管理顶板时，回采工作面放顶后引起煤层直接顶板岩层产生破坏的范围。（P26） 5.移动角：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。（P43） 6.地表移动起动距：地表开始移动时工作面的推进距离。（P85） 7.半无限开采：工作面煤壁一侧的煤层未被采动，而另一侧的煤层全部采空的开采情况。 8. 超前影响角：将工作面前方地表开始移动（即下沉10mm）的点与当时工作面的连续，此连线与水平线在煤柱一侧的夹角。（P85） 二、填空题 三、简答题 1.什么是开采沉陷预计，其目的是什么？（P116） （1）对一个计划进行的开采，在开采进行以前，根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的岩层和（或）地表的移动和变形工作，称为开采沉陷预计。（2）开采沉陷预计对开采沉陷理论的研究和生产实践都有重要意义。①在理论研究生的作用在于，利用预计的结果可以定量地研究受开采影响的岩层与地表移动在时间上和空间上的分布规律。②对指导建筑物下、铁路下、水体下的开采实践具有重要的作用。 2.岩层移动稳定后，覆岩采入影响分为哪几个带？各影响带的主要特征是什么？（P25—P27）（1）冒落带：①随着煤层的开采，其直接顶板在自重力的作用下，发生法向弯曲，当岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度时，便产生断裂、破碎成块而垮落，冒落岩块大小不一，无规则地堆积在采空区内；②冒落岩石具有一定的碎胀性，冒落岩块间空隙较大，连通性好，有利于水、砂、泥土通过。冒落岩石的体积大于冒落前的原岩体积；③冒落岩石具有可压缩性；④冒落带的高度主要取决于采出厚度和上覆岩石的碎胀系数，通常为采出厚度的3~5倍。实践中可用下式近似估算冒落带高度：h=m/[(k-1)cosα]。（2）裂隙（或称断裂）带：该带内岩层产生较大的弯曲、变形及破坏，其破坏特征是，裂缝带内岩层不仅发生垂直于层理面的裂缝或断裂，而且产生顺层理面的离层裂缝。（3）弯曲（又称整体移动）带：①弯曲带内岩层在自重力的作用下产生层面法向弯曲，在水平方向处于双向受压缩状态，因而其压实程度较好，一般情况下具有隔水性，特别是当岩性较软时，隔水性能更好，成为水下开采时的良好保护层，当透水的松散层在弯曲带内就不能起到这种作用；②弯曲带内岩层的移动过程是连续而有规律的，并保持其整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂缝。在竖直面内，各部分的移动值相差很小；③弯曲带内的高度主要受开采深度的影响。 3.影响地表移动盆地分布规律的地质采矿因素有哪些？(P95-P104) ①覆岩力学性质、岩层层位的影响；②松散层对地表移动特征的影响；③煤层倾角的影响； ④开采厚度与开采深度的影响；⑤采区尺寸大小的影响；⑥重复采动的影响；⑦采煤方法及顶板管理方法的影响。 4.采矿引起开采空间周围岩层移动的主要形式有哪些？每种移动形式具备的条件是什么？（P23-P24） （1）弯曲：当地下煤层采出后，上覆岩层中的各个分层，从直接顶板开始沿层理面的法线
开采沉陷研究的意义
1绪论 1．1开采沉陷研究的意义 煤炭资源是我国的主要能源，已探明总储最在9000×10。t以上，含煤面积达 55万多平方公里，是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据预测．到2050年煤炭 资源仍占我国能源需求的70％眦上…，因此对地下各种赋存条件煤炭资源的开采 将是一项长期的任务。我国煤炭资源的分布也十分广泛，平原、丘陵、山区的地下 蕴藏着丰富的煤炭资源，在一些建筑物下、铁路下、水体下(简称“三下”)也压着大 量的煤炭资源．据原煤炭部1982年的不完全统计，我国仅统配煤矿的生产矿井“三 下”压煤就达137 9×10。t。我国煤炭的赋存条件也千差万别．其中急倾斜或大倾 角煤层的开采越来越受到人们关注，其原因有三个方面：一是在全国重点煤矿区有 20处100多个矿井是急倾斜(也称“大倾角”)煤层开采，急倾斜或大倾角煤炭储量 约占全国煤炭储量的15％～20％，特别是在我国的西部矿区50％阻上矿井开采的 是急倾斜煤层，如主要产煤省、市、自治区有四川、重庆、云南、贵州、新疆、甘肃、宁 夏等的急倾斜(大倾角)煤层是许多矿区或矿井的主呆煤层。随着我国西部大开发 战略的实施，我国矿产资源开采重点西移，煤炭资源开采已成为西部地区区域经济 发展的重要支柱，加强对急倾斜(大倾角)煤层开采地表沉陷机理的研究是西部煤 炭开采的重大课题。二是东部矿区赋存条件较好的煤层越来越少．加上多年来高 强度的开采，浅部赋存条件较好煤层的开采也日益枯竭，从而使急倾斜(大倾角)煤 层问题迅速进入了人们的视野，引起了人们的高度重视，如山东兖州矿区、河北邢 台和开滦矿区、安徽淮南与淮北矿区、江苏徐州矿区等的许多矿井不得不由条件相 对优越的煤层开采转向复杂的急倾斜(大倾角)煤层开采。很显然．要保持矿区生 产的高产、高效和可持续发展．也必须加强对急倾斜(大倾角)煤层开采岩层移动与 地表沉陷问题的研究。三是对急颊斜(大倾角)煤层开采岩层移动与地表沉陷问题
开采沉陷形成机理及其预测方法
开采沉陷形成机理及其预测方法 有用矿物被采出以后，开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，达到新的平衡。在此过程中，使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏(开裂、冒落等)，这种现象称为“开采沉陷”(Mining subsidence)。 有用矿物的开采可以是井工方法开采，也可以是露天方法开采；开采的有用矿物可以是层状的也可以是非层状的。本材料主要指的是层状有用矿物(特别是煤层)的井工开采，“开采沉陷”也是特指煤层地下开采后产生的开采沉陷。 岩体本身是一种非常复杂的介质，它不仅是出各种不同性质的岩层组成，而且还由于各种地质作用(如褶皱、断层、开裂、火成岩侵入、陷落柱等)而产生了大量的不连续面。岩体在受到各种不同开采方法的开采影响时，产生的开采沉陷是一个在时间和空间上都是非常复杂的过程。在时间上来说，在移动过程中，开采沉陷的形式和大小在不同的时间是不同的，也就是说，此时的开采沉陷是“动态的”；随着时间的推移，开采沉陷的形式和大小逐渐趋向于稳定，开采沉陷变成“静态的”或“最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较小、开采的矿物的埋藏深度较大，则开采沉陷波及的范围往往只局限于开采区域周围的岩体；若开采范围较大、开采矿物的埋藏深度较小，则开采沉陷波及的范围就会从岩体发展到地表，引起“地表移动”。由于人类的生产和生活活动大部分都是在地表进行，所以地表移动对人类的影响更为普遍。 第一节煤矿地下开采引起的地表移动与变形 一、地表移动的形式 所谓地表移动，是指采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表，使地表产生移动和变形，在地表沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动。开采引起的地表移动过程，受多种地质采矿因素的影响，因此，随开采深度、开采厚度、采煤方法及煤层产状等因素的不同，地表移动和破坏的形式也不完全相同。在采深和采厚的比值较大时，地表的移动和变形在空间和时间上是连续的、渐变的，具有明显的规律性。当采深和采厚的比值较小(一般小于30)或具有较大的地质构造时，地表的移动和变形在空间和时间上将是不连续的，移动和变形的分布没有严格的规律性，地表可能出现较大的裂缝或塌陷坑。地表移动和破坏的形式，
灾害地质学读书报告
灾害地质学读书报告 矿区地质灾害分析摘要:中国是世界上矿山地质灾害多发的国家之一。矿山地质灾害关系到国计民生,关系到社会的可持续发展,常见的矿山地质灾害包括矿井突水、瓦斯爆炸、采空区塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失等。对矿山地质灾害必须予以高度关注,矿山地质灾害的防治是项综合的系统工程。本文对矿区地质灾害发生原因，表现形式与防治等对简要分析。 关键字:地质灾害，原因，表现形式，防治 一、前言 能源、冶金、有色金属等矿产资源的开采和利用，对国民经济的发展具有巨大促进作用。但地下矿产资源的开发会引起开采沉陷，从而引发一系列地质灾害，必须采取措施对灾害进行防治。开采沉陷是指地下有用矿物采出后，开采区域周围岩体的原始应力状态受到破坏，应力重新分布以达到新的平衡，在此过程中，岩层和地表产生连续的移动变形和非连续的开裂、冒落等破坏现象[1]。 二、采矿引起地质灾害的原因 当开采面积达到一定范围之后，起始于采场附近岩体的移动 和破坏将扩展到地表，引起地表变形，导致位于移动岩体内的井巷、峒室等以及位于开采影响范围内地表的房屋、建筑物、水体、铁路和管线等改变其原有状态，甚至破坏，称之为采动损害[2]。矿区开采沉陷引起的损害是一种突发性地质灾害，其实质是地下开采空间扩大而引起的岩体内应力变化且向其周围介质传播扩散的结果。岩体本身是一种非常复杂的介质，它不仅是由各种不同性质的岩层组成，而且还由于褶皱、断层等各种地质作用而产生了大量的不连续面。在一定的地质采矿条件下，开采引起的岩体应力变化，并向采空区上方岩层至地表传播扩散，按形变程度不同，可分为冒落带、断裂带、离层带和弯曲带。这4种变形带的出现
矿山开采沉陷学答案整理 2
1．“三带”的定义? 答：冒落带是指用全部垮落法管理顶板时，回采工作面放顶后引起煤层直接顶板岩层产生破坏的范围。 裂缝带：在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层。弯曲带：又称整体移动带，位于裂缝带之上直至地表。 2.地表移动盆地边界的确定（此题答案不确定） 一、地表移动盆地边界的划分 地表移动盆地划分成如下三个边界： (一)移动盆地的最外边界 移动盆地最外边界是以地表移动和变形都为零的盆地边界点所固定的边界。这个边界由仪器观测确定。考虑到观测误差一般取下沉为10mm的点为边界点。所以，最外边界实际上是下沉为10mm的点圈定的边界。（图中ABCD） (二)移动盆地的危险移动边界 危险移动边界是以盆地内的地表移动与变形对建筑物有无危害而划分的边界。（图中A’B’C’D’） 不同结构的建筑机能承受最大变形的能力不一样，所以各种类型的建筑物都应有对应的临界变形值。在确定移动盆地内危险移动边界时，用相应建筑物的临界变形值圈定，会更接近于实际。 (三)移动盆地的裂缝边界 裂缝边界是根据移动盆地内最外侧的裂缝圈定的边界。 3.地表移动观测站设计内容有哪些？ 答：观测站设计包括便携设计说明书和绘制设计图两部分工作。 设计说明书应包括下列内容： 1)建立观测站的目的和任务 2)设站地区的地形、地物及地质采矿条件 3)观测站设计时所用的开采沉陷参数 4)观测线的位置及长度的确定，测点及控制点的数目、位置及其编号 5)工作测点和控制点的构造及其埋设方法 6)观测内容及所用仪器，与矿区控制网的联测方法，精度要求，联测的起始数据，定期观 测时间、方法及精度要求，有关地表采动影响的测定，编录方法。 7)经费估算：包括观测站所需材料、购地、人工等费用的预算 8)观测成果的整理方法与分析步骤，所需获得的成果 4.水平煤层(或沿煤层定向主颁)非充分采动时主断面内下沉曲线特征? 答：判别：水平煤层开采时的采动程度可用走向充分采动角φ3来判别。当用φ3 角作的两直线交于岩层内部而未及地表时，此时地表为非充分采动。 （一）下沉曲线 下沉曲线表示地表移动盆地内下沉的分布规律。设沿主断面方向为x轴，下沉曲线为W(x)=F(x) 在讨论分布规律时，先要确定下沉曲线上的三个特征点： 1．最大下沉点o：下沉值最大。在水平煤层开采时，在采区中央正上方。 2．盆地边界点A、B：据走向边界角δ0作边界点A、B，此处下沉值为零。 3．拐点E：拐点是指下沉曲线凹凸的分界点。拐点从理论上讲应位于工作面开采边界的正上方，但由于工作面边界附近的顶板并不切煤壁冒落或呈阶状弯曲，存在悬顶距，因此在四周没采情况下，拐点E不在工作面开采边界的正上方而是略偏向采空区一侧。在地表达充
开采沉陷计算过程说明
开采沉陷计算过程说明 一、数据准备 1．地形图数据 （1）AutoCAD图数据 首先将AutoCAD文件备份，然后在AutoCAD中将地形图中的等高线、高程点分别设置到图层上，并逐条等高线赋高程值，高程点赋高程值，然后将其它内容全部删除，处理完后另存为AutoCAD2000格式的dxf类型文件。 注意：一定要将不是等高线、高程点的内容删除，特别是块信息须全部删除，否则会引起读入数据不正确。 （2）扫描图矢量化数据 将扫描的地形图应用矢量化软件对等高线、高程点进行矢量化，并对所有等高线、高程点赋高程值，处理完后转换成AutoCAD2000格式的dxf类型文件。（3）文本格式数据文件 地形图数据一般包括三个数据文件：线数据文件、点数据文件、文字注记数据文件。 线数据文件格式： 序号曲线开闭标志(开=1;闭=2) 等高值线型颜色值点数n X1 Y1 ……Xn Yn。数据之间用空格隔开，一条等高线数据为一行，第二条等高线数据另起一行。例： 1 2 500.0 255 6 100.0 100.0 120.0 120.0 140.0 140.0 140.0 160.0 120.0 180.0 100.0 100.0 2 1 505.0 0 8 128.284271 100.0 134.142136 105.857864 154.142136 125.857864 174.142136 145.857864 194.142136 165.857864 214.142136 185.857864 234.142136 205.857864 254.142136 225.857864 …………… 64 1 515.0 0 4 100.0 976.812409 101.593796 978.406204 121.593796 998.406204 123.187591 1000.0 点数据格式: X坐标 Y坐标 Z坐标（高程值）。例： 99973.751000 86063.929000 1022.200000 98981.372000 86069.009000 897.800000 98699.407000 86035.140000 935.900000 98412.786000 86079.170000 1000.400000 98039.797000 86055.038000 943.100000 98181.626000 86245.978000 947.000000 98436.918000 86150.296000 984.100000 98430.991000 86331.499000 935.200000 98653.683000 86258.679000 891.900000 …………… 文字注记数据格式：
第七章 矿山开采沉陷预测
第七章矿山开采沉陷预测 开采沉陷预计：根据已知的地质采矿条件在开采之前预先算出地表可能产生的移动和变形叫开采沉陷预计 预计参数：指在预计函数中所用到的一系列数据 按预计方法的形式： ①剖面函数；②影响函数；③典型曲线 （一） （1）充分采动条件下地表最大下沉值 Wmax=qmcosα m——煤层法向开采厚度，mm；α——煤层的倾角；q}——充分采动条件下的下沉系数 影响最大下沉值的因素：1）采厚；2）岩性；3）倾角；4）开采方法及顶板管理方法；5）采空区尺寸大小；6）采动次数；7）采深等 （2）非充分采动条件下的最大下沉值 Wmax=qmcosα.k√n1n2 k——系数，取2~3 n1，n2——沿倾向和走向的充分采动程度系数 n1=D1/D01，n2=D2/D02 D1，D2分别是采空区沿倾向和走向的长度；D01，D02分别为地表达到充分采动时采空区的临界长度 当倾向和走向的充分采动程度系数n1，n2同时等于或大于1时，地表达到充分采动，计算时取n1=n21=1，否则为非充分采动 （二）最大水平移动值预测 在充分采动或接近充分采动条件下，最大水平移动： （1）走向方向 Umax =bWmax Umax——最大水平移动；b——水平移动系数，b=0.2~0.3 （2）倾向方向 Umax= bαWmax 表土层较薄时：bα=b+0.7cotθ 表土层较厚时：bα=b+0.7（tanɑ-h/（H0-h）），其中H0——平均开采深度；θ开采影响传播角；h——表土层厚度 ，P=0 概率积分法 作为开采沉陷的研究主体——岩层可以用两种完全不用的介质模型来模拟：一种是连续介质模型，另一种是非连续介质模型 基本假定： （1）岩体是各向同性的、均质的、不连续介质，开采引起的各方向移动与方向无关（等影响原理）：
GPS与InSAR数据融合在矿山开采沉陷形变监测中的应用探讨
第32卷第1期 2007年1月 测绘科学 Science of Surveying and M app ing Vol 132No 11 Jan 1 作者简介:独知行(1965Ο ),男,江苏沛县人,博士,教授,博士生导师,主要从事GPS 理论与应用、空间数据的物理解释、I nS AR 、变形监测与分析等方向的研究。E Οmail:zhixingdu65@1631com 收稿日期:2006Ο04Ο13 基金项目:青岛市自然科学基金(04Ο2ΟJZ Ο101);基础地理信息与数字化 山东省重点实验室基金(S D040214) GPS 与I nSAR 数据融合在矿山开采 沉陷形变监测中的应用探讨 独知行① ,阳凡林① ,刘国林① ,温兴水 ② (①山东科技大学地球信息科学与工程学院,山东青岛 266510;②山东肥城矿业集团公司,山东肥城 271601) 【摘 要】GPS 与I nS AR 数据融合具有重要的研究意义,本文分析了传统测量方法在矿山开采沉陷形变监测中的 不足,讨论了GPS 与I nS AR 数据融合的技术优势及其在I nS AR 相位解缠算法、水汽模型和大气层延迟误差改正模型、时间域与空间域的融合模型和算法等方面研究内容,提出了GPS 与I nS AR 数据融合的研究特点与具体方法,并给出了比较详细的研究方案。【关键词】GPS;I nS AR;数据融合;矿山开采沉陷;相位解缠;大气层延迟模型【中图分类号】TP196;P258 【文献标识码】A 【文章编号】1009Ο2307(2007)01Ο0055Ο03 1 引言 矿山大面积的开采在地表出现了地面形变和地面沉降,其影响范围可达几十到几百k m 2,由此引起的地形和水文的变化在相当大的程度上破坏了耕地、建筑物及其他基础设施。长期以来,人们一直致力于因开采所产生的破坏的研究与治理[1,2]。 矿山开采造成的地面沉降一直是矿山工作者关注的热点。在相当长的一段时间里,矿山开采地面沉降监测的手段和方法并未有较大变革。传统监测手段和方法的有效性被广泛重视和利用,但其在应用过程中暴露出的不足显而易见,归结为:①观测过程长,所用经费高;②观测标志的保存与维护比较困难;③获取数据为离散点形变信息,难以反映连续形变规律。I nS AR 是极具潜力的空间对地观测新技术,其高分辨率和连续空间覆盖特征是已有对地监测方法如GPS,VLB I 和S LR 等所不具备的,它在沉降监测方面所表现出的优势已被多个范例所验证[3]。因此,利用I nS AR 技术开展矿山开采沉陷形变监测的研究具有重要的应用价值。目前,该方面的研究成果在国际上并不多见,在我国尚处于起步阶段。GPS 是一门较为成熟的技术,在许多领域得到了有效应用,其与I nS AR 技术具有较强的互补性,将GPS 和I nS AR 技术融合可以获得更高精度和更有效的成果[4]。鉴于我国矿山开采造成地面沉降的性质和特点,开展GPS 与I nS AR 数据融合的研究并加以应用,将具有较好的针对性和重要的研究意义。 本文针对该方向研究的技术优势、研究特点和研究方案做一阐述和探讨。 2 数据融合的技术优势 合成孔径雷达干涉(Synthetic Aperture Radar I nterfer ome 2 try,简称I nS AR )是新近发展起来的空间遥感技术,机载或星载合成孔径雷达通过微波对地球表面主动成像,记录地面分辨元的雷达后向散射强度信息和与斜距有关的相位信息。对覆盖同一地区的2幅雷达图像的联合处理可以提取出相位差图(即干涉图),建立数字高程模型(DE M );三幅或三幅以上雷达图像的二次差分干涉相位图被用来提取地球表面形变信息,如地震形变、火山运动、冰川漂移、地面下沉以及山体滑坡等,观测精度可以达到c m 级甚至mm 级的量级,这是一种扩展的I nS AR 称为差分干涉(简称D ΟI nS AR )。它具有比GPS 更高的垂直形变观测精度、采样密度高(100m 之内)、空间延续性好、非接触性和无需建立地面接收站等优点,被认为是前所未有极具潜力的空间对地观测新技术[4,5]。 I nS AR 作为一种空间对地监测手段,它的数据质量主要受到S AR 卫星轨道误差、系统热噪声去相关、多普勒质心去相关、空间基线去相关、地面散射去相关、时变去相关、大气层延迟误差、地形畸变、数据处理过程噪声等因素影响,在这些方面不同S AR 卫星存在不同程度的表现,不同原因产生不同的结果。为此,可以采用不同的方法或模型减弱或消除这些影响。利用获得的精密星历可以减少卫星轨道误差,如ERS Ο1和ERS Ο2卫星从荷兰D elft 大学空间对地观测研究组(D EOS )获取精密星历减小轨道误差[6Ο8];通过信噪比值(S NR )来确定系统热噪声对相位的影响是一个很好的办法,得到普遍应用[9Ο12];多普勒去相关一般可以通过方位向滤波消除,地面散射去相关利用散射去相关对地面变形量影响的关系式加以确定[4,9Ο14],依据基线长度选择合适的干涉像对可以消除基线去相关的影响;I nS AR 时间序列数据库方法和永久性散射方法是削弱时变去相关影响所采用的两种新方法[15,16];减弱大气层延迟误差主要采用的方法包括利用InS AR 图像建立水汽模型对I nS AR 数据进行改正[14,17Ο22]。随着研究和应用的深入,对于影响I nS AR 数据质量的众多误差项的处理还将会有很好的发展和改进。但InS AR 仍具有自身难以克服的诸多问题,如大气层延迟、卫星轨道误差、地表状况和时变去相关性及时间分辨率等影响,迫切需要其他对地观测技术的参与[23Ο29]。 GPS 是一种高精度的对地观测技术,能较精确地确定电离层、对流层参数,具有非常好的定位精度和时间分辨率。比较InS AR 与GPS 两种技术,其互补性主要表现为:①GPS 定位精度高,定位精度已达10-8～10-9,但是其空间分辨率较低,GPS 基线长度需要几至几百km ,而I nS AR 提供的是整个区域面上的连续信息;②
《矿山开采沉陷学》复习题
《矿山开采沉陷学》复习题 一、名词解释 1.地表移动盆地主断面：地表移动盆地内通过最大下沉点（或者说移动盆地的中心）所作的沿煤层走向的垂直断面。 2.临界开采面积： 地表到充分采动时的采空区面积。 3.防砂安全煤岩柱：在松散弱含水层底界面至煤层开采上限之间为防止流砂溃入井下而保留的煤和岩层块段。 4.垮落带（冒落带）：用全部垮落法管理顶板时，回采工作面放顶后引起煤层直接顶板岩层产生破坏的范围。 5.移动角：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。 6.地表移动起动距：地表开始移动时工作面的推进距离。 7.半无陷开采：工作面煤壁一侧的煤层未被采动，而另一侧的煤层全部采空的开采情况。 8. 超前影响角：将工作面前方地表开始移动（即下沉10mm ）的点与当时工作面的连续，此连线与水平线在煤柱一侧的夹角。 二、填空题 三、简答题 1.什么是开采沉陷预计，其目的是什么？ （1）对一个计划进行的开采，在开采进行以前，根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的岩层和（或）地表的移动和变形工作，称为开采沉陷预计。（2）开采沉陷预计对开采沉陷理论的研究和生产实践都有重要意义。①在理论研究生的作用在于，利用预计的结果可以定量地研究受开采影响的岩层与地表移动在时间上和空间上的分布规律。②对指导建筑物下、铁路下、水体下的开采实践具有重要的作用。在建筑物下开采时，预计所得的结果常被用来判断建筑物是否受开采影响和受开采影响的程度，作为受影响建筑物进行维修、加固，或就地重建，或采取地下开采措施的依据；在铁路下采煤时，可以根据预计的结果判断铁路下开采的可能性，估算铁路维修工作量和材料用量，安排维修计划；在水体下采煤时，预计结果被用来判断矿井受水患威胁的程度以及研究开采对受影响的堤坝等水工建筑物的破坏和影响的程度，一边进行必要的维修和保护。 2.岩层移动稳定后，覆岩采入影响分为哪几个带？各影响带的主要特征是什么？ （1）岩层移动稳定后覆岩采动影响分垮落带、断裂带和弯曲带。（2）各影响带的主要特征如下，垮落带：岩层破碎成块状堆积在采空区内；分规则垮落带和不规则垮落带，不规则垮落带岩层失去层位，堆积杂乱无章。规则垮落带岩层破碎垮落后基本保持原有层位；岩层垮落后具有碎胀性；垮落带岩层在覆岩长期自重应力作用下，空隙逐步压实，具有密实性；垮落带高度与煤层采出厚度、岩石碎胀系数和煤层倾角等因素有关；垮落带形态主要取决于煤层倾角。断裂带：产生垂直于岩层层面和平行于岩层层面的裂缝或断裂；从导水性能上，可分为严重断裂、一般断裂和微笑开裂三部分；断裂带高度与煤层采出厚度、岩石碎胀系数和煤层倾角等因素有关；断裂带形态与垮落带形态相似。弯曲带：岩层只产生法向弯曲，一般不会出现裂缝；岩层保持层状结构和整体移动，连续性好，导水性差；弯曲带高度取决于开采深度。 3.影响地表移动盆地分布规律的地质采矿因素有哪些？ 地质因素：(1)地表地势情况。(2)地质构造。(3)地层岩性。(4)松散层厚度与性质。采矿因素：(1)煤层角。(2)煤层采厚。(3)开采深度。(4)采区尺寸。(5)开采方法。 4.采矿引起开采空间周围岩层移动的主要形式有哪些？每种移动形式具备的条件是什么？ （1）弯曲：当地下煤层采出后，上覆岩层中的各个分层，从直接顶板开始沿层理面的法线方向，依次向采区方向弯曲，直到地表。（2）岩层的垮落（或称冒落）：采区煤层采出后，直接顶板岩层弯曲而产生拉伸变形，拉伸变形超过岩石的允许抗拉强度。（3）煤的挤出（又称片帮）：煤层采出后，采空区顶板岩层内出现悬空，其压力便转移到煤壁（或煤柱）上，增加煤壁承受的压力，形成增压区，并且煤壁上有附加荷载的作用。（4）岩石沿层面的滑移：倾斜煤层中，岩石的自重力方向与岩层的层理面不垂直。（5）垮落岩石的下滑（或滚动）：煤层采出后，采空区为冒落岩块所填充。当煤层倾角较大，而且开采是自上而下顺序进行，下山部分煤层继续开采而形成新的采空区。（6）底板岩层的隆起：煤层地板岩石很软且倾角较大，在煤层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压。 四、计算题 某矿计划村庄下采煤，压煤工作面属于水平煤层，工作面开采深度m m 140=，采厚m l 2=，坡面走向长m D 10003=，
开采沉陷1
1.开采沉陷：有用矿物被开采出来后，开采区域周围岩体的原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，达到新的平衡，在此过程中，岩层和地表产生连续的移动变形和非连续的破坏，这种现象称为开采沉陷。 2.三下采煤：建筑物，铁路，水体下采煤的合称。 3.岩层移动的形式：弯曲，垮落，煤的挤出，岩层沿层面滑移，垮落岩石下滑，底板岩层隆起。 4.上三带：跨落带，断链带，弯曲带。 下三带：地板采动导水破坏带，地板阻水带，地板承压水导升带。 5.跨落带：是指由采煤引起的上覆岩层破裂并向采空区跨落得岩层 范围。 特点：①垮落带县有分层性，它分为不规则垮落和规则垮落两部分。在下部不规则垮落部分，岩层完全失去其原有层位， 在靠近煤层附近，岩石破碎，堆积紊乱。规则的垮落部分， 垮落岩层基本保持其原有层位，处于不规则垮落部分之 上。 ②垮落带岩石具有一定的碎胀性，垮落岩块间的空隙较 大，有利于水、砂、泥土通过。垮落后岩石体积大于垮落 前岩石体积。 ③垮落岩石具有可压缩性,垮落岩块间的空隙随着时间的 推移和工作面的推进在一定程度上可以压实，一般时间越
长，压实性越好，但永远恢复不到垮落前原岩体的体积。 ④垮落带的高度取决于采出厚度和上覆岩石的碎胀系数。 通常为采出厚度的3~5倍。薄煤层开采时垮落带高度较 小，一般为采出厚度的1.7倍。顶板岩石坚硬时垮落带高 度为采出厚度的5~6倍；顶板为软岩时，垮落带高度为采 出厚度的2~4倍。。 6.断裂带：是指在跨落带上方的岩层产生断裂或裂缝，但保持其原 有层状的岩层范围。 特点：不仅发生垂直于层理面的断裂或裂缝，而且产生顺层理面的离层裂缝。 7.弯曲带：是指断裂带上方直至地表产生弯曲下沉的岩层范围。 特点：1.弯曲带内岩层在自重力的作用下产生沿层面法方向弯曲，在水平方向受双向压缩，压实程度较好，具有良好 的隔水性； 2.弯曲带内岩层的移动过程是连续有规律的，保持其 整体性和层状结构，不存在或极少存在采动裂缝； 3.弯曲带的高度主要受开采深度的影响。 8.地板踩动导水破坏带：是指煤层底板岩层受采动影响而产生导水裂 缝的岩层范围，其深度为自煤层底板至采动 导水裂缝最深处的发现距离。 9.地板阻水带：是指矿层底板采动导水破坏带以下，底部含水体或 底板承压水导升带以上的隔水层在底部含水体的水