建筑物下铁路下采煤1.ppt

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1、建筑物下、水体下、铁路下、承压水体上采煤新技术文学宽研究员煤炭科学研究总院“三下一上”采煤的意义我国煤炭资源蕴藏丰富、分布广泛、加之人口众多、煤矿生产均不同程度涉及建(构)筑物下、水体下、铁路下、承压水体上(简称“三下一上”)采煤问题。据不完全统计，仅统配煤矿生产矿井的“三下一上”压煤量就高达数百亿吨，特别是华东地区经济发达，人口密集，矿井的“三下一上”压煤量占到可采储量的50%左右，有的新建矿井的压煤量高达矿井可采储量的80%。一些开发较早的矿井随着可采资源的枯竭，其生产均涉及“三下一上”采煤问题。“三下一上”采煤技术开采

2、沉陷和覆岩破坏理论、计算分析、特殊开采技术、地面建(构)筑物保护煤柱和水体保护煤柱设计等。地表移动规律及建筑物下采煤技术1.地表移动及其特征煤层开采后，覆岩产生移动、变形与破坏。随着采空面积的增大，岩层移动的范围也会相应增大，当采空区面积达到一定范国后，岩层移动范围发展到地表，使地表产生移动与变形，这一过程与现象称为地表移动。地表移动稳定后，在采空区上方形成的沉陷区域称为地表下沉盆地。一般以10mm的下沉等值线作为下沉盆地边界。1.1.地表移动盆地特征一般呈椭圆形；急斜煤层开采时,一般呈兜形或瓢形；浅埋深开采时,地表可能会出

3、现台价下沉盆地；硬岩层浅部开采时,地表下沉盆地有时为切冒形；图1-3所示为典型的倾斜煤层，矩形工作面开采后的下沉盆地：呈椭圆形，在煤层走向方向上与开采中心对称。1.2.移动盆地形成过程依据开采深度、岩性和开采区域面积，地表移动盆地的形成过程经历非充分采动，充分采动，最后达到超充分采动。1.3.地表点移动特征在地表下沉盆地内，每点的移动方向均指向采空区中心，且可分解为垂直移动(下沉)和水平移动两个分量。各点的移动过程与移动量的大小与开采的相对位置有关。2.开采沉陷规律及计算方法2.1.开采沉陷的一般规律地表移动依据其形式可分为

4、连续变形和非连续变形两种。对于连续变形，根据煤层开采的地表移动及形成的下沉盆地可用两种方式进行描述，即角值方式和数值方式。2.1.1.地表移动的角值表述地表下沉盆地范围最大下沉位置等均可用实际观测取得的下列角值进行确定。(1)边界角在充分采动的条件下，下沉盆地主断面上实测下沉为10mm的点(边界点)和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。当有松散层时，应先以松散层移动角将边界点投影到基岩面，也可综合确定为综合边界角。分为走向边界角，下山边界角，上山边界角及急斜煤层底板边界角。(2)移动角在充分采动条件下，下沉盆主断面上实

5、测达到Ⅰ级变形(倾斜i=3.0mm/m、水平变形ε=2.0mm/m、曲率k=0.2×10-3m-1)。最外边的点和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。当有松散层时，应先以松散层移动角φ将最外边点投影到基岩面，也可综合确定为综合移动角。移动角分为走向移动角，下山移动角β，上山移动角γ及急斜煤层的底板移动角λ。(3)裂缝角在充分采动条件下，下沉盆地主断面上实测裂缝最外面的点和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。裂缝角分为走向裂缝角，下山裂缝角，上山裂缝角及急煤层的底板裂缝角。2.1.2地表移动的数值表述地表沉降除用角

6、值表示其相对区域外，还可用数值来表述地表各点的移动量值，包括下沉、水平移动、倾斜、水平变形、曲率、扭曲、剪切、下沉速度、开采影响时间、超前影响距和移动起始距等。（1）下沉（W），指地表移动的垂直分量。（2）水平移动（U），指地表移动的水平分量。（3）倾斜（i），指地表单位长度内下沉的变化量，具有方向性。（4）水平变形（ε），指地表单位长度内水平移动的变化量，拉伸为正，压缩为负。（5）曲率（k），指地表单位长度内倾斜变化量，凸为正，凹为负。地表移动的量值与角量之间存在着对应关系，主要有边界角与下沉之间的关系、移动角与变形（倾斜

7、、水平变形和曲率）的关系及超前影响角的关系。2.2开采沉陷计算方法通过几十年的研究，我国沉陷学者巳总结出适用于我国地质条件的开采沉陷计算与预计方法，主要有经验计算方法与理论分析方法两大类。经验计算方法中的概率积分法是以分布函数为影响函数，用积分式表示地表下沉盆地剖面的方法，应用较为普遍。概率积分法认为任意开采条件下都可以把整个开采分解为许多或无限多个微小单元的开采。整个开采对地表的影响等于所有单元开采的影响总和，因而可从单元开采入手，研究下沉盆地的方程式。其计算公式和计算如下：半无限开采走向主断面上地表移动和变形值：2.3.

8、计算参数取值地表移动的计算现在一般采用计算程序计算，如果用手算分析，则必须考虑工作面的充分度。计算参数取值见下表。3.开采沉陷对建筑物的损害地下开采对地表房屋的损害主要是由采动地表在垂直方向的移动变形(下沉、倾斜、曲率、扭曲)和水平方向的移动变形(水平移动、拉伸与压缩变形)引起。3.1.开