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》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
调查和鉴定在开阳磷矿的开采沉陷 摘要：在开阳磷矿过去的40年，大规模的持续的微弱的沉陷活动引起严重的环境和安全问题。这些问题包括开采沉陷、低回采率、太多的被压在支柱下的矿石、磷石膏的污染。开采沉陷可以分成四类:弯曲的地面及台阶面、地面裂缝和崩裂、散裂和崩塌、边坡滑移和隆起。主要的防治措施有：找到并且管理被遗弃的采空区，优化采矿方法(切割和填充的采矿方法),选择合适的回填材料,避免无序混乱的采矿作业和处理公路边坡的损害。这些调查和处理方法被认为能够有助于开阳磷矿矿石的安全开采和实现可持续发展。 关键词:开采沉陷地表裂缝安全开阳磷矿填充采矿法 1 引言 有用矿体被采出后，矿山的采空区岩石之间原有的应力平衡就会遭到破坏。当采空区的跨度达到足够长时，采空区顶板的岩石也会被向采空区挤压隆起，这种活动会把岩体移动和破坏向上传递，直到能够在地表观察到地面的移动。换句话说,地下开采可能造成地表塌陷、地裂缝、地面沉降，并且这些现象可能对建筑、公路、农田等造成危害。 开阳磷矿位于闻名中国西南大型磷矿沉积群。开阳磷矿矿石储量超过4.4千万吨,它属于其中一个最大的磷矿体。其于1958年正式建成并且投产运行。现在开阳磷矿基地在贵州省省级经济的发展中扮演着重要的角色。然而,开采沉陷问题严重的威胁地面建筑、公路和采矿活动本身的安全。因此，迫在眉睫的问题是解决矿山开采活动和周边公路等设施的安全问题，以保证矿山的可持续发展。本文在开阳磷矿开采沉陷进行了调查分析的基础上，将开采沉陷划分为四种类型.并针对性的提出开采沉陷的防制措施。 2 开阳磷矿现在面临的存在的问题 在开阳磷矿现在面临的四个问题中，开采沉陷是最为严重的。 （1）开采沉陷 开阳矿的矿体属于浅海沉积型磷矿。它是在山脉和山谷沉积10亿年的矿物，位于中国西南，属于云贵高原。此地的地表岩石主要是白云岩，磷矿的上层围岩是黄色的页岩，下层围岩是沙质页岩很硅质页岩。所有的岩层都被高度的风化，岩石的稳定性很弱。断层和裂缝在围岩中也大量的存在。全机械化和顶板自由跨落的采矿方法，在开阳磷矿已经运用了二十年。该采矿方法有许多优点,如高度机械化和高生产能力。然而，大面积的裂缝在在采空区地面产生，开采沉陷区域内
《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？
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，
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
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
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
文件编号：TP-AR-L7106 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 煤矿开采沉陷防治和控制技术(正式版)
煤矿开采沉陷防治和控制技术(正式 版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一.沉陷的防治技术途径 沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑； （1）对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法 和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆 岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地 表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物 与耕地的目的。（2）开采沉陷破坏的恢复和整治， 运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采 沉陷破坏的土地进行整治和利用。
1.1.1全部充填开采 在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。 1.1.2条带开采 根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保
第8章建筑物下开采 重点： 1.建筑物下减损开采方法类型与基本原理 2.稳态地表沉陷盆地位置与建筑物受损关系 3.协调开采中开采工作面推进方向与建筑物的关系 4.全盆地分析开采损害的方法与原理 5.建筑物受损评判标准与方法 6.建筑物下开采研究方法与程序 我国国有煤矿“三下”（建筑物、铁路、水体下）压煤总量超过133亿t，其中建筑物下压煤量达78.2亿t，占“三下”压煤总量的61%。建筑物下压煤又以村镇下压煤所占数量为最大，其次就是工业场地及公用和民用建筑物下压煤。因此解决建筑物下压煤的开采问题，对于煤炭工业可持续发展具有重要的意义。 1.建筑物下开采技术和方法 （1）开采方法 a)充填开采方法； b)部分（条带）开采方法； c)协调开采方法 （2）建筑物加固方法 （3）岩层离层充填减沉方法 2. 我国建筑物下开采现状 （1）村庄下开采 （2）城镇下开采 （3）开采新理论与新技术 8.1 采动地表移动变形对建筑物的影响 8.1.1 非采矿原因引起的地表移动对建筑物的影响 1.然因素引起的建筑物损坏 （1）与湿度有关的地基土的物理性能变化由于蒸发、腐烂过程或植物吸收水分使得粘性土或有机物中的自然湿度降低，则粘性土的体积将减小，在表土自重或外部加载作用下空隙度将减小。这种过程称作土的收缩或固结。在这种情况下，体积将减少15～30%。由于建筑物地基不同位置的干燥程度不同，使土体产生拱形鼓起，房屋基础弯曲引起房屋结构的
第8章建筑物下开采 变形破坏。 （2）地壳运动在有褶皱的岩层中，在构造应力的作用下，在应力平衡过程中可能产生导致地表出现地震式震动的动力现象。如果这种震力达到5级，建筑物室内墙表面可能产生裂缝。在波兰上西里西亚的某地长期观测表明，地表下沉为150mm，水平变形达0.6mm/m，其原因不是地下开采影响而是地壳构造运动影响的结果。 （3）山体滑移在山区地表的建筑物往往会因表土层的蠕动滑移破坏，特别在雨季期间，在山体坡度较大的条件下，山坡表土层会发生蠕动滑移而损坏建筑物[32]。 （4）湿陷性黄土的湿陷作用位于陕西、山西、内蒙、甘肃等黄土台塬地区的新生界第四系黄土层，厚约60～280m，称为厚黄土层覆盖地区。该黄土层垂直节理发育，抗拉、抗压等力学性质均极差。其上部属大孔湿陷性黄土，遇水侵湿，极易产生塌陷坑。湿陷性黄土的抗拉伸变形能力很小，当地表拉伸变形超过1.5 mm/m时，就会出现破坏裂缝，采动极易形成垂直地表裂缝破坏。黄土结构疏松，多空隙，垂直节理发育，富含CaCO3，极易渗水。黄土渗水后，部分CaCO3被水溶解，部分黄土颗粒被水带走，改变了土层原始结构，使黄土空隙扩大形成空洞，导致地表塌陷[31]。 2.人为因素引起的建筑物破坏 （1）地基或基础质量不好如果建筑物基础未埋入土体内足够的深度，或地基土体的承载能力不够，或基础放在未压实的回填土上，则建筑物上可能出现下沉或剪切裂缝。一座建筑物基础各部位的深度不同，他们的下沉量也不同，这种下沉量的差异会引起建筑物上的垂直剪切裂缝。 （2）建筑物结构设计有缺陷主要是建筑物未设变形缝，特别是在承重结构或材料变化的地方等均会导致建筑物的破坏。 （3）建筑材料质量差或建造工程质量低表现为墙内墙皮脱落，门窗横梁歪斜和支柱的不均匀下沉。 非采矿引起建筑物破坏因素很多，在实践中应详细观察研究。 8.1.2开采沉陷房屋损害 地下开采对地表房屋的损害主要是由采动地表在垂直方向的移动变形（下沉、倾斜、曲率、扭曲），水平方向的移动变形（水平移动、拉伸与压缩变形）以及地表平面内的剪应变引起。不同性质的地表移动变形，对房屋的影响是不同的。 1.开采沉陷房屋损害类型 （1）下沉对房屋的损害 （a）均匀沉陷与非均匀沉陷影响 （b）地下水位影响 （c）局部沉陷对建筑物附属设施功能的影响
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 煤矿开采沉陷防治和控制技术 (新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
煤矿开采沉陷防治和控制技术(新版) 一.沉陷的防治技术途径 沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑；（1）对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。（2）开采沉陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。 1.1.1全部充填开采 在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充
填。但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。 1.1.2条带开采 根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。 1.1.3覆岩离层带充填 根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。但该技术难度大，再近一步研究。 1.1.4限厚开采 根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不
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：
煤矿开采沉陷预防和控制技术 发表时间：2018-07-12T17:20:56.307Z 来源：《基层建设》2018年第13期作者：朱玉军[导读] 摘要：随着我国国民对于能源的消耗也日益增加。 山东能源集团新汶矿业集团公司翟镇煤矿山东新泰 271200摘要：随着我国国民对于能源的消耗也日益增加。由于受到矿产资源赋存条件的先天制约，巨大的能源需求量使得我国的煤炭资源开采规模非常庞大，煤矿地下开采过程中，由于部分煤体被采出，使得煤层周围岩体中本来处于平衡状态的原始地应力遭到破坏,煤体上覆岩层会产生变形、滑移或断裂，当这种地质损伤波及到地面时，导致地表沉降塌陷形成漏斗状塌陷坑、塌陷盆地和台阶状断裂。正是这些地 表的沉陷给矿区及周边地区带来了巨大的环境破坏和构筑物安全隐患，造成大量土地资源的浪费和人民群众财产的不必要损失。如何预防并治理好煤矿开采的沉陷问题，势必会关系到社会、生态的健康发展。 关键词：煤矿开采；沉陷预防；控制技术前言:山东是煤炭大省,煤炭的开发为山东经济快速持续发展提供了基本保证,然而煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出,开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水,农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等,这都是开采引起的岩层移动。随着煤炭形式的好转,本集团各煤矿都加大了环境的防治和治理。 1 煤矿开采地表沉陷现状及危害 中国作为一个具有悠久历史的文明古国，在很早之前就已经开始了煤炭资源的开发利用。但开采技术及工艺一直较为落后，尤其是对于一些煤炭资源大省，其很多矿井由于开采年限较长，加之规范管理之前开发形式过于粗放，民采、偷采现象普遍，矿山已形成大量未经处理的开采，且普遍具有极高的坍塌、沉陷倾向。据统计，山西省煤矿开采面积超过5000平方公里。西北地区矿山地质环境调查报告显示，发生地面沉陷的矿山中，约有90%是煤矿。煤矿开采的地表沉陷，对于生产活动及环境的危害主要体现在如下几个方面。 1.1 损毁地表人工构筑物 地表的沉陷，不但严重浪费了大量的建筑用地，增加地区城市化发展的阻力，而且对于矿区的各种已有建筑及生产生活设施都有严重的影响；对于经过开采的高等级公路、铁路、重要输电铁塔以及毗邻城市的通信、供水、输气、输油管道等有着致命的威胁。同时，一些重要的水利水电工程设施也可能因地基的塌陷而被破坏，从而产生难以弥补的人员及财产损失。 1.2 破坏地表生态环境 由于地表的沉陷，土地产生不规则的裂缝，改变了土壤结构，使得土壤涵水抗蚀性降低，造成水土流失现象加剧，增加了土壤侵蚀程度，降低了土地实际生产能力，使本已脆弱的矿区耕地更加贫瘠；同时由于地表的滑移、塌陷，造成地表树木的倾倒和埋压，这些都严重破坏了开采地表的土地资源和生态环境。 1.3 诱发二次地质灾害 随着开采的塌陷，地表也相应产生位移、变形、断裂及沉降，势必会诱发山地及丘陵地带的山体开裂、坍塌及滑坡,增加了山体、陡坡发生各种地质灾害的几率，对于周围居民及建筑设施的安全具有巨大的潜在威胁。 1.4 破坏地表及地下水体 由于煤矿地下采动的影响，开采上覆岩层发生错动、变形和断裂，形成垮落带和断裂带。地表在这种扰动的作用下发生沉降和塌陷，产生地表裂缝，破坏地表及地下浅层储水构造，造成地表水体难以蓄持、地下水体疏干、污染以及开采矿井透水等灾害事故，直接影响地面水体、土壤、植被的依附环境，加速植被、耕地的退化，污染周围居民的生活用水，增加煤矿开采的生产难度和生产成本。因此,应加快开展开采地表沉陷的研究工作,及时预防开采沉陷的产生,并对已出现的沉陷区进行有效治理与利用，为煤炭资源的合理开发及矿区生态环境的保持提供重要的技术保障。 2 煤矿开采沉陷防治和控制的技术方法 通常，能够从两个方面来考虑煤矿开采沉陷防治和控制技术方法：（1）控制煤矿开采沉陷，即是运用科学合理的采矿工艺和方法，来阻止地表的下沉，将地表下沉的范围和速度有效地控制，进而实现保护耕地、地表建筑物以及地表的目标；（2）恢复和整治煤矿开采沉陷，充分李颖建筑物抗采动变形技术和土地复垦技术，对由于煤矿开采沉陷而破坏的土地进行重新整治，再加以利用。现介绍以下几种防治开采沉陷的技术方法： 2.1 全部充填开采 在采出煤炭之后顶板还没有冒落之前，就应该选择固体材料来密实地充填采空区，尽量减少顶板岩层的下降高度，进而能够有效地控制地表的变形和下沉，实现保护耕地和地面建筑物的目标。其中，采用水沙填充的方法是所有的充填采煤法之中阻止地表下沉的效果最好的技术方法，再者就是矸石自溜充填和风力充填。然而，全部充填法要求具有专门的充填设施和设备，以及足够的充填材料。 2.2 条带开采 结合煤层内部结构与上覆岩层的组合特点，根据相应的采留比，在煤层内部开采出一条巷道，但同时还要保留一条。因为条带开采的对象只是开采部分煤炭资源，需要保留一些煤炭资源形成煤柱，对上覆岩层起到支撑作用。这就能有效减轻上覆岩层的移动，使地表的变形和移动得到控制，就保护了地上的耕地和建筑物。但是，此种开采方法需要挖掘多条巷道且采出率不高，工作效率也非常低。 2.3 覆岩离层带充填 技术人员要详细地分析采空区上方覆岩形成三带的岩移特性，当在采出煤炭之后的相应时间内，就必须通过钻孔向离层带内高压注浆，充填，使离层带空间更加坚固，把采动的砌体梁结构加固为稳定性比较好的连续梁结构，阻止离层带的下沉空间传向地表，这就可以有效地阻止地表的下沉，以保护地面的耕地和建筑物。然而，目前该技术的执行难度较大，需要更深入的研究。 2.4 限厚开采 根据煤矿开采区的水文地质条件、地形地貌以及地面上建筑物的抗变形能力，通过科学的计算和分析，确定开采煤层的最佳厚度，并保证地表不会产生积水且不会破坏地表上的农田和建筑物。且在开采过程中，一定要遵循开采厚度，对于范围之外的煤层坚决不开采，这就能有效地防治和控制开采沉陷，保护地表的农田和建筑物。然而，这项技术方法的采出率也非常低，仅仅适用于煤层较薄的煤矿开采中。
第二章 采动地表移动变形预计 重点：①预计理论体系概况； ②概率积分法。基本含义、基本概念、应用条件、应用方法、分布规律、特征值的确定方法，极值公式及计算、按特征值绘制移动变形分布图。 ③半无限开采及半无限叠加方法； ④地表任一点移动变形预计方法； ⑤动态移动变形与静态方法的区别及其评价方法。 2.1 地表移动和变形预计理论方法概述 开采沉陷损害预计理论，可以概括为影响函数方法，理论模型方法，经验方法三大类型。 2.1.1 影响函数方法 ①国内外学者及理论应用情况； ②假定开采单元矿层dv,其水平投影面积为dp,单元矿层开采引起地表点A 的下沉表达式为：dp s f m dw a )(η= （2-1） ③影响函数的可叠加性； 根据影响函数的叠加原理，对于开采范围为P 的矿层开采引起地表点A 的下沉量的通式表示为： ??=P a dp s f m w )(η （2-9） 2.1.2 经验方法 ①前苏联应用的负指数函数方法；②英国煤田方法（NCB.1975）；③波兰学者Z.Kowalczyk (1972)积分网格法；④中国学者何国清提出的威布尔分布法；⑤各矿区通过观测曲线拟合得出的适用本矿区的典型剖面曲线法等。 2.1.3 理论模型方法 属于理论模型方法是建立在力学模型上的，以及建立在弹性或塑性理论基础上的计算方法。在这方面主要有以A.Salstowicz （1958）等为代表的固体力学理论；J.Litwiniszy （1963）等为代表的随机介质理论。建立在弹性或塑性理论基础上的计算方法如：有限单元法（FEM ）；边界元法（BEM ）；离散元(DEM)等方法；非线性力学（Nonlinear ）等方法。 目前应用情况简介 2.2 概率积分法（重点） 目前已成为我国乃至世界范围较为成熟、应用最广泛的预计方法之一。 2.2.1 水平成层介质中的单元盆地 开采沉陷的随机性→随机介质理论为基础 ①非连续介质单元模型，②单元相互分离并发生相对运动。 如图2.1在三维问题中，地下（x 0, y 0, z 0）处开采使地表点A(x, y, z )附近某一小块面积ds 发生下沉这一事件的概率为： ds z y x ds P ),,()(δ= （2-10）
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，在岩体内部形成一个采空区，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，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，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。 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。