开采引起的岩层移动PPT课件
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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B4、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。
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。