开采沉陷知识总结
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煤矿开采沉陷防治和控制技术一.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,以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据,确定可开采的煤层厚度,开采是仅回采这一厚度的煤,其余各煤层均不开采,以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。
但该技术采出率低,仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。
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854.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--2m7.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。
采煤沉陷工作总结
近年来,随着我国经济的快速发展,能源需求不断增加,煤炭资源的开采也日
益增加。
然而,采煤对地下地表造成的沉陷问题也日益凸显,给周边环境和社会稳定带来了一定的影响。
为了有效应对采煤沉陷问题,各地相关部门开展了一系列的工作,取得了一定的成效。
首先,针对采煤沉陷问题,相关部门加强了监测和预警工作。
通过建立地下水位、地表沉陷、建筑物变形等监测系统,及时掌握沉陷情况,预警可能发生的地质灾害,为采取相应的防范和治理措施提供了重要依据。
其次,针对采煤沉陷带来的地质灾害,相关部门加强了治理工作。
采取了填充、支护、加固等措施,减轻了地表沉陷带来的影响,保障了周边地区的安全。
另外,相关部门还加强了对采煤企业的监管工作。
严格执行矿山开采许可证制度,加强对矿山开采的监督检查,确保矿山开采活动符合环保、安全等相关规定,最大限度地减少了采煤沉陷对地下地表环境的影响。
总的来说,针对采煤沉陷问题,相关部门在监测预警、治理工作和监管方面都
采取了有效措施,取得了一定的成效。
然而,采煤沉陷问题仍然存在一定的挑战,需要进一步加强相关工作,提高监测预警的准确性和治理工作的效果,为我国煤炭资源的可持续开发提供更好的保障。
从采空区到地表覆岩坏范围逐渐增大,破坏强度逐渐减弱,划分为三带:跨落袋,裂隙带和弯曲下沉带;五区:垂坠下移区,垂直上移区,垂直与水平移动区,地板下移区和开采支撑压力区。
覆岩移动破坏形式:弯曲,跨落,片帮,滑移,滚动,底鼓。
主断面:是指与开采边界方向垂直,并通过地表最大下沉值的垂直剖面。
稳态移动盆地划分为三个区域:中性区,压缩区和拉伸区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。
启动距:地下开采达到一定范围之后,岩层移动开始波及地表,通常降地表开始移动时工作面的推进距离。
启动距通常约为平均采深的1/4-1/2.地标移动时间:从地表开始移动(下沉量大于等于10mm)到地表移动停止*连续6个月内地表下沉量小于等于30mm)d 持续时间。
影响地表移动变形的主要地址采矿因素:1.岩石力学性质对覆岩移动破坏的影响,2岩石力学性质对开采沉陷分布的影响3松散层对地表移动的影响4矿层倾角的影响5采深与采高的影响6开采方法和顶板管理的影响7开采范围的影响8开采速度的的影响9重复采动的影响。
移动变形规律:1.当覆岩中的关键层位于覆岩的中上部时,关键层的断裂失稳对地表移动变形的变化影响很大;2.通常开采速度越快,地表的移动变形越小;3.当开采速度小于2m/d-3m/d时,开采期间的短期的停滞对地表保护物影响不大;4.采动地表动态变形与采深采高比H/m有关。
开采沉陷预计理论有:影响函数方法,理论模型方法,经验方法半无限开采: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。
采煤塌陷工作总结
采煤塌陷是指在煤矿开采过程中,由于地下煤层开采导致地表发生塌陷现象。
这种现象不仅对矿区周边的环境和生态造成了严重影响,也对当地居民的生活和财产安全构成了威胁。
为了有效应对采煤塌陷问题,各级政府和相关部门一直在积极开展工作,取得了一定的成效。
以下是对采煤塌陷工作的总结和展望。
首先,针对采煤塌陷问题,各级政府和相关部门加强了监管和管理,制定了相
关政策和标准,加大了对煤矿企业的监督力度。
同时,加强了对煤矿开采过程中的环境保护和生态修复工作,有效减少了采煤塌陷的发生。
其次,针对已经发生的采煤塌陷,相关部门加大了灾后恢复和重建工作力度,
积极开展了塌陷区域的治理和修复工作。
通过采取加固地基、填平塌陷区域、种植植被等措施,有效减轻了采煤塌陷对周边地区的影响,恢复了当地的生产生活秩序。
再次,未来的工作重点将放在预防采煤塌陷问题上。
各级政府和相关部门将继
续加大对煤矿企业的监管力度,推动煤矿企业加强环保和生态修复工作。
同时,加强对采煤塌陷地区的监测和预警,及时发现并处理潜在的塌陷隐患,避免塌陷事故的发生。
总的来说,采煤塌陷工作虽然取得了一定的成效,但仍然面临着诸多挑战。
未来,我们需要继续加大力度,全面推进采煤塌陷工作,保障煤矿开采的安全和环保,为当地居民的生活和财产安全提供更好的保障。
v1.0 可编辑可修改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。
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。
开采沉陷知识总结名词解释开采沉陷:有用矿体被采出以后,开采区域周围的岩体原始应力平衡状态受到破坏,应力重新分布,达到新的平衡。
在这过程中,使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏现象。
地表移动:采空区面积扩大到一定围后,岩层移动到地表,使地表产生移动变形,在地表沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动。
岩层移动:局部区域矿体被采出后,(在岩体部形成一个空洞)其周围应力平衡状态遭到破坏,引起应力的重新分布,直到达到一个新的平衡,这是一个十分复杂的物理,化学变化过程,也是岩层产生移动和破坏的过程,这一过程和现象称为岩层移动。
下沉盆地:在开采影响波及到地面时,受采动影响地面由原有的标高向下沉降,从而在采空区上方形成了一个比采空区面积大的沉陷盆地。
充分采动:地下煤层采出后,地表下沉值达到了地质条件下应有的最大值,此时的采动为充分采动。
临界开采:正好达到其最大值。
地表移动盆地主断面:将地表移动盆地主断面上,移动盆地平底边缘在地表水平线上的投影同采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。
临界变形值:建筑物不需要维修仍能够保持正常使用所允许的地表最大变形值。
边界角:在充分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至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
裂缝角:在充分或接近充分采动条件下,地表移动盆地主断面上,移动盆地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。
松散型移动角:用岩层移动角自采空区边界划线与基岩松散层相交线于一点,同地表下沉值为10MM的点相连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
观测站:在研究对象上按一定要求设立的一系列测点,这些测点统称为观测站。
起动距:地表开始移动时工作面的推进距离称为起动距。
超前影响:在工作面推进过程中,工作面前方的地表受采动影响而下沉,这种现象称为超前影响。
超前影响角:将工作面前方地表开始移动的点与当时工作面的连线,此连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
超前影响距:开始移动的点到工作面的水平距离称为超前影响距。
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→裂缝带→弯曲带 H小,m大时,可能只有冒落带和裂缝带条带、充填开采时,无冒落带或断裂带,只有弯曲带4、岩层移动典型图示:近水平煤层层状弯曲并沿层面向下滑移,急倾斜煤层上盘岩层以悬弯曲形式移动岩,层沿层面错动,岩层在露头出形成台阶状盆地5、地表移动和破坏的形式:地表移动盆地,裂缝及台阶,塌陷坑6、静态地表移动盆地三个区域:移动盆地中间区域,移动盆地内边缘区,移动盆地外边缘区。
7、移动主断面特征是在主断面上地表移动盆地的范围最大;地表移动的最充分移动量最大。
8、移动盆地内移动和变形的指标:下沉,倾斜,曲率,水平移动,水平变形1、下沉地下水位低时,均匀下沉对建筑物无影响地下水位高时,对建筑物有影响2、倾斜(1)对高而底面积小的建筑物影响大建筑物内应力重分布→建筑物破坏、倒塌(2)使排水系统坡度变化(3)使公路、铁路坡度变化3、曲率正曲率:顶部开裂,裂缝上宽下窄,倒八字裂缝负曲率:底部开裂,裂缝下宽上窄,正八字裂缝和水平裂缝4、地表水平变形使建筑物基础受拉或受压5、建筑物临界变形值对建筑物有影响的变形主要有:倾斜、曲率、水平变形根据长期的观测得到:i=3mm/m k=0、2mm/m2ε=2mm/m 作为标准,大于这些值,建筑物损害,小于这些值,建筑物不损害,因而称为临界变形值。
9、观测站类型按观测站设置地点不同可以分为:地表移动观测站,岩层内部观测站,专门观测站。
按时间长短:普通观测站与短期观测站。
按布网形式:网状观测站、剖面线状观测站。
设计原则:观测线的位置应设在主断面上;观测线的长度一定要大于移动范围;设站地区在观测期间不受邻近开采的影响;测点密度要适当,视开采深度和设站目的确定密度;控制点要设在移动范围之外,不受开采影响;设在移动范围内的观测点与地表同步移动。
条带开采:将被开采的煤层。
地点选择:依设站目的,从简单条件到复杂条件。
设计方法:确定观测站位置;观测线长度的确定;测点数目及密度。
观测工作:连接测量;全面观测;日常观测工作(只测水准)地表移动时间:在充分采动或接近充分采动的情况下,下沉值最大的地表点从移动开始到移动稳定所持续的时间,称为地表移动持续时间用T表示。
开始阶段:下沉量达到10MM的时刻,此时移动开始速度达到1、67MM/D;活跃阶段:下沉速度大于1、67MM/D时的阶段,危险变形阶段;衰退阶段:下沉速度刚小于1、67MM/D时起至六个月内下沉累计不超过30MM时止的阶段。
10、开采沉陷预计的内容:(1)地表移动变形值预计(2)岩体内部移动变形值预计(3)建筑物移动变形值预计(4)多工作面多煤层开采时岩层和地表变形预计11、开采沉陷预计方法的途径:基于实测资料的经验方法;理论模拟法;影响函数法。
12、开采沉陷研究方法:模拟研究法,实测研究法13、相似材料模拟方法的实质:根据相似原理,将矿山岩层以一定比例缩小,用相似材料做成模型,然后在模型中模拟煤层开采,观测模型上岩层的移动和破坏的情况,根据模型上出现的情况分析,推测实地岩层所发生的情况。
14、两系统相似,归纳起来基本上是三类:几何相似。
运动学相似。
动力学相似15、保护煤柱留设方法:垂直剖面法;垂线法;数字标高投影法。
16、地表移动和变形引起的建筑物裂缝:斜裂缝,墙身顶部书香裂缝,窗台墙上竖向裂缝,勒脚上竖向裂缝,窗间墙上水平裂缝,砖过梁上竖向裂缝。
17、正曲率引起倒八字裂缝,负曲率引起正八字裂缝18、条带开采的类型:走向条带与倾斜条带;冒落条采和充填条采;定采留比条采和变采留比条采19、矿区水体大致分为:地表水和地下水20、煤层倾角对覆岩破坏的影响:水平煤层及缓倾斜;开采倾斜煤层;开采急倾斜煤层21、解决水体下采煤问题措施:采矿措施,建筑结构措施22、水体处理措施:疏降水体;处理水体补给来源23、建筑下采煤防护措施:采矿措施,建筑结构措施24、地表移动和破坏形式:地表移动盆地、裂缝及台阶、塌陷坑。
25、开采空间周围岩层的移动形式:弯曲、岩层的垮落(冒落)、煤的挤出(片帮)、岩石沿层面的滑移、垮落岩石的下滑(或滚动)、底板岩层的隆起。
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。
地表移动盆地划分的三个边界:移动盆地的最外边界、危险移动边界、裂缝边界。
水平煤层开采时地表达到充分采动时地表移动盆地特征:1)移动盆地位于采空区正上方,以采空区中央对称,盆地中心与采空区中心水平投影点一致。
2)移动盆地的之平底位于采空区中央上方3)拐点位于开采边界正上方或偏向采空区一侧一段距离。
和超充分采动相比,盆地内不会出现中性区域,只有一个位于采空区中心正上方的最大下沉点。
倾斜煤层非充分采动时,地表移动盆地的特征:1)移动盆地不与采空区中央对称,工作面上山方向盆地比下山方向陡,开采影响范围小,整个盆地偏向下山方向2)最大下沉点偏向下山方向3)移动盆地在走向方向上对称于倾斜中心线4)上山方向盆地拐点偏向采空区内侧,下山方向盆地拐点偏向采空区外侧。
地表移动盆地主断面及特征:通过地表移动盆地最大下沉点所作的沿煤层走向和倾向的垂直断面称为地表移动盆地主断面。