開采沉陷第十一講ppt課件

1、 河南理工大學河南理工大學開采沉陷學開采沉陷學第十一講第十一講主講：蔡來良主講：蔡來良Telcailailiang126河南理工大學 測繪與國土信息工程學院 河南理工大學河南理工大學課前小酌課前小酌ch.9yjobtm/河南省電力勘測設計院河南省電力勘測設計院水利部黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院水利部黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院鄭州市規(guī)劃勘測設計研究院鄭州市規(guī)劃勘測設計研究院河南省交通規(guī)劃勘察設計院河南省交通規(guī)劃勘察設計院各省煤田地質(zhì)局測量隊各省煤田地質(zhì)局測量隊 河南理工大學河南理工大學本講主要內(nèi)容本講主要內(nèi)容典型曲線法典型曲線法剖面函數(shù)法剖面函數(shù)法 河南理工大

2、學河南理工大學典型曲線法典型曲線法 概念：典型曲線法就是根據(jù)大量的實測曲線綜合分概念：典型曲線法就是根據(jù)大量的實測曲線綜合分析后，用無因次的典型曲線表示移動盆地主斷面析后，用無因次的典型曲線表示移動盆地主斷面上的移動和變形分布規(guī)律。它適用于矩形或近似上的移動和變形分布規(guī)律。它適用于矩形或近似矩形的采區(qū)的地表移動和變形預計。矩形的采區(qū)的地表移動和變形預計。 河南理工大學河南理工大學典型曲線法典型曲線法與概率積分法區(qū)別：與概率積分法區(qū)別：概率積分法有理論模型，典型曲線法沒有。概率積分法有理論模型，典型曲線法沒有。概率積分法通過實測資料獲取預計參數(shù)，典型曲線概率積分法通過實測資料獲取預計參數(shù)，典型曲

3、線法通過實測資料獲取無因次曲線。法通過實測資料獲取無因次曲線。典型曲線法使用于特定礦區(qū)，不能隨便套用，概率典型曲線法使用于特定礦區(qū)，不能隨便套用，概率積分法使用范圍較廣。積分法使用范圍較廣。 河南理工大學河南理工大學典型曲線法典型曲線法典型曲線的建立方法典型曲線的建立方法實地觀測，每組內(nèi)的觀測站的地質(zhì)采礦條件大體實地觀測，每組內(nèi)的觀測站的地質(zhì)采礦條件大體相同。相同。將每一條觀測線的實測移動和變形曲線無因次化將每一條觀測線的實測移動和變形曲線無因次化。其方法是：選擇共同的下沉曲線特征點如最。其方法是：選擇共同的下沉曲線特征點如最大下沉點作為坐標原點，將沿地表的大下沉點作為坐標原點，將沿地表的x值

4、沿走值沿走向主斷面或向主斷面或y值沿傾向主斷面除以平均開采值沿傾向主斷面除以平均開采深度深度H?；蛳鄳陌肱璧亻L如下山方向為?；蛳鄳陌肱璧亻L如下山方向為L1、上、上山方向為山方向為L2、走向方向為、走向方向為L3作為無因次橫軸，作為無因次橫軸，將移動或變形值除以相應的最大值作為無因次的將移動或變形值除以相應的最大值作為無因次的縱軸，將實測的移動和變形曲線化為無因次曲線縱軸，將實測的移動和變形曲線化為無因次曲線。比較同組內(nèi)的各移動或變形曲線如下沉曲線）比較同組內(nèi)的各移動或變形曲線如下沉曲線），求出它們的平均曲線，即為該組移動或變形分，求出它們的平均曲線，即為該組移動或變形分布的典型曲線。布的典

5、型曲線。 河南理工大學河南理工大學典型曲線典型曲線對典型曲線法的評價對典型曲線法的評價 由于典型曲線是針對某個礦區(qū)建立的，其它礦由于典型曲線是針對某個礦區(qū)建立的，其它礦區(qū)不能隨便套用；區(qū)不能隨便套用； 建立典型曲線需要大量的觀測站實測資料；建立典型曲線需要大量的觀測站實測資料； 典型曲線的分布函數(shù)常常用曲線或表格給出，典型曲線的分布函數(shù)常常用曲線或表格給出，不便于數(shù)學處理；不便于數(shù)學處理； 典型曲線法只適用于矩形或近似矩形工作面的典型曲線法只適用于矩形或近似矩形工作面的地表移動和預計。地表移動和預計。 河南理工大學河南理工大學典型曲線典型曲線峰峰礦區(qū)的典型曲線峰峰礦區(qū)的典型曲線 峰峰礦區(qū)根據(jù)多

6、年的地表移動觀測成果的綜峰峰礦區(qū)根據(jù)多年的地表移動觀測成果的綜合分析，建立了以預計主斷面地表下沉的典型曲合分析，建立了以預計主斷面地表下沉的典型曲線。峰峰型典型曲線的特點是坐標原點選在最大線。峰峰型典型曲線的特點是坐標原點選在最大下沉點，只建立下沉典型曲線，傾斜、曲率、水下沉點，只建立下沉典型曲線，傾斜、曲率、水平移動和水平變形典型曲線通過它們之間或它們平移動和水平變形典型曲線通過它們之間或它們與下沉之間的數(shù)學關系有下沉典型曲線導出。與下沉之間的數(shù)學關系有下沉典型曲線導出。 河南理工大學河南理工大學典型曲線典型曲線1、最大值計算、最大值計算 該法只用到一個最大值，即最大下沉值，其計算公式為：該

7、法只用到一個最大值，即最大下沉值，其計算公式為： Wmmqcos(n1n3)式中，式中，j為系數(shù)，一般取值為為系數(shù)，一般取值為2-3； n1、n3分別為沿傾向和沿走向的采動程度系數(shù)；分別為沿傾向和沿走向的采動程度系數(shù)； n1K1D1/H。 n3K3D3/H。 K1、K3為系數(shù)，一般取為系數(shù)，一般取0.8。 n1、n3的計算值大于的計算值大于1時，取為時，取為1。j 河南理工大學河南理工大學典型曲線法典型曲線法預計參數(shù)預計參數(shù) 峰峰礦區(qū)的典型曲線在預計時用到的參數(shù)及其經(jīng)峰峰礦區(qū)的典型曲線在預計時用到的參數(shù)及其經(jīng)驗值如下：驗值如下： 下沉系數(shù)下沉系數(shù)q: 初次采動時取初次采動時取0.78，厚煤層分

8、層重，厚煤層分層重復采動時取復采動時取0.88，近距煤層重復采動時取，近距煤層重復采動時取0.94。 水平移動系數(shù)水平移動系數(shù)B： B表示水平移動分布表示水平移動分布U(x)與傾與傾斜分布斜分布i(x)的比值，單位為米，其經(jīng)驗值為的比值，單位為米，其經(jīng)驗值為12-14。 角值參數(shù)：角值參數(shù)： 邊界角邊界角 。58， 。580.32， 。58 最大下沉角最大下沉角900.6 充分采動角充分采動角164-0.55, 255+0.4, 358 松散層移動角松散層移動角 = 56 河南理工大學河南理工大學典型曲線法典型曲線法預計方法預計方法 半盆地長為主斷面上最大下沉點至下沉盆地邊界的半盆地長為主斷面

9、上最大下沉點至下沉盆地邊界的平距，下山、上山和走向半盆地長分別為平距，下山、上山和走向半盆地長分別為L1、L2和和L3。在充分采動時，半盆地長用邊界角、松散。在充分采動時，半盆地長用邊界角、松散層移動角和充分采動角確定；在非充分采動時，層移動角和充分采動角確定；在非充分采動時，半盆地長由邊界角、松散層移動角和最大下沉角半盆地長由邊界角、松散層移動角和最大下沉角確定。其確定方法見圖確定。其確定方法見圖2-18。 河南理工大學河南理工大學典型曲線典型曲線預計方法預計方法在預計時，用上述方法先預計出主斷面上在預計時，用上述方法先預計出主斷面上x/L1(或或y/L2、y/L3)=0、0.1、0.2、.

10、、1.0各點的下沉值各點的下沉值Wnn0-10），再按以下公式求出其它移動和變），再按以下公式求出其它移動和變形值：形值： in-n+1=(Wn-Wn+1)/0.1L (n=0-9) Kn+1 = (in-n+1in+1-n+2)/0.1L (n=0-9) U(x) = B i(x) U(y) = B i(y) + W(y)ctg (x)B K(x) (y)= B K(y) + i(y)ctg式中式中B為水平移動系數(shù)。為水平移動系數(shù)。 河南理工大學河南理工大學典型曲線典型曲線預計步驟：預計步驟： 選定預計參數(shù)；選定預計參數(shù)； 計算采動程度系數(shù)及最大下沉值；計算采動程度系數(shù)及最大下沉值； 走向主

11、斷面地表移動變形預計；走向主斷面地表移動變形預計； 傾向主斷面地表移動和變形預計。傾向主斷面地表移動和變形預計。 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)法剖面函數(shù)法概念：概念： 剖面函數(shù)法的實質(zhì)是以某些函數(shù)稱為剖面函剖面函數(shù)法的實質(zhì)是以某些函數(shù)稱為剖面函數(shù)來表示各種開采條件下的主斷面內(nèi)的典型移數(shù)來表示各種開采條件下的主斷面內(nèi)的典型移動和分布情況。所以，剖面函數(shù)是典型曲線的解動和分布情況。所以，剖面函數(shù)是典型曲線的解析函數(shù)表示形式。析函數(shù)表示形式。 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)法剖面函數(shù)法 剖面函數(shù)的形式是基于實測資料憑經(jīng)驗確定剖面函數(shù)的形式是基于實測資料憑經(jīng)驗確定，只要與實測資料符合得好，不一定

12、有理論模型，只要與實測資料符合得好，不一定有理論模型作為依據(jù)。作為依據(jù)。 與典型曲線相比，剖面函數(shù)法更便于進行數(shù)學處與典型曲線相比，剖面函數(shù)法更便于進行數(shù)學處理和用計算機計算。但選用的剖面函數(shù)不可避免理和用計算機計算。但選用的剖面函數(shù)不可避免地存在一定的模型誤差，故其預計誤差比典型曲地存在一定的模型誤差，故其預計誤差比典型曲線法稍大，但比影響函數(shù)稍小。線法稍大，但比影響函數(shù)稍小。 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)剖面函數(shù) 各地區(qū)提出的剖面函數(shù)的形式很多，在教材中各地區(qū)提出的剖面函數(shù)的形式很多，在教材中介紹了一些常用的或有代表性的幾種函數(shù)形式。介紹了一些常用的或有代表性的幾種函數(shù)形式。我們在這里

13、主要介紹在我國應用較廣泛的負指數(shù)我們在這里主要介紹在我國應用較廣泛的負指數(shù)函數(shù)法。用剖面函數(shù)法進行預計的方法和步驟與函數(shù)法。用剖面函數(shù)法進行預計的方法和步驟與典型曲線法基本相同，只是可根據(jù)剖面函數(shù)公式典型曲線法基本相同，只是可根據(jù)剖面函數(shù)公式直接計算。直接計算。 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)法剖面函數(shù)法負指數(shù)函數(shù)法負指數(shù)函數(shù)法nHxcanHxcanHxcaannHdnbdByiyBkx)ywxBix)enHxcanHxcHx)eHxcanHx)e(x)nnn1213. 0413. 0,cot)()(cot)()(U( 1)()(Wk()(Wi(WW)(220)(10)(0其中 河南理工大學

14、河南理工大學剖面函數(shù)法剖面函數(shù)法參數(shù)及其取值參數(shù)及其取值其中，其中，a稱為橫向發(fā)育系數(shù)，反映了下沉盆地在水平稱為橫向發(fā)育系數(shù)，反映了下沉盆地在水平方向的擴展程度；方向的擴展程度； n為形態(tài)系數(shù)，反映了下沉盆地的陡緩程度，為形態(tài)系數(shù)，反映了下沉盆地的陡緩程度，對走向和傾向取相同的值；對走向和傾向取相同的值； c為位置系數(shù)，決定了工作面與下沉盆地的相為位置系數(shù)，決定了工作面與下沉盆地的相對關系；對關系； 水平移動系數(shù)水平移動系數(shù)b和下沉系數(shù)和下沉系數(shù)q的意義同前；的意義同前； 最大下沉角的定義同前；最大下沉角的定義同前； a、c、n的取值在沒有本礦區(qū)實測資料時，可參考的取值在沒有本礦區(qū)實測資料時，

15、可參考表表29取用，其它參數(shù)的取用同前。取用，其它參數(shù)的取用同前。 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)剖面函數(shù)走向主斷面走向主斷面00433043304330433004330,);();()();();()();();()();();()();();()(wwCtDxtxCxtDxutxuCxutDxktxkCxktDxitxiCxiwtDxwtxwCxwmyymymymymymym其中 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)剖面函數(shù)傾向主斷面傾向主斷面002110021102110211002110,);();()(cot);();()();();()();();()();();()(wwCtDytyCywtDyutyuCyutDyktykCyktDyityiCyiwtDywtywCywmxxmxmxmxmxmxm其中 河南理工大學河南理工大學剖面函數(shù)剖面函數(shù) D1、D3分別表示工作面傾斜長度的水平投影和走向長度；分別表示工作面傾斜長度的水平投影和走向長度； Cxm、Cym分別表示沿走向和沿傾向的采動程度系數(shù)。分別表示沿走向和沿傾向的采動程度系數(shù)。 t1、t2、t3、t4分別表示計算時采用下山、上山、走向左側(cè)和走向分別表示計算時采用下山、上山、走向左側(cè)和走向右側(cè)的預計參數(shù)。參數(shù)右側(cè)的預計參數(shù)。參數(shù)q、n，對于