沉陷復(fù)習(xí)資料

1、充分采動(dòng) 當(dāng)?shù)乇硐鲁僚璧氐南鲁林颠_(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大下沉值時(shí)， 這種情況稱為充分采 動(dòng)，又稱臨界開采。這時(shí)，地表下沉盆地的形狀大致呈碗形。最大下沉角在傾斜主斷面上， 由采空區(qū)的中點(diǎn)和移動(dòng)盆地最大下沉點(diǎn)在巖基面上投影點(diǎn)的連線與水平線 之間沿煤層下山方向一側(cè)的夾角，稱為最大下沉角。主斷面 通常將地表下沉盆地內(nèi)通過(guò)地表最大下沉點(diǎn)所作的沿煤層走向和傾向的垂直斷面稱為地表 下沉盆地的主斷面。邊界角邊界角就是在充分采動(dòng)或接近充分采動(dòng)的條件下， 地表下沉盆地主斷面上盆地邊界點(diǎn)至采空 區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角。移動(dòng)角移動(dòng)角就是在充分采動(dòng)或接近充分采動(dòng)的條件下，地表下沉盆地主斷面上 3 個(gè)

2、臨界變形中 最外邊的一個(gè)臨界變形值點(diǎn)至采空區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角。開采沉陷的主要影響因素 巖層與地表移動(dòng)的規(guī)律取決于地質(zhì)和采礦因素的綜合影響。 在這些地質(zhì)和采礦因素中， 一類 是人們無(wú)法對(duì)其產(chǎn)生影響的， 稱為自然因素； 另一類時(shí)采礦技術(shù)因素。 巖層與地表移動(dòng)的主 要影響因素有覆巖力學(xué)性質(zhì)、巖層層位、松散層、煤層傾角、開采厚度、采區(qū)尺寸、重復(fù)采 動(dòng)、采煤方法及頂板控制方法。地表移動(dòng)觀測(cè)站 地表及巖層移動(dòng)觀測(cè)時(shí)在選定位置設(shè)置一系列相互聯(lián)系的測(cè)點(diǎn)， 通常稱地表移動(dòng)觀測(cè)站或巖 層移動(dòng)觀測(cè)站，簡(jiǎn)稱觀測(cè)站。剖面線狀觀測(cè)站 在地表移動(dòng)盆地主斷面的方向上，將觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)成直線的觀測(cè)站。有時(shí)不能布設(shè)

3、成直線時(shí)， 也可布設(shè)成具有少量轉(zhuǎn)點(diǎn)的折線形。 剖面線狀觀測(cè)站通常由兩條互相垂直且相交的觀測(cè)線所 組成。沿走向主斷面布設(shè)的觀測(cè)線稱為走向觀測(cè)線， 沿傾斜主斷面布設(shè)的觀測(cè)線稱為傾斜觀 測(cè)線。保護(hù)煤柱 保護(hù)煤柱是指專門在井下暫時(shí)或永久不予采出的，目的是保護(hù)其上方巖層內(nèi)部和地表的湖 泊、河流、鐵路、公路、民用住宅和工業(yè)廠房、管道、農(nóng)田水利設(shè)施以及井下工程等保護(hù)對(duì) 象不受開采影響的那部分煤體。觀測(cè)站設(shè)計(jì)的原則：1）開采工作面上方地勢(shì)平坦，地下無(wú)大的地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。2）設(shè)計(jì)在移動(dòng)盆地的主斷面上。3）觀測(cè)線的長(zhǎng)度應(yīng)大于移動(dòng)盆地的范圍。4）觀測(cè)期間不受臨近采區(qū)的影響。5）觀測(cè)線上應(yīng)根據(jù)采深和設(shè)站的

4、目的布置一定密度的測(cè)點(diǎn)。6）觀測(cè)線的控制點(diǎn)應(yīng)在移動(dòng)盆地范圍之外埋設(shè)牢固，在凍土區(qū)控制點(diǎn)的頂面應(yīng)在凍土線以 下 0.5m 。開采沉陷預(yù)計(jì)的作用和意義對(duì)一個(gè)計(jì)劃的開采， 在開采進(jìn)行以前， 根據(jù)其地質(zhì)采礦條件和選用的預(yù)計(jì)函數(shù)及其參數(shù)， 預(yù) 先計(jì)算出受此開采影響的巖層或地表移動(dòng)變形工作，稱為開采沉陷預(yù)計(jì)。開采沉陷預(yù)計(jì)是礦山開采沉陷學(xué)科的核心內(nèi)容之一。 利用預(yù)計(jì)結(jié)果可定量地研究受開采影響 的巖層與地表移動(dòng)和變形在時(shí)間和空間上的分布規(guī)律。 在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中， 開采沉陷預(yù)計(jì)對(duì)知道 建筑物、 鐵路和水體下壓煤的安全開采， 指導(dǎo)地表塌陷區(qū)綜合治理和土地復(fù)墾等均具有重要 的作用。鐵路下采煤特點(diǎn)1）鐵路是延伸性建筑物，

5、相互之間為一整體，必須全盤考慮，如果某一區(qū)段出了問(wèn)題必然 會(huì)影響全線正常通車。2）鐵路運(yùn)輸不能中斷，要求在短時(shí)間維修好損壞的鐵路，必須保證采動(dòng)過(guò)程中列車行車的 安全。3）鐵路突然的、局部的陷落，對(duì)列車運(yùn)行危害極大，可能導(dǎo)致列車行車事故，必須加以防 止。4）鐵路的移動(dòng)變形可通過(guò)及時(shí)維修消除。 進(jìn)水體采煤的特點(diǎn)1）進(jìn)水體采煤對(duì)變形量的大小關(guān)心較少，主要關(guān)心破裂巖體是否接觸水體。2）保護(hù)對(duì)象一般來(lái)說(shuō)不是水體而是礦井本身。3）水體是一整體，只要破裂帶觸及水體，就會(huì)使整個(gè)水體崩潰入井下，淹沒礦井，因此水 體必須作為整體加以保護(hù)。煤層底板的“下三帶”1）破壞帶：鄰接工作面的直接底板受到破壞，出現(xiàn)一系列沿層

6、面和垂直與層面的斷裂，使 其導(dǎo)水能力增強(qiáng)，其厚度稱底板破壞深度。2）完整巖層帶：位于破壞帶之下，巖層雖然受到支撐壓力的作用，甚至產(chǎn)生彈性或塑性變 形，但仍然能保持連續(xù)性，其阻水能力未發(fā)生變化。因此，稱完整巖層帶或保護(hù)帶。3）地下水導(dǎo)升帶：地下水導(dǎo)升帶指底板含水層中的承壓水沿隔水層裂隙上升的高度， 即由含水層頂面至承壓水 導(dǎo)升標(biāo)高之間的部分。 地下水導(dǎo)升帶的厚度取決于承壓水的壓力及隔水層裂隙的發(fā)育程度和 受開采影響的劇烈程度。垮落帶（綜合分析） 垮落帶是指面煤層開采引起的上覆巖層破裂并向采空區(qū)垮落的那部分巖層。 垮落帶內(nèi)巖層移 動(dòng)和破壞的特點(diǎn)如下：（1）在垮落帶內(nèi)，從煤層往上巖層破碎程度逐步減小

7、。（ 2 ）巖石具有的碎脹性能使上覆巖層垮落自行停止。巖石的碎脹性取決于巖石強(qiáng)度，硬巖 碎脹性較大，軟巖碎脹性較小。（3）垮落巖塊間的空隙隨著時(shí)間的增長(zhǎng)和工作面長(zhǎng)度的加大，在上覆巖層壓力作用下，在 一定程度上可得到壓實(shí)。一般是穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)，工作面開采范固越大，壓實(shí)性越好。（ 4 ）垮落帶內(nèi)的巖塊間空隙較大，有利于水、砂、泥土通過(guò)。 （5）垮落帶高度主要取決于開采厚度和上覆巖層的碎脹性。一般是開采厚度越大，上覆巖 層碎脹性越小，垮落帶高度越大。斷裂帶 斷裂帶是指在采空區(qū)上覆巖層中產(chǎn)生裂縫、離層及斷裂，但仍保持層狀結(jié)構(gòu)的那部分巖層。 斷裂帶位于垮落帶和彎曲帶之間。斷裂帶內(nèi)巖層移動(dòng)和破壞的特點(diǎn)如下：

8、（1）斷裂帶內(nèi)的巖層不僅發(fā)生垂直于層理面的裂縫或斷裂，而且還產(chǎn)生順層理面的離層裂 縫。（2）斷裂帶內(nèi)的巖層具有連通性，容易導(dǎo)水和積水。（3）斷裂帶內(nèi)的巖層一般情況下距離采空區(qū)越遠(yuǎn)，破壞程度越小。（4）斷裂帶高度隨著工作面推進(jìn)距離的增加而增大，當(dāng)工作面推進(jìn)到一定距離時(shí)斷裂帶的 高度達(dá)到最大。之后，斷裂帶高度基本上不再發(fā)展。（5）巖石越堅(jiān)硬，斷裂帶高度越大。彎曲帶 彎曲帶是指斷裂帶頂部直至地表的那部分巖層。彎曲帶內(nèi)巖層移動(dòng)和破壞的特點(diǎn)如下： （1）彎曲帶內(nèi)巖層移動(dòng)過(guò)程連續(xù)而有規(guī)律，并保持整體性和層狀結(jié)構(gòu)。（2）彎曲帶內(nèi)巖層在自重的作用下沿層面法向彎曲，在水平方向處于雙向受壓縮狀態(tài)。（3）彎曲帶內(nèi)各

9、部分巖層在豎直方向上的移動(dòng)量相差很小，其上部不存在或極少存在離層 裂縫。（4）彎曲帶一般情況下具有隔水性。特別是當(dāng)巖性較軟時(shí)，隔水性能更好，成為水下開采 時(shí)的良好保護(hù)層。（5）彎曲帶的高度主要受開采深度的影響，當(dāng)采深較小時(shí)，斷裂帶高度可直達(dá)地表。三帶” 在水平或緩傾斜煤層開采時(shí)表現(xiàn)比較明顯，由于地質(zhì)采礦條件的不同，覆巖中的“三帶”不一 定同時(shí)存在。下沉曲線（綜合分析） 表示盆地內(nèi)下沉分布規(guī)律。在采空區(qū)中央上方 O 處地表下沉值最大，從盆地中央向采空區(qū) 邊緣下沉逐漸減小，在盆地邊界點(diǎn) A、B 處下沉為零，下沉曲線以采空區(qū)中央對(duì)稱。傾斜曲線 表示地表移動(dòng)盆地傾斜的變化規(guī)律。 盆地邊界至拐點(diǎn)間傾斜漸

10、增， 拐點(diǎn)至最大下沉點(diǎn)間傾斜 逐漸減小，在最大下沉點(diǎn)處傾斜為零。在拐點(diǎn)處傾斜最大，有兩個(gè)相反的最大傾斜值。曲率曲線 表示地表移動(dòng)盆地內(nèi)曲率的變化規(guī)律。盆地邊緣區(qū)水平移動(dòng)曲線 表示地表移動(dòng)盆地內(nèi)水平移動(dòng)分布規(guī)律。 盆地邊緣區(qū)為正曲率區(qū)， 盆地中部為負(fù)曲率區(qū)。 曲 率曲線由 3 個(gè)極值， 兩個(gè)相等的最大正曲率和一個(gè)最大負(fù)曲率。兩個(gè)最大正曲率位于邊界點(diǎn)和拐點(diǎn)之間，最大負(fù)曲率位于最大下沉點(diǎn)處；邊界點(diǎn)和拐點(diǎn)處曲率為零。水平變形曲線 表示地表移動(dòng)盆地內(nèi)水平變形分布規(guī)律。 與曲率曲線的分布規(guī)律相似， 盆地邊緣地區(qū)為拉伸 區(qū)，盆地中部為壓縮區(qū)。 水平變形曲線有 3 個(gè)極值，兩個(gè)相等的正極值和一個(gè)負(fù)極值，正極

11、值為最大拉伸值， 負(fù)極值為最大壓縮值。 兩個(gè)最大拉伸值位于邊界點(diǎn)和拐點(diǎn)之間， 最大壓縮 值位于最大下沉點(diǎn)處，邊界點(diǎn)和拐點(diǎn)處水平變形為零。建筑物下開采（綜述） 開采技術(shù)措施：1）充填開采方法：充填開采方法屬于人工支護(hù)采煤法，是隨著回采工作面的推進(jìn)，向采空 區(qū)送入充填材料，以減少采出空間，從而減少覆巖及地表移動(dòng)變形的一種開采方法。2）條帶開采方法：條帶開采方法是一種部分開采方法，他是將要開采的煤層區(qū)域劃分為比 較正規(guī)的條帶形狀， 采一條，留一條，使留下的條帶煤柱足以支撐上覆巖層的重量，而地表 只產(chǎn)生較小的移動(dòng)和變形。 與全部垮落法開采不同， 條帶開采的資源回收率偏低， 掘進(jìn)率高， 開采工藝復(fù)雜，效

12、率較低。3）協(xié)調(diào)開采方法：協(xié)調(diào)開采引起的地表移動(dòng)變形分布規(guī)律，通過(guò)采用合理的開采布局，開 采順序、方向、時(shí)間等方法減緩開采引起的地表移動(dòng)變形。地面建筑保護(hù)措施： 設(shè)置鋼拉桿、設(shè)置鋼筋混凝土圈梁、設(shè)置構(gòu)造柱、設(shè)置鋼筋混凝土錨固板、堵砌門窗、 設(shè)置變形縫、設(shè)置水平滑動(dòng)層、設(shè)置雙板基礎(chǔ)、設(shè)置變形補(bǔ)償溝。開采沉陷對(duì) 土地和 生態(tài)環(huán)境的影響（綜述）1）開采沉陷對(duì)土壤的侵蝕：礦山開采沉陷對(duì)土地的深層次破壞，一是改變土壤成分，造成 土壤環(huán)境污染；二是導(dǎo)致土地沙漠化。2）對(duì)地表水環(huán)境的影響：煤層的開采會(huì)對(duì)其上覆地層造成破壞，疏干部分裂隙水，局部地 段造成含水層破壞。3）對(duì)地下水環(huán)境的影響： 煤礦開采過(guò)程中破壞了地下含水層的原始徑流， 大量排出地下水， 同時(shí)使區(qū)域含水層水位下降， 形成大規(guī)模地下水降落漏斗。