沉陷復(fù)習(xí)資料

1、充分采動 當(dāng)?shù)乇硐鲁僚璧氐南鲁林颠_到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大下沉值時， 這種情況稱為充分采 動，又稱臨界開采。這時，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)的中點和移動盆地最大下沉點在巖基面上投影點的連線與水平線 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)通過地表最大下沉點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或接近充分采動的條件下， 地表下沉盆地主斷面上盆地邊界點至采空 區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角。移動角移動角就是在充分采動或接近充分采動的條件下，地表下沉盆地主斷面上 3 個

2、臨界變形中 最外邊的一個臨界變形值點至采空區(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 是人們無法對其產(chǎn)生影響的， 稱為自然因素； 另一類時采礦技術(shù)因素。 巖層與地表移動的主 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、采煤方法及頂板控制方法。地表移動觀測站 地表及巖層移動觀測時在選定位置設(shè)置一系列相互聯(lián)系的測點， 通常稱地表移動觀測站或巖 層移動觀測站，簡稱觀測站。剖面線狀觀測站 在地表移動盆地主斷面的方向上，將觀測點布設(shè)成直線的觀測站。有時不能布設(shè)

3、成直線時， 也可布設(shè)成具有少量轉(zhuǎn)點的折線形。 剖面線狀觀測站通常由兩條互相垂直且相交的觀測線所 組成。沿走向主斷面布設(shè)的觀測線稱為走向觀測線， 沿傾斜主斷面布設(shè)的觀測線稱為傾斜觀 測線。保護煤柱 保護煤柱是指專門在井下暫時或永久不予采出的，目的是保護其上方巖層內(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對 象不受開采影響的那部分煤體。觀測站設(shè)計的原則：1）開采工作面上方地勢平坦，地下無大的地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件簡單。2）設(shè)計在移動盆地的主斷面上。3）觀測線的長度應(yīng)大于移動盆地的范圍。4）觀測期間不受臨近采區(qū)的影響。5）觀測線上應(yīng)根據(jù)采深和設(shè)站的

4、目的布置一定密度的測點。6）觀測線的控制點應(yīng)在移動盆地范圍之外埋設(shè)牢固，在凍土區(qū)控制點的頂面應(yīng)在凍土線以 下 0.5m 。開采沉陷預(yù)計的作用和意義對一個計劃的開采， 在開采進行以前， 根據(jù)其地質(zhì)采礦條件和選用的預(yù)計函數(shù)及其參數(shù)， 預(yù) 先計算出受此開采影響的巖層或地表移動變形工作，稱為開采沉陷預(yù)計。開采沉陷預(yù)計是礦山開采沉陷學(xué)科的核心內(nèi)容之一。 利用預(yù)計結(jié)果可定量地研究受開采影響 的巖層與地表移動和變形在時間和空間上的分布規(guī)律。 在現(xiàn)場實踐中， 開采沉陷預(yù)計對知道 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)段出了問題必然 會影響全線正常通車。2）鐵路運輸不能中斷，要求在短時間維修好損壞的鐵路，必須保證采動過程中列車行車的 安全。3）鐵路突然的、局部的陷落，對列車運行危害極大，可能導(dǎo)致列車行車事故，必須加以防 止。4）鐵路的移動變形可通過及時維修消除。 進水體采煤的特點1）進水體采煤對變形量的大小關(guān)心較少，主要關(guān)心破裂巖體是否接觸水體。2）保護對象一般來說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，就會使整個水體崩潰入井下，淹沒礦井，因此水 體必須作為整體加以保護。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，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?？迓鋷ВňC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 動和破壞的特點如下：（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間的增長和工作面長度的加大，在上覆巖層壓力作用下，在 一定程度上可得到壓實。一般是穩(wěn)定時間越長，工作面開采范固越大，壓實性越好。（ 4 ）垮落帶內(nèi)的巖塊間空隙較大，有利于水、砂、泥土通過。 （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)巖層移動和破壞的特點如下：

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，破壞程度越小。（4）斷裂帶高度隨著工作面推進距離的增加而增大，當(dāng)工作面推進到一定距離時斷裂帶的 高度達到最大。之后，斷裂帶高度基本上不再發(fā)展。（5）巖石越堅硬，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)巖層移動和破壞的特點如下： （1）彎曲帶內(nèi)巖層移動過程連續(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，隔水性能更好，成為水下開采 時的良好保護層。（5）彎曲帶的高度主要受開采深度的影響，當(dāng)采深較小時，斷裂帶高度可直達地表。三帶” 在水平或緩傾斜煤層開采時表現(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 A、B 處下沉為零，下沉曲線以采空區(qū)中央對稱。傾斜曲線 表示地表移動盆地傾斜的變化規(guī)律。 盆地邊界至拐點間傾斜漸

10、增， 拐點至最大下沉點間傾斜 逐漸減小，在最大下沉點處傾斜為零。在拐點處傾斜最大，有兩個相反的最大傾斜值。曲率曲線 表示地表移動盆地內(nèi)曲率的變化規(guī)律。盆地邊緣區(qū)水平移動曲線 表示地表移動盆地內(nèi)水平移動分布規(guī)律。 盆地邊緣區(qū)為正曲率區(qū)， 盆地中部為負曲率區(qū)。 曲 率曲線由 3 個極值， 兩個相等的最大正曲率和一個最大負曲率。兩個最大正曲率位于邊界點和拐點之間，最大負曲率位于最大下沉點處；邊界點和拐點處曲率為零。水平變形曲線 表示地表移動盆地內(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 個極值，兩個相等的正極值和一個負極值，正極

11、值為最大拉伸值， 負極值為最大壓縮值。 兩個最大拉伸值位于邊界點和拐點之間， 最大壓縮 值位于最大下沉點處，邊界點和拐點處水平變形為零。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采煤法，是隨著回采工作面的推進，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變形分布規(guī)律，通過采用合理的開采布局，開 采順序、方向、時間等方法減緩開采引起的地表移動變形。地面建筑保護措施： 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)置水平滑動層、設(shè)置雙板基礎(chǔ)、設(shè)置變形補償溝。開采沉陷對 土地和 生態(tài)環(huán)境的影響（綜述）1）開采沉陷對土壤的侵蝕：礦山開采沉陷對土地的深層次破壞，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）對地表水環(huán)境的影響：煤層的開采會對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）對地下水環(huán)境的影響： 煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流， 大量排出地下水， 同時使區(qū)域含水層水位下降， 形成大規(guī)模地下水降落漏斗。