开采沉陷基本概念.ppt

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1、中国矿业大学1第二章开采沉陷的基本概念地下开采引起的岩层移动地下开采引起的地表移动和变形地表移动和变形的描述指标地表沉陷的范围和角值参数2.1地下开采引起的岩层移动岩层移动的概念和特征岩层移动的形式移动稳定后岩层内的三带中国矿业大学GUOGL65@126.COM3岩层移动：局部矿体被采出后，岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡。岩层移动的概念和特征岩层移动示意图移动特征区：Ⅰ—充分采动区（减压区）；Ⅱ、Ⅱ'—最大弯曲区；Ⅲ、Ⅲ'—

2、岩石压缩区（支承压力区）。岩层移动特征区示意图中国矿业大学GUOGL65@126.COM5岩层移动的形式弯曲岩层的垮落（或称冒落）煤的挤出（又称片帮）岩石沿层面的滑移垮落岩石的下滑（或滚动）底板岩层的隆起开采空间周围岩层的移动形式：中国矿业大学GUOGL65@126.COM6移动稳定后采动岩层内的三带移动稳定后上覆岩层按破坏程度，可分为三个不同的开采影响带，即垮落带、断裂带、弯曲下沉带。采空区上覆岩层内移动分布示意图Ⅰ-垮落带；Ⅱ-裂缝带；Ⅲ-弯曲带地表移动的主要形式地表移动盆地的形成地表移动盆地的采动程度地

3、表移动盆地主断面地表移动盆地的特征2.2地下开采引起的地表移动和变形中国矿业大学GUOGL65@126.COM8地表移动：在采空区面积扩大到一定的范围后，岩层移动发展到地表，使地表产生移动和变形。地表移动的主要形式中国矿业大学GUOGL65@126.COM9地表移动盆地：开采影响波及到地表后，受采动影响的地表从原有标高向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域，这种地表沉陷区域称为地表移动盆地，或下沉盆地。地表移动盆地形成过程示意图10地表裂缝及台阶：在一定条件下，地表移动盆地外边缘拉

4、伸变形区可能产生裂缝。裂缝的深度、宽度与有无第四系松散层及其厚度、性质和变形值大小有关。塌陷坑：塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下，在煤层露头处附近地表呈现出严重的非连续性破坏，往往也会出现漏斗状塌陷坑。采动引起的塌陷坑中国矿业大学GUOGL65@126.COM12地表移动盆地：当开采工作面自开切眼开始向前推进的距离约为1/4～1/2Ho时，开采影响即波及到地表，引起地表下沉。随着工作面继续向前推进，影响范围不断扩大，在地表形成一个比开采范围大得多的下沉盆地。地表移动盆地的形成动态移动盆地：在工作面推进过程中

5、形成，如W1、W2、W3和W4静态移动盆地：地表移动稳定后最终的移动盆地，如W5地表移动盆地形成过程充分采动（CriticalMining）：地表最大下沉值不随采空区尺寸增大而增加的临界开采状态。此时形成的地表移动盆地称为充分采动下沉盆地（CriticalSubsidenceBasin），盆地内只有一个点的下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值。地表移动盆地的采动程度充分采动地表移动盆地A、B—地表移动盆的的边缘O—地表移动盆地的最大下沉点W0—地表移动盆地最大下沉值δ0—走边界角ψ3—走向充分采动角非充

6、分采动（SubcriticalMining）：地表最大下沉值随采空区尺寸增大而增加的开采状态。此时形成的地表移动盆地称为非充分采动下沉盆地（SubcriticalSubsidenceBasin），采空区的尺寸小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸，地表任意点的下沉值均未达到该地质采矿条件下应有的最大值。非充分采动地表移动盆地超充分采动（SupercriticalMining）：地表最大下沉值不随采区尺寸增大而增加且超出临界开采的状态，又称超临界开采。此时形成的地表移动盆地为超充分采动下沉盆地（Supercriti

7、calSubsidenceBasin），盆地中央出现平底，平底区域点的下沉值均达到最大下沉值。超充分采动地表移动盆地中国矿业大学GUOGL65@126.COM20充分采动角（以ψ表示）：在充分采动条件下，地表移动盆地的主断面上，移动盆地平底边缘（在地表水平线上的投影点）和同侧采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。充分采动地表移动盆地超充分采动地表移动盆地地表移动盆地的主断面主断面：通过地表移动盆地最大下沉点沿煤层倾向或走向的垂直断面。主断面个数与采动程度有关。槽型盆地示意图AB:走向主断面CD:倾向主断面主

8、断面的特征：主断面上地表移动盆地的范围最大；主断面上地表移动最充分，移动变形量最大；主断面上的点，通常不产生垂直于主断面方向的水平移动。主断面的位置：与采动程度和煤层倾角有关。最大下沉角：倾斜煤层开采时，地表移动盆地主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表投影点（在非充分采动条件下）或覆岩充分采动区界线延长线交点（充分采动条件下）的连线与水平线在下山方向的夹角。最大下沉角的确定跟开采影响传播角加以