開采沉陷學(xué)1-2

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

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

3、規(guī)律的地質(zhì)和采礦因素1.41.4巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系1.41.4巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系1.41.4巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系（二）對覆巖移動形式、破壞形態(tài)的影響（二）對覆巖移動形式、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）開采條件下：）開采條件下：巖層移動形式主要為巖層移動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稱的為對稱的碗形和盤形碗形和盤形。 在礦層傾角在在礦層傾角在3554之間時：巖層移動之間時：巖層移動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剪切移動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稱的，地表下沉盆地為四周非對稱的碗形碗形或盤形或盤形。巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表

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

6、重復(fù)采動的影響的影響（一）地表移動值增大（二）非連續(xù)的破壞增加（三）地表移動參數(shù)的變化巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系（3）邊界角、移動角 重復(fù)采動時，邊界角減小510；移動角減小1015。（4）充分采動角、超前影響角、最大下沉速度角重復(fù)采動時，充分采動角增大15；超前影響角減小1015；最大下沉速度滯后角增大510。巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系條件的關(guān)系巖層與地表移動與地質(zhì)采礦巖層與地表移動與地質(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，即時，即當rwii00)0(cos0mqw 00)0(bwuurbwrrrx0052. 1)2(4 . 02時，)(1)(21)(0rxAxrerfwxw)(e)()(2200rxBuxuixirx)(e13. 4)()(2

8、200rxCrxxkxkrx)()()(rxCrxBrxA、cos0mwq rHtg00wub 四、有限開采時地表移動盆地走向主斷面的移動和變形預(yù)計（一）移動和變形的預(yù)計公式)();();()()();();()();();()();();()();();()(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，則走向為充分采動，傾向為有限開采的最大下沉值 的地表點橫坐標ym可按如下方法求得。 式中，H0(H1+H2)/2為平均采深。

10、當0時， ym可近似為0myw)ctgctg(sin)sin(2000011HsDym0011sin)sin(2sDym 021210110021210110211021102110ctg);();(ctg);();()(ctg);();(ctg);();()();();()();();()();();()(tlyitlytyityCytlywtlyutywtyuCyutlyktykCyktlyityiCyitlywtywCywxmxmxmxmxm00wwCmxxm0mxw實例計算實例計算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），礦層坐標系to1s 和地表坐標系xoy 的水平投影重合，在s 處開采了一個寬度為ds、長度為dt、厚度為mqcos 的單元B（s，t），則引起地表任意點A（x，y）的下沉值為222)()(2001)()(),(drtysxeeerwtywsxwwyxwp由圖可知開采范圍為由圖可知開采范圍為o1CDE，o1C 長為長為D3，CD 長長為為D1，則整個開采引起地表，則整個開采引起地表A(x,y)點的下沉值為點的下沉值為 )()()()(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