開(kāi)采沉陷學(xué)1-2

1、采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)和破壞示意圖采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)和破壞示意圖三帶劃分示意圖三帶劃分示意圖u充分采動(dòng)程度1.地表移動(dòng)盆地的類(lèi)型1）非充分采動(dòng)下沉盆地2）充分采動(dòng)下沉盆地3）超充分采動(dòng)下沉盆地2充分采動(dòng)角采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律變形分布規(guī)律采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律變形分布規(guī)律1.4 1.4 采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律變形分布規(guī)律1.4 1.4 采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律變形分布規(guī)律1.4 1.4 采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和采動(dòng)過(guò)程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律變形

2、分布規(guī)律u工作面推進(jìn)過(guò)程中地表移動(dòng)和變形規(guī)律工作面推進(jìn)過(guò)程中地表移動(dòng)和變形規(guī)律1）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表水平移動(dòng)水平移動(dòng)變化規(guī)律變化規(guī)律2）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表傾斜傾斜變化規(guī)律變化規(guī)律3）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表曲率曲率變化規(guī)律變化規(guī)律4）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表）工作面推進(jìn)過(guò)程中地表水平變形水平變形變化規(guī)律變化規(guī)律5）垂直于工作面推進(jìn)方向斷面垂直于工作面推進(jìn)方向斷面上的地表移動(dòng)變上的地表移動(dòng)變化規(guī)律化規(guī)律1.41.4巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系u影響開(kāi)采沉陷分布規(guī)律的地質(zhì)和采礦因素影響開(kāi)采沉陷分布

3、規(guī)律的地質(zhì)和采礦因素1.41.4巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系1.41.4巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系1.41.4巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系（二）對(duì)覆巖移動(dòng)形式、破壞形態(tài)的影響（二）對(duì)覆巖移動(dòng)形式、破壞形態(tài)的影響 在水平及緩傾斜礦層（在水平及緩傾斜礦層（035）開(kāi)采條件下：）開(kāi)采條件下：巖層移動(dòng)形式主要為巖層移動(dòng)形式主要為沿巖層的法向彎曲和崩

4、沿巖層的法向彎曲和崩落落。冒落帶冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶導(dǎo)水裂縫帶最終呈最終呈馬鞍形馬鞍形，地地表下沉盆地表下沉盆地為對(duì)稱的為對(duì)稱的碗形和盤(pán)形碗形和盤(pán)形。 在礦層傾角在在礦層傾角在3554之間時(shí)：巖層移動(dòng)之間時(shí)：巖層移動(dòng)的形式除有法向彎曲外，還伴隨有的形式除有法向彎曲外，還伴隨有沿層面的沿層面的剪切移動(dòng)剪切移動(dòng)和和巖石下滑巖石下滑，覆巖破壞覆巖破壞部分呈部分呈拋物拋物線形態(tài)線形態(tài)，地表下沉盆地為四周非對(duì)稱的，地表下沉盆地為四周非對(duì)稱的碗形碗形或盤(pán)形或盤(pán)形。巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表

5、移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系u重復(fù)采動(dòng)重復(fù)采動(dòng)的影響的影響（一）地表移動(dòng)值增大（二）非連續(xù)的破壞增加（三）地表移動(dòng)參數(shù)的變化巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系u重復(fù)采動(dòng)重復(fù)采動(dòng)的影響的影響（一）地表移動(dòng)值增大（二）非連續(xù)的破壞增加（三）地表移動(dòng)參數(shù)的變化巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系u重復(fù)采動(dòng)

6、重復(fù)采動(dòng)的影響的影響（一）地表移動(dòng)值增大（二）非連續(xù)的破壞增加（三）地表移動(dòng)參數(shù)的變化巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系（3）邊界角、移動(dòng)角 重復(fù)采動(dòng)時(shí)，邊界角減小510；移動(dòng)角減小1015。（4）充分采動(dòng)角、超前影響角、最大下沉速度角重復(fù)采動(dòng)時(shí)，充分采動(dòng)角增大15；超前影響角減小1015；最大下沉速度滯后角增大510。巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦巖層與地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系22e1)(rxerxwxzxwzBzx

7、uee),()(),(223e2)(rxerBxxussxwwed)(dsmqsxwwedcos)(d0)(0de1)(22srwxwrsxxruuexrerf0d2)(21)(2)(0 xrerfwxwxr220d)(d)(rxerwxxwxi22302d)(d)(rxxerwxxixk20052. 1)2()4 . 02(0d)(drwrkkrrxxxk最大曲率有兩個(gè)，即時(shí)，即當(dāng)rwii00)0(cos0mqw 00)0(bwuurbwrrrx0052. 1)2(4 . 02時(shí)，)(1)(21)(0rxAxrerfwxw)(e)()(2200rxBuxuixirx)(e13. 4)()(2

8、200rxCrxxkxkrx)()()(rxCrxBrxA、cos0mwq rHtg00wub 四、有限開(kāi)采時(shí)地表移動(dòng)盆地走向主斷面的移動(dòng)和變形預(yù)計(jì)（一）移動(dòng)和變形的預(yù)計(jì)公式)();();()()();();()();();()();();()();();()(0433004330433043304330 xbrktlxtxxxbritlxutxuxutlxktxkxktlxitxixitlxwtxwxw 021210110021210110211021102110ctg);();(ctg);();()(ctg);();(ctg);();()();();()();();()();();()(t

9、lyitlytyityytlywtlyutywtyuyutlyktykyktlyityiyitlywtywyw2.2 概率積分法概率積分法xw(x)u(x)oxos3yu(y)w(y)s10oy);();()();();()();();()();();()();();()(43304330433043304330tlxtxCxtlxutxuCxutlxktxkCxktlxitxiCxitlxwtxwCxwymymymymym00wwCmyym0mywu若已知最大下沉角，則走向?yàn)槌浞植蓜?dòng)，傾向?yàn)橛邢揲_(kāi)采的最大下沉值 的地表點(diǎn)橫坐標(biāo)ym可按如下方法求得。 式中，H0(H1+H2)/2為平均采深。

10、當(dāng)0時(shí)， ym可近似為0myw)ctgctg(sin)sin(2000011HsDym0011sin)sin(2sDym 021210110021210110211021102110ctg);();(ctg);();()(ctg);();(ctg);();()();();()();();()();();()(tlyitlytyityCytlywtlyutywtyuCyutlyktykCyktlyityiCyitlywtywCywxmxmxmxmxm00wwCmxxm0mxw實(shí)例計(jì)算實(shí)例計(jì)算2.2 概率積分法概率積分法 t s A(x,y) y x B(s,t) B(s,t) 地面 煤層 O1

11、O D1 D3 H C D E 考慮圖2-15 所示的三維情況，假定礦層水平（=0），礦層坐標(biāo)系to1s 和地表坐標(biāo)系xoy 的水平投影重合，在s 處開(kāi)采了一個(gè)寬度為ds、長(zhǎng)度為dt、厚度為mqcos 的單元B（s，t），則引起地表任意點(diǎn)A（x，y）的下沉值為222)()(2001)()(),(drtysxeeerwtywsxwwyxwp由圖可知開(kāi)采范圍為由圖可知開(kāi)采范圍為o1CDE，o1C 長(zhǎng)為長(zhǎng)為D3，CD 長(zhǎng)長(zhǎng)為為D1，則整個(gè)開(kāi)采引起地表，則整個(gè)開(kāi)采引起地表A(x,y)點(diǎn)的下沉值為點(diǎn)的下沉值為 )()()()(1d1-d1d1-d11d1d1dd1),(1300)()(00)()(0000)(2)(000)()(20122223222231222231222DywywDxwxwwterterwserserwwterserwsterwyxwDrtyrtyDrsxrsxDDrtyrsxDDrtysx )()(1);();();();(1),(0002114330ywxwwtlywtywtlxwtxwwyxw)(0 xw)(0yw 同理，同理，sin)()(cos)()(1sin),(cos),(),(),(00000 xwyiywxiwyyxwxyxwyxwyxi2sin)()(sin)()(cos)()(1s