地表移动和变形预计--理工大ppt课件.ppt

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1、开采损害与保护Miningdamageandprotection第二章地表移动和变形预计Chapter2GroundMovementandDeforamtionPrediction342地表移动和变形预计保护煤柱的设计5建筑下采煤7铁路下采煤地表移动和变形观测6水体下采煤1地表移动和变形规律概述概率积分法12第二章地表移动和变形预计典型曲线法3剖面函数法4一、基本概念（一）地表移动和变形预计的基本概念1．地表移动和变形预计对一个计划进行开采的一个或多个工作面，根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的地表移动和变形的工作，称为地表移动和变形预计。第一节概述预计

2、时用到的地质采矿条件有：煤层的法向开采厚度（采高）m，煤层倾角α，采空区下山边界、上山边界、走向主断面上和平均开采深度H1、H2、H3、H0，采空区走向长D3、倾向斜长D1，顶板管理方法，上覆岩层的性质，工作面形状和工作面推进速度等。2．预计参数预计参数（PredictingParameters）是指在预计函数（解析公式或图形等）中用到的一系列数据，这些数据是根据所预计的那些工作面的地质采矿条件确定的，对一个特定的矿区和开采而言，预计参数是固定的；对于不同的矿区和开采，预计参数是不同的。（二）地表移动和变形预计的意义和作用1．在理论研究上，利用预计结果定量地研究受开采影响地表在时间上

3、和空间上的分布规律。为了提高预计的准确性，必须对预计方法所采用的理论模型及其参数与地质采矿条件之间的定性、定量关系进行深入的研究，这些研究又进一步加深了对地表移动和变形基本规律的认识。2．在生产实践上，利用预计结果可以指导建筑物下、铁路下和水体下（简称为“三下”）的开采实践:建筑物下开采(Miningunderbuildings)铁路下开采(Miningunderrailways)水体下开采(Miningunderwaterbodies)二、地表移动和变形预计的内容根据预计的要求、保护对象的空间位置和开采煤层的情况，预计的内容主要有如下方面：1．最大值的预计。2．主断面上地表移动和变

4、形的预计。3．地表上任意点的移动和变形值的预计。4．多工作面或多煤层开采时地表移动变形预计：地表移动变形预计时主要考虑到其受重复采动的综合影响。三、预计方法的分类1．经验方法(Empiricalmethod)经验方法是在特定的地质采矿条件下，通过大量的开采沉陷实测资料的数据处理，确定各种移动和变形的预计函数形式（解析公式、曲线或表格）和预计参数的经验公式。经验方法主要有:典型曲线法(Typicalcurvemethod)剖面函数法(Profilefunctionmethod)布尔分布法(Weberdistributionmethod)2．理论模型方法(Theoreticalmetho

5、d)理论模型方法是把岩体抽象为某个数学的、力学的或数学-力学的理论模型，按照这个模型计算出受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。该法所用的理论模型分两种：连续介质模型和非连续介质模型。理论模型方法主要有:有限元法(Finiteelementmethod)边界元法(Boundaryelementmethod)离散元法(Discreteelementmethod)非线性力学法(Nonlinearmechanicsmethod)3．影响函数法(Influencefunctionmethod)影响函数法是介于经验方法和理论模型方法之间的一种预计方法。其实质是根据理论研究或其他方法确

6、定微小单元开采对岩层或地表的影响（以影响函数表示），把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微小单元开采影响的总和（叠加），并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形。目前，此法所用的参数常根据实测资料求定。影响函数法主要有:概率积分法（Probabilityintegralmethod)一、概率积分法的定义概率积分法就是根据随机介质理论(Stochasticmediumtheory)，把开采引起的地表移动看作随机事件，用概率积分(或其导数)来表示微小单元开采引起地表移动和变形的预计公式,从而用叠加原理计算出整个开采引起的地表移动和变形。概率积分法由我国学者刘宝琛、廖国华等提出

7、的，目前已成为我国较成熟的、应用最为广泛的预计方法之一。第二节概率积分法二、基本原理（一）随机介质移动规律开采引起地表移动是非连续的，介质单元之间的关系发生变化，单元相互分离并作相对运动。因此可以用非连续介质模型研究开采沉陷问题，认为开采引起的地表移动的规律与随机颗粒体介质模型所描述的规律在宏观上相似。根据概率中的乘法和加法定理，可得：（2-1）由于a,b相对x,z都是极小量，对式（2-1）在点（x，z)附近用泰勒公式展开，并根据精度和问题的要求取前2或3