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有关采场上覆岩层活动规律的假说

有关采场上覆岩层活动规律的假说

立志当早,存高远

有关采场上覆岩层活动规律的假说

自从采用长壁工作面开采以来,上覆岩层中是否存在着大结构,以及此结构是什么形式,一直是采矿科学研究的重要课题。

是什么形式,一直是采矿科学研究的重要课题。

1.压力拱假说

它是由德国人哈克和吉里策尔于1928 年提出的。

该假说认为:

长壁采煤工作面自开切眼起就形成压力拱,此后,拱随着工作面的推进而扩大,直至拱顶达到地表为止。

在工作面前后煤体中形成的前拱脚a,后方跨落岩石则形成后拱脚b,a、b 均为应力增高区,工作面则处于应力降低区,支架承受的载荷仅为上覆压力拱内的岩石重量。

优点:能解释围岩卸载的原因;

缺点:未能说明岩层变形、移动和破坏的发展过程以及支架与围岩的相互关系。

2.悬臂梁假说

它是德国的施托克于1916 年提出的。

该假说认为:

工作面和采空区上方的顶板可视为梁,它一端固定于岩体内,另一端则处于悬伸状态,当悬伸长度很大时,发生有规律的周期性折断,从而引起周期来压,靠近煤壁处顶板下沉量最小,表现的顶板压力也小。

3.预成裂隙假说

由比利时学者A-拉巴斯于1850 年提出的。

岩层及地表移动的各种参数

岩层及地表移动的各种参数(08-12-2修订) 通过地表移动观测确定地表移动参数: 边界角:在充分采动或接近充分采动条件下,地表移动盆地主断面上盆地边界点(下沉值为10mm)至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。考虑松散层时,还要根据松散层移动角确定。 移动角:在充分采动或接近充分采动条件下,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。考虑松散层时,还要根据松散层移动角确定。 三个临界变形值为:倾斜变形3mm/m;水平变形2mm/m;曲率变形0.2mm/m2。 裂缝角:在充分采动或接近充分采动条件下,地表移动盆地内最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。 充分采动角:在充分采动条件下,地表移动盆地平地边缘点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。 以上各角又都分为上山、下山和走向三角。 最大下沉角:非充分采动时,地表移动盆地中心区的最大下沉点至采空区中心点的连线与水平线在下山方向的夹角。充分采动

时,在松散层不厚情况下,可依据上下山充分采动角作两直线,其交点至采空区中点连线与水平线在下山一侧的夹角。 开采影响传播角:充分采动时,倾向主断面上地表最大下沉值与该点水平移动值的比值的反正切值。 关于最大下沉角和开采影响传播角,有些书和文章不加区分,其实从以上《规程》中的定义来看,一个通过作图得到,一个通过计算得到,二者从数值上是很可能不同的。 地表移动计算参数: 下沉系数:充分采动时,地表最大下沉值与煤层法线采厚在铅垂方向投影长度的比值。 水平移动系数:充分采动时,走向主断面上地表最大水平移动值与地表最大下沉值的比值。 主要影响角正切:走向主断面上走向边界采深与其主要影响半径之比。在概率积分法预计时,不用边界角、移动角和裂缝角作为预计参数而一般采用主要影响角正切作为预计参数。 注意:主要影响角与下山移动角是不同的概念。 拐点偏距:下沉曲线的几何拐点与煤壁在水平方向上的偏离距离(偏向采空区)。 对于以上计算参数,《规程》给出了根据地表移动观测站数据计算的方法。对于缺少实际观测资料的矿区,可采用覆岩综合评价系数P及地质、开采技术条件来确定地表移动计算参数(见《规程》)。《规程》还给出了煤层群条件下,如果下层煤开采的影

第5章+回采工作面上覆岩层活动规律及其分析

第五章 回采工作面上覆岩层活动规律及其分析 5.1 概述 在煤层或矿床开采过程中,一般把直接进行采煤或开采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称为采场。 顶板:位于煤层之上的岩层称为顶板。分为: (1)直接顶(immediate roof ):直接顶位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层;通常由具有一定稳定性且易于随工作面回柱放顶而垮落的页岩或砂页岩等岩层组成。也有人认为采空区冒落带内的岩层统属于直接顶。 (2)伪顶(false roof ):直接顶与煤层间厚度小于0.5m 极易垮落的软弱岩层,它随采随冒。 (3)老顶(基本顶,main roof ):直接顶上方(有时直接位于煤层之上)的厚而坚硬的岩层。一般由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层组成。也有人认为冒落带以上的裂隙带岩层统属老顶。 底板:位于煤层以下的岩层。 直接底:直接位于煤层之下的岩层。 工作面回采过程中,必须对回采工作面进行支护,保证工作面有足够的作用空间和形态。同时对采空区要进行处理,目前对采空区的处理方法主要有以下几种。 其中全部垮落法具有回采率高、成本低、简单的优点,在条件适宜时,尽量采用这种方法。 采用全部垮落法时,随着工作面推进,回采工作面空间形状变化见下图。 老顶 底板 直接顶 煤层 伪顶 直接底

在煤体内形成回采空间,其上方的岩体部分重量则有支架承担,同时前方煤壁和采空区冒落的矸石也要承担部分压力。有时由于上位岩层的变化对支架也会产生压力。将这些原因对支架产生的压力常称为顶板压力或矿山压力。 回采空间或巷道上方岩层中未破坏部分或未产生剧烈变形部分,或虽然岩层已破断但仍能整齐排列的部分,有时能形成岩体内的大“结构”。这种大结构能够承担上覆岩层重量,从而对巷道及回采空间起保护作用。根据实际测定,回采工作面支架所承受的力仅为上覆岩层的百分之几。但当工作空间维护的时间较长时,有时由于岩体内所受的力超过了其弹性极限,或由于煤岩的蠕变特性,则使围岩不易形成稳定性结构。这种现象在巷道中极易出现,从而导致巷道围岩的“挤、压、臌”现象。对于回采工作空间,尤其是工作面推进较快时,这种时间影响因素就会变得次要,上覆岩层极易形成大“结构”。 5.2 老顶岩层的稳定性 5.2.1老顶岩层的梁式平衡 当工作面自开切眼推进一段距离后,直接顶悬露达到一定跨度,采空区进行初次放顶,直接顶开始垮落,此时直接顶的跨距称为初次垮落距,初次垮落距的大小与直接顶岩层强度、分层厚度、直接顶内节理裂隙的发育程度有关。 岩层破碎后,体积将产生膨胀,破碎膨胀后的体积与破碎前的体积之比称为碎胀系数。岩石破碎后,在其自重及外载作用下,渐趋压实,碎胀系数变小,压 K。 实后的体积与原体积之比称为残余碎胀系数' p

第一章 开采引起的岩层与地表移动

第一章开采引起的岩层与地表移动 煤矿开采的三性特殊性、艰巨性和困难性; 特殊困难条件下的开采 三下一上(建筑物下、铁路下、水体下和承压水上);有冲击地压危险的煤层;有煤与瓦斯突出危险的煤层;三软煤层;深部;边角煤;极薄煤层。 采用特殊开采工艺方式 短壁开采;充填采煤;上行开采;水力采煤;煤与煤层气共采;煤的地下气化 1、下沉及变化规律 主断面内地表移动向量的铅直分量,用W表示。坐标O点:最大下沉值处的地表点W坐标轴向下为正,单位为mmx坐标轴向右为正,单位为mW=W(x)最大下沉值在盆地中央,Wo=W5; x增加,W由零增加到最大,而后又趋于零W(-x)=W(x);边界点由d0决定;下沉曲线凹凸分界的拐点处,下沉值约为最大值的一半 2、倾斜 倾斜是指地表单位长度内下沉的变化,用i表示单位为mm/m,i坐标轴向下为正 倾斜是地表下沉的一阶导数,i(x) 正负号的决定:① i=tga 下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,倾斜为正; 下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时倾斜为负。 倾斜的正负号的物理意义;垂直于地表下沉曲线的杆状物倾倒的趋向与x轴正向相同时,倾斜为正;杆状物倾倒的趋向与x 轴负向相同时倾斜为负。 3、水平移动 水平移动-地表移动向量的水平分量,用U表示,单位为mm,U=U(x),有两组方向不同的水平移动

规定:正值的水平移动与x轴的正方向一致 负值的水平移动与x轴的负方向一致 水平移动U(x)和倾斜i(x)的变化趋势同步他们之间相差一个有单位的比例系数B 4、曲率 地表单位长度内倾斜的变化,用K表示,单位为mm/m2或 10-3/m。 曲率坐标轴向上为正 . 正负号 倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,曲率为正; 倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时曲率为负。 曲率正负号的物理意义 ; 正曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向凸起或在煤层方向下凹.负曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向下凹或在煤层方向凸起 5、水平变形 水平变形—单位长度上水平移动的变化 用 e 表示,坐标向上为正,单位:mm/m 正负号 用tga,水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,曲率为正; 水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时曲率为负。 水平变形正负号的物理意义 . 水平变形正值的物理意义为地表受拉伸变形,负值的物理意义为地表受压缩变形。 水平变形的变化规律 两个相等的正极值和两个相等的负极值 正极值为最大拉伸值,位于边界点和拐点之间; 负极值为最大压缩值,位于两个拐点之间; 盆地边界点、拐点和中点处水平变形为零;

上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系

第三章上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系 采场矿山压力研究的基本任务,一是为回采工作面顶板控制服务,解决顶板控制方案及支护选型计算等方面的问题,二是为回采工作面周围巷道矿山压力控制服务,解决巷道布置和维护方面的问题。 除直接顶外,其它岩层的运动很难在井下直接看到,但是可以通过回采工作面和采场周围巷道中比较容易观测到的顶底板位移和支架承载等压力显现,根据矿压显现,可以推断矿山压力的分布、上覆岩层运动,为采场矿山压力控制设计提供基础。因此,“上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系”是“反演”和“正演”岩层运动及其运动结果的理论基础。 第一节矿山压力与矿山压力显现[2] 正确地建立“矿山压力”及“矿山压力显现”的基本概念,弄清它们之间的联系及区别,是正确进行矿山压力控制研究和实践的基础。 一、矿山压力 在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤(或岩)层的“采动”。采动后在煤(或岩)层中形成的空间称为“采动空间”。采动空间周围岩体(包括顶板、底板及两帮的岩层),统称为“围岩”。 煤及岩层采动前,一般都在覆盖重力、构造运动作用力等作用下,处于三向受力的原始平衡状态。煤及岩层采动后,由于支承条件的改变,其原始平衡即遭破坏,各岩层边界上的作用力及分布在各点的应力(包括大小及方向)随之改变。采动后重新分布于围岩各个层面边界上的力及岩层中各点的应力将促使该部分岩体产生变形或遭到破坏,从而向已采空间运动。采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中的这种促使围岩向已采空间运动的力(采动后促使围岩运动的力),称为矿山压力。 二、矿山压力显现 (一)矿山压力显现的概念 采动后,在矿山压力的作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象,称为“矿山压力显现”。 (二)矿山压力与矿山压力显现间的关系[2] 研究与实践充分证明,矿山压力的存在是客观的、绝对的,它存在于采动空间的周围岩体中。但矿山压力显现则是相对的、有条件的,它是矿山压力作用的结果。然而围岩中有

3采煤工作面上覆岩层移动规律讲解

第三章采煤工作面上覆岩层移动规律 第一节概述 一、煤层顶底板岩层的构成 煤层处于各种岩层的包围之中。处于煤层之上的岩层称为煤层的顶扳;处于煤层之下的岩层称为煤层的底板。 根据顶、底板岩层离煤层的距离及对开采工作的影响程度不同,煤层的顶、底板岩层可分为: (l)伪顶。紧贴在煤层之上,极易垮落的薄岩层称为伪顶。通常由炭质页岩等软弱岩层组成,厚度一般小于0.5m,随采随冒。 (2)直接顶。位于伪顶或煤层之上,具有一定的稳定性,移架或回柱后能自行垮落的岩层称为直接顶。通常由泥质页岩、页岩、砂质页岩等不稳定岩层组成,具有随回柱放顶而垮落的特征。直接顶的厚度一般相当于冒落带内的岩层的厚度。 (3)老顶。位于直接顶或煤层之上坚硬而难垮落的岩层称为老顶。常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等坚硬岩石组成。 (4)直接底。直接位于煤层下面的岩层。如为较坚硬的岩石时,可作为采煤工作面支柱的良好支座;如为泥质页岩等松软岩层时,则常造成底臌和支柱插入底板等现象。 二、采煤工作面上覆岩层移动及其破坏 在采用长壁采煤法时,随着采工作面的不断向前推进,暴露出来的上覆岩层在矿山压力的作用下,将产生变形、移动和破坏。根据破坏状态不同,上覆岩层可划分为三个带(图3-l)。 冒落带。指采用全部垮落法管理顶板时,采煤工作面放顶后引起的煤层直接顶的破坏范围(图3-l,Ⅰ)。该部分岩层在采空区内已经垮落,而且越靠近煤层的岩石就越紊乱、破碎。在采煤工作面内这部分岩层由支架暂时支撑。 裂隙带。指位于冒落带之上、弯曲带之下的岩层。这部分岩层的特点是岩层产生垂直于层面的裂缝或断开,但仍能整齐排列(图3-l,Ⅱ)。 弯曲下沉带。一般是指位于裂隙带之上的岩层,向上可发展到地表。此带内

采场顶板活动规律.

第4章 采场顶板活动规律 1、如何理解矿山压力和矿山压力显现的关系? 2、什么是直接顶,伪项和老顶,它们之间有何不同? 3、简述采场上覆岩层活动规律主要假说及其评价。 4、采空区处理方法主要有哪几种?对于难冒落并易发生大面来压的顶板,采空区应采取什么处理方法? 5、某回采工作面采高为3.5m ,直接顶为砂质页岩,其碎胀系数K p =1.4,直接顶冒落的厚度∑h=8m ,直接顶冒落后,破碎矸石最上部距老顶岩层的距离是多少? 6、简述直接顶初次垮落前易离层的原因。 7、在目前针对老顶断裂形式的研究中,一般有哪几种理论? 8、试分析老顶达到极限跨距时,以剪切断裂为主还是以弯曲断裂为主? 9、有一缓斜煤层,其顶板由四岩层组成,各岩层的数据如下表,如采用刀柱法处理采空区,刀柱间的距离应该是多少? 10、某回采工作面直接顶冒落后不能充满采空区,老顶岩层厚度h=3m ,其容重γ=24.5kN/m 3,在初次来压前老顶的跨距L=20m ,这时,此老顶已和上部岩层离层,试问,此时老顶中的最大拉应力发生在何处,其数值是多少? 11、采场上覆岩层结构失稳的基本形式有哪些? 12、简述采场上覆岩层所形成结构的失稳条件。 13、怎样理解长壁工作面顶板在初次来压前的“拱“或“梁”式结构? 14、某一缓斜煤层顶板为中砂岩,岩层厚度h =4m 抗拉强度R T =14000kPa ,作用在岩层上的载荷q=190kN /m 2,求其极限跨距L T ,设 0,8.0tan ==θ?,计算说明当岩层达到极限跨距时,能否形成三铰拱式平衡? 15、老顶破断时在岩体内将引起什么性质的扰动?其特点是什么?有何实际意义?

矿山地表及岩层移动观测

矿山地表及岩层移动观测 为了保护井巷、建筑物、水体、铁路等免受开采的有害影响,合理提高煤炭资源回收率,并为留设保护煤柱提供技术资料,新建矿井应开展地表及岩层的移动观测工作。 地表及岩层的移动观测工作设置的各种观测站必须编写岩移观测方案,并报请集团公司地质勘测处审批。观测站设计由文字说明和图纸两部分组成。文字部分包括观测站设计书。图纸包括井上、下对照图(包括观测线和观测点的位置)、观测线剖面图(包括观测线长度的确定)、岩层柱状图、观测点的构造图等。 矿区设置观测站时应统一规划,并选择在有代表性的地方设置。地表移动观测站位置的选择,应遵循由简单到复杂的原则,初次建立地表移动观测站的位置应满足:煤层走向、倾角及厚度均稳定,地势平坦,无大断层,单煤层开采,四周无采空区。 地表移动观测站一般可设走向观测线和倾斜观测线各 一条,设在移动盆地的主断面位置。如回采工作面的走向长度大于1.4H0+50m(式中H0为平均开采深度),亦可设置两条倾斜观测线,但至少应相距50m,并且应距开切眼或停采线0.7H以上。 观测点间距离应根据开采深度按下表21确定。

表21 矿山企业应根据矿区地面控制网,按5″级导线(网) 精度要求建立岩移观测控制网。各控制点和观测点的高程测量应组成水准网,按三等水准测量的要求进行观测。 控制点和观测点的设置应符合下列要求: (一)埋设的控制点和观测点必须用全站仪按设计标定,并应尽可能使观测点中心位于控制点连线的方向上; (二)在非冻土地区,测点的埋设深度应不小于0.6m。在冻土地区,测点的底面一般应在冻结线0.5m以下。测点可采用浇注式或混凝土预制件; (三)当地表至冻结线下0.5m内有含水层时,一般应采用钢管式测点; (四)埋设的测点应便于观测和保存。如预计地表下沉后测点可能被水淹没,则点的结构应便于加高; (五)在一般情况下,倾斜观测线上观测点编号应自下山向上山方向顺序增加,走向观测线上观测点编号应按工作面推进方向顺序增加。 在观测站各点埋设10-15天后,即可进行观测。首先应

上覆岩层结构及运动规律

1.2. 2上覆岩层结构及运动规律研究现状 自采用长壁开采技术以来,回采工作面上覆岩层的结构及运动规律一直是采矿学科研究的核心问题之一。许多学者结合现场实测,通过理论分析、实验室模拟和数值分析等方法研究了上覆岩层的结构及运动规律,提出了许多有价值的理论和围岩控制技术。由于地质条件的差异较大、研究人员切入点的不同,形成了许多的假说和理论体系。这些研究成果都以不同方式回答了上覆岩层结构的形式问题,用以解释采场各种矿山压力现象,因此,这些假说和理论研究成果对岩层控制都具有一定的指导意义。 1916年德国的K. Stock提出悬臂梁假说,假说认为:工作面和采空区上方的顶板可被视为梁,它是一端固定于岩体内,另一端则处于悬升状态,当顶板由几个岩层组成时,形成组合悬臂梁,弯曲下沉后,受已垮落岩石的支撑,当组合悬臂梁的悬臂长度达到某个极限时,发生有规律的周期性折断,从而引起周期来压。此假说可以很好地解释工作面顶板下沉量和支架载荷随煤壁由近及远逐渐增大,同时还可以解释工作面的周期来压现象。该假说不足之处是计算的顶板下沉量和支架载荷与实际相差较大。 1928年,德国人哈克(w. Hack)和吉果策尔(G. Gilicer)提出了压力拱假说,假说认为:长壁工作面自开切眼起形成了压力拱,前拱脚位于煤壁前方,后拱脚位于采空区,在拱脚处形成应力增高区,拱内为应力降低区。压力拱随着工作面的推进而向前移动。压力拱假说能很好的解释围岩的卸载过程和原因,但不能解释上覆岩层的运动、变形

和破坏过程。 原苏联的r. H.库兹涅佐夫于1950--1954年提出了铰接岩块假说。此假说认为:上覆岩层的破坏可分为垮落带和规则移动带。垮落带又可分为整齐排列的上部分和杂乱无章的下部分,并且垮落带无水平方向有规律的挤压力。岩块之间相互铰合形成了一个多环节的铰链,并且有规则地在采空区上方逐渐下沉。该假说认为:工作面支架处于“给定载荷状态”和“给定变形状态”两种工作状态。所谓“给定载荷状态”就是当规则移动带下部岩层变形较小且未折断时,垮落带岩层和规则移动带可能发生离层,支架承受折断的垮落带岩层的全部重量的状态;所谓“给定变形状态”就是当直接顶受基本顶影响折断时,随着岩块的下沉支架所受的载荷和变形逐渐增大,直至岩块受到已垮落岩石的支承达到平衡为止,支架所的处的状态。该假说的不足之处是缺乏岩块间的力学分析。 50年代比利时学者A.拉巴斯提出了预成裂隙假说,该假说认为:回采工作面上覆岩层的连续性遭到破坏而成为非连续体,在工作面周围出现了应力降低区,应力增加区和采动影响区。随着工作面推进,三个区域相应的向前推移。由于上覆岩层内存在着各种裂隙,使岩体的变形类似于塑性体,这些岩石处于相互挤紧的状态形成了类似梁的平衡。在自重和上覆岩层作用下发生假塑性弯曲,当下部岩层下沉量大于上部岩层时便出现了离层。 70-80年代初,钱鸣高院士提出了岩体结构的“砌体梁”力学模型。该模型认为:回采工作面上覆岩层形成了垮落带、规则移动带、

采场顶板控制及其检测技术实用版

YF-ED-J9125 可按资料类型定义编号 采场顶板控制及其检测技 术实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. (示范文稿) 二零XX年XX月XX日

采场顶板控制及其检测技术实用 版 提示:该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密,并有很强可操作性的计划,在进行中紧扣进度,实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改,请根据实际需要调整使用。 岩层:由同一岩性组成的基本均一的受两 个平行或近于平行界面所限制的层状岩石。 分层:分层是指同一岩性的整体岩层或同 一岩性较厚岩层中的一部分或由下“硬”上 “软”不同岩性组成的岩层组。 老顶:厚度大于1.5m~2m、较坚硬的岩层 直接顶:厚度小于1.5m~2m、较软弱、下面 又无老顶的岩层 伪顶:煤层与老顶或直接顶之间厚度小于 0.5m随采随冒的软弱岩层

碎胀性:掩饰破碎后的体积比整体状态下的大、碎胀系数:破碎后体积与整体之比软化性:岩石浸水后强度降低软化系数:水饱和与干燥试件单向抗压强度比 裂隙带:位于冒落带上方,以产生裂隙为主要特征的那部分岩层。 冒落带:直接位于煤层上方发生冒落的那部分岩层。 假说:压力拱假说,悬臂梁假说,铰接岩块假说,预成裂隙假说,砌体梁假说 砌体梁结构:采场上覆岩层的岩体结构骨架是覆岩中的坚硬岩层,可将上覆岩层划分为若干组,每组以坚硬岩层为底层,其上部的软弱岩层可视为直接作用于骨架上的载荷 工作阻力:支柱受顶板压力作用所反映出

第六章 采场岩层移动与控制

1、充分采动的概念防治煤矿开采引起地表沉陷的主要措施有哪些? 什么是充分采动?防治煤矿开采引起地表沉陷的主要措施有哪些? 充分采动:当采空区尺寸(长度和宽度)相当大时,地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值,不再随开采范围扩大而增加,此时的采动称为充分采动。 1、留煤柱开采。 1)部分开采。 (1)条带开采。沿煤层走向或倾向,将开采区域划分为若干个宽度相等或不等的条带,开采一条,保留一条,利用留下的煤柱支撑顶板,以达到减小地表沉陷的目的。成功关键在于合理设计采宽与留宽,确保覆岩主关键层和留设煤柱的稳定性。 (2)房柱式开采。在煤层内开掘一些列煤房,留下近似于矩形的煤柱来支承顶板,达到控制顶板和减轻地表沉降的目的。 2)留设保护煤柱。地面存在重要的需要保护建(构)筑物时,在其下部对应煤层的合理位置预留一定尺寸的煤柱,使岩层移动影响边界达不到该建(构)筑物。煤柱留设主要根据具体矿井条件和岩层移动角等参数进行设计。 2、充填开采。 1)采空区充填。即用充填料充填已采空间,相当于减小煤层开采厚度。按运送充填物料动力的不同分水力、风力、机械和自溜充填;按充填材料分为水砂、矸石、膏体充填。 2)覆岩离层区充填。利用岩移过程中覆岩内形成的离层空洞,总钻孔向离层空洞充填外来材料来支撑覆岩,从而减缓覆岩移动往地表的传播。 3、调整开采工艺和参数。 1)协调开采:根据开采引起地表移动与变形的分布规律,通过合理的开采布局、开采顺序、方向、时间等方法减缓和减少开采引起的地表变形。 ①减小开采边界影响的叠加。 ②多工作面协调开采。 ③对称背向开采。 2)控制开采 ①限厚开采。 ②分层间歇开采。 2、简述岩层移动规律 采用全部垮落法管理采空区的情况下,根据采空区覆岩移动破坏特点,可以分为“三带”,即垮落带、裂隙带、弯曲带。其特点如下 垮落带:破断后的岩块呈不规则垮落,排列也极不整齐,松散系数比较大,一般可达1.3之1.5.经重新压实后,碎胀系数可降到1.03左右。 裂隙带:岩层破断后,岩块仍整齐排列的区域即为裂隙带。它位于冒落带之上,由于排列比较整齐,因此碎胀系数比较小。关键层破断块体有可能形成“砌体梁”结构。垮落带与裂隙带合称为“两带”又称“导水裂隙带”,意指上覆岩层含水层位于“两带”范围内,将会导致岩体水通过岩体破断后的裂缝流入采空区和回采工作面。 “两带”高度与岩性和煤层采高有关,覆岩岩性越坚硬,高度越大。 弯曲带:自裂缝带顶界到地表的所有岩层称为弯曲带。弯曲带内岩层移动的显著特点是,岩层移动过程的连续和整体性,即裂缝带顶界以上至地表的岩层移动是成层地、整体性地发生的,在垂直刨面上,其上下各部分的下沉值很小。若存在厚硬的关键层,则可能在弯曲带内出现离层区。

第1章覆岩与地表移动规律

第1篇覆岩与地表移动规律 第1章覆岩与地表移动规律 1.1 概述 各种有用的矿物赋存在地下岩体中的一定位置,与周围的岩体相接触,并保持其应力平衡状态。地下矿物开采后,采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。这一过程随着开采工作面的不断推进,逐渐地从采场向外、向上(顶板)扩展,直至波及到地表,引起地表下沉,形成所谓的下沉盆地(Subsidence basin)。采动覆岩与地表移动变形的过程是开采破坏了原岩应力状态形成新的平衡的必然过程。 开采引起矿层及围岩的移动和破坏在时间及空间上是一个复杂的运动破坏过程,其特点如下: (1)从采空区至地表,覆岩破坏范围逐渐扩大、破坏强度逐渐减弱,根据覆岩破坏特征一般将其划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带,即所谓的“三带”如图1—1所示; 图1—1 采动覆岩移动破坏三带分布图 a-冒落带;b-裂隙带;c-弯曲下沉带 (2)覆岩移动状态可划分为5个区,如图1-2所示。其中: ①垂直下移区。该区域的岩层在重力作用下作垂直于矿层的运动。 ②垂直上移区。该区域的岩层在侧向及底板应力的作用下向上移动。 ③垂直与水平移动区。该区域的岩层在覆岩自重及水平应力的作用下,作向采空区中心方向的移动。 ④底板下移区。该区域的岩层在支撑压力的作用下,向底板卸压区移动。 ⑤开采支撑压力区。该区域的岩层要承受采空区上覆岩体重力的转移,形成开采支撑压力区,开采支撑压力区的应力值一般高达原岩应力的1.5~3.0倍。

第1章 覆岩与地表移动规律 第 页 2 图1-2覆岩内部移动状态分布图 1.2 覆岩移动破坏规律 1.2.1 “三带”的形成 矿层开采后,其覆岩要发生移动和破坏。经长期的观测证实,覆岩移动和破坏具有明显的分带性,它的特征与地质、采矿等因素有关。在采用走向长壁全部冒落法开采缓倾斜中厚矿层的条件下,只要采深达到一定深度(采深与采高之比H/m >40),覆岩的破坏和移动会出现三个代表性的部分,自下而上分别称为:冒落带(Caved zone)、裂隙带(Fractured zone)和弯曲下沉带(Continuous deformation zone)(见图1-1)。 1.冒落带 冒落带也称垮落带,是指岩层母体失去连续性,呈不规则岩块或似层状巨块向采空区冒落的那部分岩层。冒落带位于覆岩的最下部,紧贴矿层。矿层采空后,上覆岩层失去平衡,由直接顶岩层开始冒落,并逐渐向上发展,直到开采空间被冒落岩块充满为止。 冒落岩块由于碎胀,体积较冒落前增大,增大比率可用碎胀系数表示,碎胀系数大小与岩性及采厚有关。硬岩及采厚较大时,其值大,反之较小,平均约在1.2~1.6范围。在自由堆积状态下,由于冒落岩块碎胀性而逐渐充填开采空间,导致冒落带发展到一定高度而自行停止。表1-1给出了常见岩石的碎胀系数。 表1-1 常见岩石的碎胀系数 岩石名称 碎 胀 系 数 初始碎胀系数K p 残余碎胀系数K s 砂 1.06~1.15. 1.01~1.03 粘土 <1.20 1.03~1.07 碎煤 <1.20 1.05 粘土页岩 1.40 1.10 砂质页岩 1.60~1.80 1.10~1.15 硬砂岩 1.50~1.80 冒落带碎落岩块在上覆岩层沉降压力下可逐渐压实,甚至部分形成再生顶板。厚矿层分层开采时,冒落岩块受重复采动的多次破坏,岩体碎度增大,碎胀系数减小。 冒落带内岩块之间空隙多,连通性强,是水体和泥沙溃入井下的通道,也是瓦斯逸出或

采场上覆岩层垮落步距计算方法

采场上覆岩层垮落步距计算方法 摘要:影响采场的运动岩层由直接顶和老顶组成。本文主要利用“板”模型和“梁”模型对直接顶初次垮落步距、老顶初次来压步距和老顶周期来压步距进行推算,为工作面顶板管理提供技术支持,确保采煤工作面安全生产。 关键词:板模型;梁模型;直接顶初次垮落步距;老顶初次来压步距;老顶中期来压步距 1 直接顶初次垮落步距 初次运动阶段,直接顶将首先垮落。工作面从开切眼开始推进,直接顶悬露跨度增大,当达到其极限跨度时直接顶将垮落。直接顶初次垮落标志是:直接顶垮落长度达工作面长度一半,垮落高度达1m 以上。直接顶初次垮落时,从开切眼到支架后排放顶线的距离叫做直接顶初次垮落步距。 直接顶初次垮落又称工作面初次放顶。直接顶初次垮落步距是衡量顶板完整程度的重要指标。直接顶的初次垮落现象是一种典型的矿压显现。 1.1 利用“板”模型计算 将直接顶视为工作面上方的“板”,利用弹性力学理论推导得到的“板”极限破坏步距公式进行计算求解。 b L oz /23ββ -= ,α γσβcos 3.14km t = (1) 式中,oz L 为直接顶初次垮落步距;t σ为岩层抗拉强度;k 为岩层的龟裂系数,k =0.25~0.75;m 为岩层厚度;b 为工作面斜长,;γ为岩层容重;α为工作面倾角。根据具体工作面几何尺寸、直接顶厚度以及岩性,取得式中参数,计算出结果。 1.2 利用“砌体梁”结构模型计算 1.2.1 按固支梁计算 q R h L t 21= (2) 1.2.2 按简支梁计算 q R h L t 321= (3)

1.2.3 考虑最大剪应力计算 q hR L s 341= (4) 式中,1L 为直接顶初次垮落步距;h 为直接顶厚度;t R 为岩层抗拉强度;s R 为岩层抗剪强度;q 为直接顶所承受的载荷。 采场覆岩中的任一岩层所承受载荷除自重外,一般还受上覆临近岩层的相互作用所产生的载荷。一般来说,采动岩层的载荷是非均匀分布的,但为了分析问题的方便,假设岩层载荷为均匀分布。 假设煤层上方共有m 层岩层,如图1所示。 考虑第n 层对第1层影响形成的载荷,按下式计算: () ()3 32 23 1 122113111 n n n n n h E h E h E h h h h E q +?+++?++= γγγ (5) 式中,i E 为岩层的弹性模量;i h 为岩层的厚度;i γ为岩层的容重。 当()11+n q <()1n q 时,说明第n+1层对第1层载荷不起作用。此时,直接顶所承受载荷为q =1q +()1n q 。 q m n 21 …… 图1 岩层载荷计算图 显然,在同样的条件下,由简支梁计算所得直接顶初次垮落步距要比由固支梁计算所得的小。在一般情况下,由于弯矩形成的极限跨度要比剪切应力形成的极限跨度小,因此常按弯矩来计算直接顶初次垮落步距。在什么条件下应按简支梁或按固支梁计算,需根据煤层赋存深度及边界煤柱两侧采空的情况来定。 1.3 利用“传递岩梁”理论计算

采场顶板控制及其检测技术标准版本

文件编号:RHD-QB-K1053 (解决方案范本系列) 编辑:XXXXXX 查核:XXXXXX 时间:XXXXXX 采场顶板控制及其检测技术标准版本

采场顶板控制及其检测技术标准版 本 操作指导:该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的,并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。,其中条款可根据自己现实基础上调整,请仔细浏览后进行编辑与保存。 岩层:由同一岩性组成的基本均一的受两个平行或近于平行界面所限制的层状岩石。 分层:分层是指同一岩性的整体岩层或同一岩性较厚岩层中的一部分或由下“硬”上“软”不同岩性组成的岩层组。 老顶:厚度大于1.5m~2m、较坚硬的岩层 直接顶:厚度小于1.5m~2m、较软弱、下面又无老顶的岩层 伪顶:煤层与老顶或直接顶之间厚度小于0.5m 随采随冒的软弱岩层

碎胀性:掩饰破碎后的体积比整体状态下的大、碎胀系数:破碎后体积与整体之比 软化性:岩石浸水后强度降低软化系数:水饱和与干燥试件单向抗压强度比 裂隙带:位于冒落带上方,以产生裂隙为主要特征的那部分岩层。 冒落带:直接位于煤层上方发生冒落的那部分岩层。 假说:压力拱假说,悬臂梁假说,铰接岩块假说,预成裂隙假说,砌体梁假说 砌体梁结构:采场上覆岩层的岩体结构骨架是覆岩中的坚硬岩层,可将上覆岩层划分为若干组,每组以坚硬岩层为底层,其上部的软弱岩层可视为直接作用于骨架上的载荷 工作阻力:支柱受顶板压力作用所反映出的力

初撑力:支柱刚架设时对顶板产生的支撑力。 单体液压支柱:外注式、内注式。与悬臂梁、铰接顶梁配合关系 老顶的初次来压:工作面回采以来老顶第一次大规模来压 周期来压:工作面内周期性的出现老顶来压现象端面距:顶梁前端到煤壁之间的距离。 控顶距:从煤壁至密集支柱(墩柱)或采空区顶梁末端的距离。 支护强度:支架对单位面积顶板提供的工作阻力; 支护系统刚度:单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力。 支撑式支架:可适应中等稳定或完整的直接顶板,但支架漏、窜矸问题较大,不能抵抗来自沿层面

第一章 地表移动和变形规律

第一章地表移动和变形规律 第一节开采引起的岩层和地表移动 一、开采引起的岩层移动和破坏 (一)岩层移动和破坏过程 在地下煤层被采出前,岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。当部分煤层被采出后,在岩体内部形成一个采空区,其周围岩体应力平衡状态受到破坏,引起应力重新分布,从而使岩体产生移动、变形和破坏,直至达到新的平衡。随着工作面的推进,这一过程不断重复。这是十分复杂的物理、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(Strata Movement)。 为了便于理解,以近水平煤层开采为例,说明岩层移动和破坏过程和应力状态的变化。当地下煤层开采后,采空区直接顶板岩层在自重应力及上覆岩层重力的作用下,产生向下的移动和弯曲。当其内部应力超过岩层的应力强度时,直接顶板首先断裂、破碎,相继冒落,而老顶岩层则以梁、板的形式沿层面法向方向移动、弯曲,进而产生断裂、离层。随着工作面向前推进,受到采动影响的岩层范围不断扩大。当开采范围足够大时,岩层移动发展到地表,在地表形成一个比采空区范围大得多的下沉盆地,如图1-1所示。 由于岩层移动和破坏的结果,使采空区周围应力重新分布,形成增压区(支承压力区)和减压区(卸载压力区)。在采空区边界煤柱及其边界上、下方的岩层内形成支承压力区,其最大压力为原岩应力场的3~4倍。由于支承压力的作用,使该区煤柱和岩层被压缩,有时被压碎,煤层被挤向采空区。如图1-2所示。由于增压的结果,使煤柱部分被压碎,支承载荷的能力减弱,于是支承压力峰值区向煤壁深处转移。在回采工作面的顶、底板岩层内形成减压区,其应力小于采前的正常压力。由于减压的结果,使下部岩层发生弹性恢复变形。上部岩体由于受下部岩体移向采空区的结果,可能在顶板岩层内形成离层,而底板岩层在采空区范围内卸压,在煤柱范围内增压,两种压力作用的结果,可能出现采空区地板向采空区隆起的现象。 (二)岩层移动和破坏的形式 在岩层移动过程中,采空区周围岩层的移动和破坏形式主要有以下几种:1.弯曲 弯曲是岩层移动的主要形式。当地下煤层被开采后,从直接顶板开始岩层整体沿层面法线方向弯曲,直到地表。此时,有的岩层可能会出现断裂或大小不一的裂隙,但不产生脱落,保持层状结构。 2.垮落 垮落(又称冒落)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。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,无规律地充填在采空区,此时,岩体体积增大,岩层不再保持其原有的层状结构。 3.煤的挤出 采空区边界煤层在上覆岩层强大的压力作用下,部分煤体被压碎挤向采空区,这种现象称为煤的挤出(又称片帮)。由于增压区的存在,煤层顶底板岩层

岩层移动与保护煤柱

第十三章岩层移动与保护煤柱 一、学习目的与要求 1.了确岩层与地表移动概念。 2.掌握保护煤柱的留设方法 二、课程内容与知识点 第一节岩层与地表移动概念 一、概述 当采空区范围很大时,岩层移动过程发展到地表,在地表形成一个范围较大的洼地。这个洼地就是通常所说的地表移动盆地。 影响岩层与地表移动的因素很多,主要有岩石的物理力学性质;煤层的倾角、开采煤层的厚度及开采深度;采空区的形状、大小及采煤方法;地表的地形条件以及地质构造、水文地质条件,等等。它们综合影响着岩层与地表移动过程。为了工程上的需要,人们把上覆岩层的移动形态划分为冒落带Ⅰ、裂隙带Ⅱ和弯曲带Ⅲ(图13-1)。 根据岩层与地表移动的规律,研究建筑物下、铁路下、水体下(简称三下)的采煤方法与措施,以便安全、合理地开采出地下煤炭资源。 二、地表移动盆地与移动角 研究岩层与地表移动的主要任务,就是观测移动盆地的变形规律,确定各种移动参数。 1.移动盆地的特征 移动盆地的形状,主要取决于采空区的形状和煤层的倾角。当采空区为长方形时,移动盆地大致车工椭圆形,其面积总是大于采空区的面积。当开采水平煤层时,移动盆地的中心即为采空区的中心;当开采倾斜煤层时,移动盆地向下山方向便宜,地表移动盆地和采空区的位置互不对称(图13-2和13-3)。

2.移动盆地的主断面 为了表示移动盆地的特征,通过移动盆地的最大下沉点,分别作平行于煤层走向和倾向的断面,称为走向主断面和倾向主断面。主断面上既可以反映出移动盆地的最大范围,又可以反映出地表的最大移动量。这样,我们就可以沿主断面设置地表移动观测站,研究移动盆地的变形规律。 倾向主断面的位置在采空区的中央;走向主断面的位置,可由图13-3中的θ角来决定,θ角为倾向主断面舢板感最大下沉点与采空区中心连线的倾角,称为最大下沉角。 θ角值可以从实际观测资料中求得,也可以按下列近似公式计算: 当α<45°时,θ=90°-0.5α 当α>45°时,θ=90°-(0.4~0.2)α 式中α——煤层倾角。

近水平煤层开采上覆岩层运动与沉陷规律相关研究_王崇革

2004年8月 Rock and Soil Mechanics Aug. 2004 收稿日期:2003-06-09 修改稿收到日期:2003-09-28 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No. 50028403)。 作者简介:王崇革,男,1970年生,博士研究生,副教授,目前从事岩土工程的教学和科研工作。E-mail: chgewang@https://www.doczj.com/doc/3512730368.html, 文章编号:1000-7598-(2004) 08-1343-04 近水平煤层开采上覆岩层运动与沉陷规律相关研究 王崇革1,宋振骐2,石永奎2,郑文华2 (1.山东科技大学 力学教研室, 山东 泰安 271019;2.山东科技大学 资源与环境工程学院, 山东 泰安 271019) 摘 要:将近水平煤层开采的上覆岩层运动与地表沉陷作为一个整体系统进行研究,论述了采场上覆岩层的运动规律和裂隙拱的形成及发展变化过程。并结合地表沉陷的GPS 观测,确定了针对具体地质条件的地表移动变形边界角、移动角,找到了井下工作面推进位置与地表下沉速度之间的关系。 关 键 词:矿山压力;岩层运动;地表沉陷 中图分类号:TO 82 文献标识码:A Study on the relation between stratum movement and subsidence of flat seam mining WANG Chong-ge 1 , SONG Zhen-qi 2 , SHI Yong-kui 2, ZHENG Wen-hua 2 (1. Mechanics Teaching and Research Section, Shandong University of Science and Technology, Tai’an 271019, China; 2. College of Resources and Environmental Engineering, Shandong University of Science and Technology, Tai’an 271019, China ) Abstract: We can look the stratum movement and subsidence as a whole system to study. The common nature of stratum movement and the development procedure of crack arch are described. Meanwhile, based on the ground observation by the global positioning system (GPS), the boundary angle and the motion angle, which aim at special geologic conditions, are determined. The relation between the position of underground working face and ground subsidence velocity are found. Key words: rock pressure in mine; stratum movement; ground subsidence 1 引 言 地下开采所引起的上覆岩层运动与地表沉陷是一个十分复杂的力学变化过程[1]。地下煤层开采、采场顶板垮落、覆岩沉降和破坏乃至地表沉陷变形,是一个开挖、应力重分布、变形和破坏的整体全过程。当地下煤层被采出后,采空区直接顶在重力应力场及其上覆岩层的作用下,产生向下的移动和弯曲、断裂直至垮落。而老顶则以梁或悬臂梁弯曲的形式沿层理面法线方向运动,产生断裂、离层。由于岩层运动引起采场周围岩体内的应力重新分布,成层状弯曲岩层的下沉,使垮落破碎的岩块逐渐被压实。随着工作面的向前推进,当开采范围足够大时,成层状弯曲岩层将传至地表,在地表形成一个比采空区大得多的沉陷变形盆地。因此,地下开采过程中的采场矿山压力、上覆岩层运动,直至 引起地表沉陷变形,它们之间存在着必然的联系,是一个统一体的变化、运动过程(见图1)。将采场岩层运动与地表沉陷作为整体体系进行研究具有十分重要的意义。本文以近水平煤层开采为例,研究上覆岩层运动规律与地表变形之间的关系。 Fig. 1 Cross section perpendicular to the advance direction of working face

采场与支护设计思考题

第一章绪论 1.采场与巷道支护的必要性? 采场支护的必要性:采场支护的基本目的是要保证采场有足够的工作空间。支护应由采场上覆岩层运动规律来确定。 巷道支护的必要性:巷道开挖后围岩应力重新分布,引起围岩持续变形,如不及时支护,围岩将出现破碎、离层及至失稳、塌垮。巷道支护的目的是为了保证围岩的稳定性,使巷道在服务期间能够保持良好的工作环境。 2.采场与巷道支护要求和支护效果的评价? 要求:①适宜的刚度要求——即能顶得住,又能让的下。 ②支架支护力大小要合适 ③要能护得住顶板。防止直接顶和老顶动层,及直接顶下沉面破碎;天然破碎的顶板, 要有较好的防护措施,防止顶板和采空区冒落矸石冲入工作面。 评价:采场与巷道支护的根本目的是保证采场与巷道有安全稳定的工作空间。合理的支护除了要与采场和巷道工序要求匹配,应满足高产高效和煤巷掘进的基本要求,合理的支护成本外,在围岩控制方面尚有其特殊的要求。 ①最大限度的预防顶板事故的发生。 ②足量的工作空间保证,支护工作期间围岩移近量可控 ③维护良好的工作环境,保证对水、瓦斯的有效控制,有良好的通风条件等。3.长壁采煤工作面支护形式? (1)单体支柱(架)支护 (2)简易支架支护 (3)自移液压支架支护 4. 巷道支护的主要形式? (1)被动支护形式。包括各类木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢筋支架,料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等。 (2)普通锚杆支护形式(主动支护)。 (3)高强预应力锚杆和注浆加固为主积极主动加固形式。锚注支护。 5. 采场与巷道支护设计的意义?略 第二章单体支架工作面支护 1单体支架工作面支护设计的主要内容; 1)顶板处理方法的选择 2)合理支护方式的选择 3)采场控顶距的选择 4)支柱实际支撑能力评价 5)合理支护密度的计算 6)顶板事故的预测与防治 2徐州矿务局张集矿第7501工作面单体支架工作支护设计?略

RFPA(岩层移动模块)

RFPA工程算例(岩层移动模块) X.H.Zhu (Mechsoft) 试验一:开采诱发的岩层移动及其应力分布的数值模拟 试验内容: (1)模拟分步开采诱发的地应力重新分布情况 (2)模拟分析随着采动工作面的推进,上覆岩层的断裂过程及应力重分布情况 (3)模拟分析随着采动工作面的推进,地表沉陷和水平移动的发展规律 模型建立及参数选择 上硬下软型岩层顶板冒落 本模型尺寸50m×100m,网格单元划分100×200个;共划分20000个单元。采用平面应变模型。本模型共分不同岩性的5层岩层,力学参数及厚度如表1所示。本模型计算的目的是主要在于考察自下而上厚度和强度呈递增状态的顶板破坏过程及特征。 表1 上硬下软型岩层模型参数 层序岩性 厚度 (m) 弹性模量 (MPa) 抗压强度 (MPa) 自重 3 / N mm 摩擦角 (度) 泊松比 顶板3 砂岩30 8000 80 2.65 30 0.25 顶板2 砂岩7.5 5000 50 2.5 35 0.30 顶板1 砂页岩 5 3000 30 2.5 37 0.30 煤层 2.5 1000 25 1.8 38 0.35 底版砂岩 5 10000 100 2.65 30 0.25 位置均质度弹性模量抗压强度自重M S -T M S -C 压拉比节理50 1000 10 2.0 1.0 20 50 RFPA数值模型 上硬下软型岩层破坏分析数值模型 模拟结果:

模拟结果分析: (1)直接顶冒落阶段 随着采场工作面的推进,上覆岩层悬露,在重力的作用下弯曲岩梁悬露的跨度达到一定的跨度后,弯曲沉降发展到一定的限度,在岩梁的端部开裂,在此模型中,当工作面推进20m时发生开裂。在岩梁的中部开裂形成“假塑性岩梁”。如图F,当岩梁的沉将值超过“假塑性岩梁”允许的沉降值时,悬露岩层即自行冒落,如图H。冒落形态呈非对称性。(2)老顶初次破断阶段 随着采场工作面的进一步推进,老顶在重力的作用下弯曲下沉。当工作面推进到35m 时,如图I所示,老顶出现大范围的移动,采空区前后煤臂上方基岩的上部、中部出现拉裂缝。当工作面推进到40m时,如图I所示,基岩的老顶初次垮落,垮落的形态表现为不对称性。老顶破断岩块沿工作面煤臂切落。顶板第一次断裂结束。 (3)老顶周期性破断阶段 老顶初次破断后,当工作面推进45m 如图K所示,上部顶板出现离层、端部中部断裂现象。上部顶板断裂第二次周期开始。 (4)地表沉陷阶阶段 当煤矿埋藏离地面不深时,开采区离地面较浅或采空区面积较大时,将引起地表沉陷等灾害。 (5)工作面推进时地表移动的变化特征:由模拟结果下沉可以看出,随着工作面的推进地表的下沉逐渐增大,下沉曲线基本上关于采空区中心线对称,下沉最大值也随着工作面的推进而前移。由水平移动可以看出,开挖区两侧的地表都向开挖去区移动,且随着采空区的加大,地表水平移动也逐渐增大。

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