開采沉陷知識總結(jié)

1、開采沉陷知識總結(jié)名詞解釋開采沉陷：有用礦體被采出以后，開采區(qū)域周圍的巖體原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，應(yīng)力重新分布，達(dá)到新的平衡。在這過程中，使巖層和地表產(chǎn)生連續(xù)的移動、變形和非連續(xù)的破壞現(xiàn)象。地表移動：采空區(qū)面積擴(kuò)大到一定范圍后，巖層移動到地表，使地表產(chǎn)生移動變形，在地表沉陷的研究中稱這一過程和現(xiàn)象為地表移動。巖層移動：局部區(qū)域礦體被采出后，（在巖體內(nèi)部形成一個空洞）其周圍應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，引起應(yīng)力的重新分布，直到達(dá)到一個新的平衡，這是一個十分復(fù)雜的物理，化學(xué)變化過程，也是巖層產(chǎn)生移動和破壞的過程，這一過程和現(xiàn)象稱為巖層移動。下沉盆地：在開采影響波及到地面時，受采動影響地面由原有的標(biāo)高向下沉

2、降，從而在采空區(qū)上方形成了一個比采空區(qū)面積大的沉陷盆地。充分采動：地下煤層采出后，地表下沉值達(dá)到了地質(zhì)條件下應(yīng)有的最大值，此時的采動為充分采動。臨界開采：正好達(dá)到其最大值。地表移動盆地主斷面：將地表移動盆地主斷面上，移動盆地平底邊緣在地表水平線上的投影同采空區(qū)邊界連線與煤層在采空區(qū)一側(cè)的夾角。臨界變形值：建筑物不需要維修仍能夠保持正常使用所允許的地表最大變形值。邊界角：在充分或接近充分采動條件下，地表移動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。裂縫角：在充分或接近充分采動條件下，地表移動盆地主斷面上，移動盆地內(nèi)最外側(cè)的地表裂縫至采空區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角

3、。松散型移動角：用巖層移動角自采空區(qū)邊界劃線與基巖松散層相交線于一點，同地表下沉值為10MM的點相連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角。觀測站：在研究對象上按一定要求設(shè)立的一系列測點，這些測點統(tǒng)稱為觀測站。起動距：地表開始移動時工作面的推進(jìn)距離稱為起動距。超前影響：在工作面推進(jìn)過程中，工作面前方的地表受采動影響而下沉，這種現(xiàn)象稱為超前影響。超前影響角：將工作面前方地表開始移動的點與當(dāng)時工作面的連線，此連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角。超前影響距：開始移動的點到工作面的水平距離稱為超前影響距。下沉系數(shù)：指在充分采動或接近充分采動情況下，開采水平煤層時的地表最大下沉值與開采厚度之比，在開采緩傾斜和傾斜煤層情況

4、下，下沉系數(shù)是最大下沉值除以煤層傾角的余弦與開采厚度的乘積。重復(fù)采動：指煤層和地表已經(jīng)受過一次開采的影響而產(chǎn)生移動變形和破壞之后再一次經(jīng)受開采的影響，使得巖層和地表又一次受到采動。地表移動持續(xù)時間：充分采動或接近充分采動的情況下，下沉值最大的地表點從移動開始到移動穩(wěn)定所持續(xù)的時間。移動角（下山、上山移動角）：在充分采動或接近充分采動的條件下，(在傾向主斷面上)地表移動盆地主斷面上三個臨界變形值中最外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)（向下山、上山方向）的夾角。走向（傾向）采動程度系數(shù)（）：表示走向（傾向）不是充分采動時使傾向（走向）主斷面上移動或變形值減小的倍數(shù)。采動系數(shù)：

5、采空區(qū)傾斜方向或走向方向的實際長度與地表達(dá)到成分采動時相應(yīng)方向上最小長度之比。充分采動角：在充分采動條件下，在地表移動盆地的主斷面上，移動盆地平底的邊緣（在地表水平線上的投影點）和同側(cè)采空區(qū)邊界連線與煤層在采空區(qū)一側(cè)的夾角。最大下沉角：在傾斜主斷面上，由采空區(qū)的中點和地表移動盆地的最大下沉點（在地表水平面上的投影點）的連線與水平線之間在煤層下山方向一側(cè)的夾角。開采影響傳播角：傾斜煤層開采時，拐點不是位于計算邊界的正上方，而是向下山方向偏移。偏移后的拐點與同側(cè)計算邊界的連線與水平線在下山方向一側(cè)的夾角。開采沉陷預(yù)計：對一個計劃進(jìn)行的開采，在開采進(jìn)行以前，根據(jù)其地質(zhì)條件和選用的預(yù)計函數(shù)，參數(shù)，預(yù)先

6、計算出受此開采影響的巖層和地表的移動和變形的工作。預(yù)計參數(shù)：預(yù)計函數(shù)中用到的一系列數(shù)據(jù)，這些參數(shù)是根據(jù)所預(yù)計的那個開采的地質(zhì)采礦數(shù)據(jù)和因數(shù)確定。概率積分法：是因其所用的移動和變形預(yù)計分工中含有概率積分而得名。開采沉陷的模擬研究方法：是把巖體抽象簡化成某一種理論或物理的模型，對模型中的煤層模擬實際情況進(jìn)行“開采”，通過計算或觀測模型中巖體由于開采引起的移動和變形，來研究開采沉陷規(guī)律或解決與開采沉陷有關(guān)的實際工程問題的一種方法。相似常數(shù)：兩相似系統(tǒng)某一種對應(yīng)量比值為一常數(shù)，此常數(shù)為這種量的相似常數(shù)。相似準(zhǔn)數(shù)：兩相似系統(tǒng)間的數(shù)量關(guān)系或特征。單值條件：將一個具體現(xiàn)象與同類現(xiàn)象中其他現(xiàn)象 相區(qū)別的具體條

7、件，也就是將普通現(xiàn)象的通解轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w現(xiàn)象的特解的具體條件。保護(hù)煤柱：指專門留在井下不予采出的，旨在保護(hù)上方巖層內(nèi)部和地表的上述保護(hù)對象不受開采影響的那部分煤炭。圍護(hù)帶：建筑物周圍的受保護(hù)范圍。條帶開采：將被開采的煤層劃分為比較正規(guī)的條帶形狀，采一條留一條，使留下的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。防水安全煤巖柱：在水體底界面至煤層開采上限之間所留設(shè)的防水中的水潰入井下的煤和巖層塊段。安全煤巖柱：在煤層至水體底面垂直距離很近的條件下，必須在水體和煤層開采上限之間留設(shè)一定垂深的巖層塊段和煤層。防塌煤巖柱：在松散粘土層和已經(jīng)疏干的松散含水層底界面與煤層開采上限之間為防止

8、泥砂塌入采空區(qū)而保留的煤和巖層塊段。防砂煤巖柱：在松散弱含水底界面至煤層開采上限之間為防止流沙潰入井下而保留的煤和巖層塊段。典型曲線法：是一種用無因次的典型曲線表示移動盆地主斷面上的移動和變形的方法。負(fù)指數(shù)函數(shù)法：使用負(fù)指數(shù)函數(shù)表示地表下沉剖面函數(shù)的方法。主要影響半徑：將x=+-r的地表點與煤壁相連，其連線與水平線之間所夾的銳角。半盆地長：最大下沉點至下沉盆地邊界的平距。類比法：時把與本礦區(qū)煤田特征和開采條件相似的礦區(qū)的參數(shù)作為本礦區(qū)的參數(shù)。垂直剖面法：作沿煤層走向和傾向的垂直剖面，在剖面圖上確定煤柱邊界寬度，并投影到平面圖上而得保護(hù)煤柱邊界的方法。垂線法：先作受保護(hù)面積邊界的垂線，利用公式計

9、算垂線長度，再在平面圖上量出垂線長度，從而確定保護(hù)煤柱邊界的方法。全柱開采：就是在受保護(hù)對象的范圍內(nèi)，有限制的進(jìn)行大面積全面開采，并在煤柱內(nèi)部形成開采邊界，以最大限度的減少開采對受護(hù)建筑物的有害影響。協(xié)調(diào)開采：利用兩個煤層同時開采所產(chǎn)生的地表變形相互抵消的原理。地下水：賦存在地球巖石圈中，積聚在巖石空隙中的水。潛水位：潛水面上任意點的絕對標(biāo)高。承壓水：一般充滿與兩個隔水層之間并承受凈水壓力的水。臨界變形值：不需要維修能保證建筑物正常使用所允許的地表最大變形值稱為臨界開采面積： 地表到充分采動時的采空區(qū)面積。半無限開采：工作面煤壁一側(cè)的煤層未被采動，而另一側(cè)的煤層全部采空的開采情況。填空 （包含

10、解釋）1、巖層移動的形式：彎曲、冒落、片幫、底板隆起、滾動、巖石沿層面滑移（1）彎曲巖體向下移動，不產(chǎn)生脫落。特點：出現(xiàn)裂縫或斷裂，但保持層狀形式和連續(xù)性。（2）冒落巖體部分下落，向下移動的現(xiàn)象。特點：不在保持其原有的層狀性，巖體積增大。（3）片幫采空區(qū)邊界礦體在支撐壓力的作用下，一部分被擠向采空區(qū)的現(xiàn)象。（4）底板的隆起當(dāng)?shù)装褰擒洉r，在礦體采出后，底板在垂直方向減壓，水平方向受壓，導(dǎo)致底板向采空區(qū)方向隆起的現(xiàn)象。（5）滾動特點：上山垮落巖石充填下山采空區(qū)，因而上山移動增加，下山移動減少。（6）巖石沿層面滑移在開采傾斜礦體時，巖石在自重力的作用下，除產(chǎn)生沿層面法線方向的彎曲外，還會產(chǎn)生沿層面方

11、向的移動。特點：巖層沿層面滑動，層間有錯動。2巖層三個移動區(qū)特征：充分采動區(qū)（減壓區(qū)），最大彎曲區(qū)，巖石壓縮區(qū)。（1）充分采動區(qū)移動特征是： 1）下部巖體破碎成塊狀，上部巖體斷裂、離層、裂隙；2）豎向方向受拉、橫向方向受壓，3）層內(nèi)各點的移動向量與煤層法線方向一致，在同一層內(nèi)的移動向量彼此相等； 4）移動量最大。（2）巖石壓縮區(qū)（支承壓力區(qū)）特征：沿層面方向受拉、層面法線方向受壓。（3）最大彎曲區(qū)（、）特征：1）在此范圍內(nèi)巖層向下彎曲的程度（曲率）最大。2）在層內(nèi)產(chǎn)生沿層面方向的拉伸變形和壓縮變形。3.移動穩(wěn)定后巖層內(nèi)的三帶：冒落帶，裂縫帶，彎曲帶。冒落帶（垮落帶）垮落帶是指由采礦引起的上覆巖

12、層破裂并向采空區(qū)垮落的巖層范圍。.垮落帶內(nèi)巖層破壞特點是：（1）分帶性 （2）碎脹性，碎脹系數(shù)值恒大于1，一般在1.51.80之間。（3）可壓縮性（4）垮落帶高度主要取決于采出厚度、上覆巖層的碎脹系數(shù)、巖性等，通常為采出厚度的35倍。薄煤層開采時垮落高度較小，一般為采出厚度的1.7倍左右。頂板巖石堅硬時，垮落帶高度為采出厚度的56倍；頂板軟弱時，垮落帶高度為采出厚度的24倍。實踐中可用下式近似估算垮落帶高度：h=m/(k-1)cos式中 h垮落帶高度；m采出礦層厚度；K巖石碎脹系數(shù)；礦層傾角。（5）形態(tài)，隨傾角不同而變化裂縫帶（斷裂帶）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

13、那部分巖層稱為裂縫帶。特征：（1）巖體內(nèi)裂隙多，但仍保持層狀結(jié)構(gòu)（2）裂隙帶高度與巖性密切相關(guān)：硬，高，軟，低冒落帶+裂縫帶=冒落裂縫帶（導(dǎo)水裂隙帶） 軟弱巖石：912m（m為開采厚度）；中硬巖石：1218m；堅硬巖石：1828m。彎曲帶彎曲帶指的是裂縫帶之上直至地表的整個巖系。特點：1）保持整體性和層狀結(jié)構(gòu)，2）移動過程連續(xù)而有規(guī)律，不存在或極少存在離層裂縫。3）在豎直面內(nèi)，各部分的移動值相差很小。4）H彎H裂（當(dāng)H大時）三者的關(guān)系：從采空區(qū)往上：冒落帶裂縫帶彎曲帶 H小，m大時，可能只有冒落帶和裂縫帶 條帶、充填開采時，無冒落帶或斷裂帶，只有彎曲帶4.巖層移動典型圖示：近水平煤層層狀彎曲，

14、傾斜煤層層狀彎曲并沿層面向下滑移，急傾斜煤層煤層底板發(fā)生移動。 急傾斜煤層上盤巖層以懸彎曲形式移動巖，層沿層面錯動，巖層在露頭出形成臺階狀盆地5地表移動和破壞的形式：地表移動盆地，裂縫及臺階，塌陷坑6靜態(tài)地表移動盆地三個區(qū)域：移動盆地中間區(qū)域，移動盆地內(nèi)邊緣區(qū)，移動盆地外邊緣區(qū)。7移動主斷面特征是在主斷面上地表移動盆地的范圍最大；地表移動的最充分移動量最大。8移動盆地內(nèi)移動和變形的指標(biāo)：下沉，傾斜，曲率，水平移動，水平變形1、下沉 地下水位低時，均勻下沉對建筑物無影響 地下水位高時，對建筑物有影響2、傾斜 （1）對高而底面積小的建筑物影響大 建筑物內(nèi)應(yīng)力重分布建筑物破壞、倒塌 （2）使排水系統(tǒng)

15、坡度變化（3）使公路、鐵路坡度變化3、曲率 正曲率：頂部開裂，裂縫上寬下窄，倒八字裂縫負(fù)曲率：底部開裂，裂縫下寬上窄，正八字裂縫和水平裂縫4、地表水平變形 使建筑物基礎(chǔ)受拉或受壓5、建筑物臨界變形值對建筑物有影響的變形主要有：傾斜、曲率、水平變形根據(jù)長期的觀測得到：i=3mm/m k=0.2mm/m2 =2mm/m 作為標(biāo)準(zhǔn)，大于這些值，建筑物損害，小于這些值，建筑物不損害，因而稱為臨界變形值。9觀測站類型按觀測站設(shè)置地點不同可以分為:地表移動觀測站，巖層內(nèi)部觀測站，專門觀測站。按時間長短：普通觀測站與短期觀測站。按布網(wǎng)形式：網(wǎng)狀觀測站、剖面線狀觀測站。設(shè)計原則：觀測線的位置應(yīng)設(shè)在主斷面上；觀

16、測線的長度一定要大于移動范圍；設(shè)站地區(qū)在觀測期間不受鄰近開采的影響；測點密度要適當(dāng)，視開采深度和設(shè)站目的確定密度；控制點要設(shè)在移動范圍之外，不受開采影響；設(shè)在移動范圍內(nèi)的觀測點與地表同步移動。條帶開采：將被開采的煤層。地點選擇：依設(shè)站目的，從簡單條件到復(fù)雜條件。設(shè)計方法：確定觀測站位置；觀測線長度的確定；測點數(shù)目及密度。觀測工作：連接測量；全面觀測；日常觀測工作（只測水準(zhǔn)） 地表移動時間：在充分采動或接近充分采動的情況下，下沉值最大的地表點從移動開始到移動穩(wěn)定所持續(xù)的時間，稱為地表移動持續(xù)時間用T表示。開始階段：下沉量達(dá)到10MM的時刻，此時移動開始速度達(dá)到1.67MM/D；活躍階段：下沉速度

17、大于1.67MM/D時的階段，危險變形階段；衰退階段：下沉速度剛小于1.67MM/D時起至六個月內(nèi)下沉累計不超過30MM時止的階段。 10開采沉陷預(yù)計的內(nèi)容：（1）地表移動變形值預(yù)計 （2）巖體內(nèi)部移動變形值預(yù)計（3）建筑物移動變形值預(yù)計（4）多工作面多煤層開采時巖層和地表變形預(yù)計 11開采沉陷預(yù)計方法的途徑：基于實測資料的經(jīng)驗方法；理論模擬法；影響函數(shù)法。 12. 開采沉陷研究方法：模擬研究法，實測研究法 13.相似材料模擬方法的實質(zhì)：根據(jù)相似原理，將礦山巖層以一定比例縮小，用相似材料做成模型，然后在模型中模擬煤層開采，觀測模型上巖層的移動和破壞的情況，根據(jù)模型上出現(xiàn)的情況分析，推測實地巖層

18、所發(fā)生的情況。 14.兩系統(tǒng)相似，歸納起來基本上是三類：幾何相似。運(yùn)動學(xué)相似。動力學(xué)相似15.保護(hù)煤柱留設(shè)方法：垂直剖面法；垂線法；數(shù)字標(biāo)高投影法。 16.地表移動和變形引起的建筑物裂縫：斜裂縫，墻身頂部書香裂縫，窗臺墻上豎向裂縫，勒腳上豎向裂縫，窗間墻上水平裂縫，磚過梁上豎向裂縫。 17.正曲率引起倒八字裂縫，負(fù)曲率引起正八字裂縫 18.條帶開采的類型：走向條帶與傾斜條帶；冒落條采和充填條采；定采留比條采和變采留比條采 19.礦區(qū)水體大致分為：地表水和地下水 20.煤層傾角對覆巖破壞的影響：水平煤層及緩傾斜；開采傾斜煤層；開采急傾斜煤層 21.解決水體下采煤問題措施：采礦措施，建筑結(jié)構(gòu)措施

19、22.水體處理措施：疏降水體；處理水體補(bǔ)給來源 23.建筑下采煤防護(hù)措施：采礦措施，建筑結(jié)構(gòu)措施 24.地表移動和破壞形式：地表移動盆地、裂縫及臺階、塌陷坑。 25.開采空間周圍巖層的移動形式：彎曲、巖層的垮落（冒落）、煤的擠出（片幫）、巖石沿層面的滑移、垮落巖石的下滑（或滾動）、底板巖層的隆起。三、簡答題1.什么是開采沉陷預(yù)計，其目的是什么？（P116）（1）對一個計劃進(jìn)行的開采，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)計函數(shù)、參數(shù)，預(yù)先計算出受此開采影響的巖層和（或）地表的移動和變形工作，稱為開采沉陷預(yù)計。（2）開采沉陷預(yù)計對開采沉陷理論的研究和生產(chǎn)實踐都有重要意義。在理論研究生的作用

20、在于，利用預(yù)計的結(jié)果可以定量地研究受開采影響的巖層與地表移動在時間上和空間上的分布規(guī)律。對指導(dǎo)建筑物下、鐵路下、水體下的開采實踐具有重要的作用。2.巖層移動穩(wěn)定后，覆巖采入影響分為哪幾個帶？各影響帶的主要特征是什么？（P25P27）（1）冒落帶：隨著煤層的開采，其直接頂板在自重力的作用下，發(fā)生法向彎曲，當(dāng)巖層內(nèi)部的拉應(yīng)力超過巖石的抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生斷裂、破碎成塊而垮落，冒落巖塊大小不一，無規(guī)則地堆積在采空區(qū)內(nèi)；冒落巖石具有一定的碎脹性， 冒落巖塊間空隙較大，連通性好，有利于水、砂、泥土通過。冒落巖石的體積大于冒落前的原巖體積；冒落巖石具有可壓縮性；冒落帶的高度主要取決于采出厚度和上覆巖石的碎脹

21、系數(shù)，通常為采出厚度的35倍。實踐中可用下式近似估算冒落帶高度：h=m/(k-1)cos。（2）裂隙（或稱斷裂）帶：該帶內(nèi)巖層產(chǎn)生較大的彎曲、變形及破壞，其破壞特征是，裂縫帶內(nèi)巖層不僅發(fā)生垂直于層理面的裂縫或斷裂，而且產(chǎn)生順層理面的離層裂縫。（3）彎曲（又稱整體移動）帶：彎曲帶內(nèi)巖層在自重力的作用下產(chǎn)生層面法向彎曲，在水平方向處于雙向受壓縮狀態(tài)，因而其壓實程度較好，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(hù)層，當(dāng)透水的松散層在彎曲帶內(nèi)就不能起到這種作用；彎曲帶內(nèi)巖層的移動過程是連續(xù)而有規(guī)律的，并保持其整體性和層狀結(jié)構(gòu)，不存在或極少存在離層裂縫。在豎直面內(nèi)，

22、各部分的移動值相差很小；彎曲帶內(nèi)的高度主要受開采深度的影響。3.影響地表移動盆地分布規(guī)律的地質(zhì)采礦因素有哪些？(P95-P104)覆巖力學(xué)性質(zhì)、巖層層位的影響；松散層對地表移動特征的影響；煤層傾角的影響；開采厚度與開采深度的影響；采區(qū)尺寸大小的影響；重復(fù)采動的影響；采煤方法及頂板管理方法的影響。4.采礦引起開采空間周圍巖層移動的主要形式有哪些？每種移動形式具備的條件是什么？（P23-P24）（1）彎曲：當(dāng)?shù)叵旅簩硬沙龊?，上覆巖層中的各個分層，從直接頂板開始沿層理面的法線方向，依次向采區(qū)方向彎曲，直到地表。（2）巖層的垮落（或稱冒落）：采區(qū)煤層采出后，直接頂板巖層彎曲而產(chǎn)生拉伸變形，拉伸變形超過

23、巖石的允許抗拉強(qiáng)度。（3）煤的擠出（又稱片幫）：煤層采出后，采空區(qū)頂板巖層內(nèi)出現(xiàn)懸空，其壓力便轉(zhuǎn)移到煤壁（或煤柱）上，增加煤壁承受的壓力，形成增壓區(qū)，并且煤壁上有附加荷載的作用。（4）巖石沿層面的滑移：傾斜煤層中，巖石的自重力方向與巖層的層理面不垂直。（5）垮落巖石的下滑（或滾動）：煤層采出后，采空區(qū)為冒落巖塊所填充。當(dāng)煤層傾角較大，而且開采是自上而下順序進(jìn)行，下山部分煤層繼續(xù)開采而形成新的采空區(qū)。（6）底板巖層的隆起：煤層地板巖石很軟且傾角較大，在煤層采出后，底板在垂直方向減壓，水平方向受壓。地表移動盆地劃分的三個邊界：移動盆地的最外邊界、危險移動邊界、裂縫邊界。水平煤層開采時地表達(dá)到充分采

24、動時地表移動盆地特征：1）移動盆地位于采空區(qū)正上方，以采空區(qū)中央對稱，盆地中心與采空區(qū)中心水平投影點一致。2）移動盆地的之平底位于采空區(qū)中央上方3）拐點位于開采邊界正上方或偏向采空區(qū)一側(cè)一段距離。和超充分采動相比，盆地內(nèi)不會出現(xiàn)中性區(qū)域，只有一個位于采空區(qū)中心正上方的最大下沉點。傾斜煤層非充分采動時，地表移動盆地的特征：1）移動盆地不與采空區(qū)中央對稱，工作面上山方向盆地比下山方向陡，開采影響范圍小，整個盆地偏向下山方向2）最大下沉點偏向下山方向3）移動盆地在走向方向上對稱于傾斜中心線4）上山方向盆地拐點偏向采空區(qū)內(nèi)側(cè)，下山方向盆地拐點偏向采空區(qū)外側(cè)。地表移動盆地主斷面及特征：通過地表移動盆地最

25、大下沉點所作的沿煤層走向和傾向的垂直斷面稱為地表移動盆地主斷面。非充分采動只有一個主斷面，超充分采動有無數(shù)個主斷面；0時，主斷面過采空區(qū)中央，0時，傾斜主斷面過采空區(qū)中央，走向主斷面偏向下山方向 特征：1）在主斷面上地表移動盆地的范圍最大；2）在主斷面上地表移動量最大；3）在主斷面上，不存在垂直于主斷面方向的水平移動。地表移動盆地內(nèi)移動和變形的指標(biāo)：下沉、傾斜、曲率、水平移動、水平變形、扭曲、剪切變形。臨界值的定義、大小和作用：建筑物不需要維修、仍能保持正常使用所允許的地表最大下沉值，成為臨界變形值。磚木結(jié)構(gòu)建筑物的一組臨界變形值為：傾斜，曲率，水平變形。用這個指標(biāo)可以圈定危險移動邊界，在圈定

26、的范圍以外，為地表移動和變形對建筑物不產(chǎn)生明顯損害的地帶，在圈定的范圍以內(nèi)，為地表移動和變形對建筑物將產(chǎn)生有害影響的地帶。繪圖并簡述水平煤層非充分（或充分采動）采動時主斷面內(nèi)的地表下沉、傾斜、曲率、水平移動和水平變形曲線的分布規(guī)律：1、非充分采動1）下沉曲線：特征點：盆地邊界點A、B，下沉值；最大下沉點O，位于采空區(qū)正上方；拐點E，地表下沉曲線上凹凸變化點，一般位于采空區(qū)邊界上方并略偏向采空區(qū)一側(cè)，其偏移距稱為拐點偏距，拐點處下沉不等于最大下沉值的一半。下沉曲線在地表最大下沉點O處下沉值最大，自盆地中心至盆地邊緣下沉值逐漸減小。2）傾斜曲線 盆地邊界點至拐點間傾斜漸增，拐點至最大下沉點間的傾斜

27、漸減，在最大下沉點處傾斜為零。在拐點處傾斜最大，有兩個方向相反的最大傾斜。3）曲率曲線 曲率曲線有三個極值，兩個相等的正極值和一個負(fù)極值正極值位于邊界點和拐點之間，負(fù)極值位于最大下沉點處。4）水平移動曲線 （移動盆地內(nèi)各點水平移動方向都指向盆地中心。）盆地邊界點至拐點間的水平移動漸增，拐點至最大下沉點間水平移動漸減，最大下沉點水平移動為零；在拐點處的水平移動最大，有兩個方向相反的最大水平移動。5）水平變形曲線 有三個極值，兩個正極值（最大拉伸值）和一個負(fù)極值（最大壓縮值）位于最大下沉點處；盆地邊界點和拐點處水平變形為零；盆地邊緣區(qū)為拉伸區(qū)，盆地中部為壓縮區(qū)。2、充分采動與非充分采動相比，1）傾

28、斜、水平移動曲線沒有明顯變化；2)最大下沉值已達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下的最大值；3)采空區(qū)中央、K均為0，出現(xiàn)了兩個最大負(fù)曲率值和兩個最大壓縮變形值；4）拐點處下沉為最大下沉之半。設(shè)置變形縫的作用：設(shè)置變形縫就是將建筑物自屋頂至基礎(chǔ)分成若干個彼此互不相連，長度較小，剛度較好，自成變形體系的獨立單體，這樣一來，可以減小地基反力分布不均勻?qū)ㄖ锏挠绊?，提高建筑物適應(yīng)地表變形的能力，減少作用于建筑物的附加應(yīng)力。相似材料混合物必須滿足下列要求：（1）材料的某些力學(xué)性質(zhì)與巖石相似（2）在模擬過程中材料的力學(xué)性能比較穩(wěn)定（3）改變材料配比可使材料的力學(xué)性質(zhì)變動范圍較大（4）便于制作模型，凝固時間短（5）原料

29、來源廣泛，成本低廉鐵路下采煤本身的特點：（1）鐵路是延伸性的建筑物，相互之間聯(lián)系密切（2）以惡露可以在不中斷鐵路氤氳的條件下，用起道，拔道，調(diào)整軌縫（串軌）等一系列維修方法最大限度地消除線路的移動和變形（3）線路突然的局部的陷落，對列車的危害極大（4）鐵路線路是在承受列車的動荷載作用下工作的。開采沉陷預(yù)計方法分類：1、途徑：基于實測資料的經(jīng)驗方法；影響函數(shù)法；理論模型法（連續(xù)與非連續(xù)介質(zhì)模型）2、預(yù)計手段：解析法；圖解法；電子計算機(jī)法3、采用的函數(shù)：剖面函數(shù)、影響函數(shù)建筑物裂縫類型：斜裂縫、墻身頂部豎向裂縫、窗臺墻上豎向裂縫、勒角上豎向裂縫、窗間墻上水平裂縫、磚過梁上豎向裂縫建筑物防護(hù)措施：1

30、、采礦措施：全柱開采、擇優(yōu)開采、協(xié)調(diào)開采、連續(xù)開采、充填法開采、條帶法開采2、建筑結(jié)構(gòu)措施：變形縫、鋼拉桿、鋼筋混凝土圈梁、基礎(chǔ)聯(lián)系梁、鋼筋混凝土錨固板、堵砌門窗洞、變形補(bǔ)償溝導(dǎo)水裂縫帶及其按巖層開裂程度分區(qū)：采空區(qū)上方的冒落帶和裂縫帶都是透水的，為了適應(yīng)水體下采煤的需要，把它們合稱為導(dǎo)水裂縫帶。分為四區(qū)：冒落性破壞區(qū)、嚴(yán)重開裂去、一般開裂去和微小開裂區(qū)。鐵路下采煤技術(shù)措施：地面線路維修措施：加寬路基，保證路基穩(wěn)定性；起道，消除下沉、傾斜、曲率的影響；撥道，消除橫向水平移動；串軌，消除縱向水平移動。安全開采措施：減小地表下沉值、防止地表突然下沉、合理布置采空區(qū)（線路位于下沉盆地主斷面上，并與工

31、作面推進(jìn)方向平行；不要留設(shè)孤立的殘存煤柱）。地表塌陷區(qū)造地復(fù)田方法：利用煤矸石造地復(fù)田，利用電廠粉煤灰造地復(fù)田，利用湖泥、河泥造地復(fù)田。塌陷區(qū)綜合治理：造地復(fù)田、塌陷區(qū)疏干、平整土地、挖深墊淺、發(fā)展水產(chǎn)和養(yǎng)殖業(yè)。地表移動盆地主斷面的特征：1，在主斷面上地表移動盆地的范圍最大；2，在主斷面上地表移動最充分，移動量最大。水平煤層開采時地表達(dá)到充分采動的地表移動盆地，特征：1，地表移動盆地位于采空區(qū)的正上方。2，地表移動盆地的形狀與采空區(qū)對稱。3，移動盆地內(nèi)外邊緣區(qū)的分界點，大致位于采空區(qū)邊界的正上方或略有偏移。在水平煤層開采的條件下，非充分采動和剛達(dá)到充分采動的地表移動盆地的特征，和超充分采動的移

32、動盆地特征相似，所不同的是移動盆地內(nèi)不出現(xiàn)中性區(qū)域，只有一個最大下沉點，而且最大下城點位于采空區(qū)中心的正上方。傾斜煤層開采，地表未達(dá)到充分采動時，地表移動盆地的特征：1，在傾斜方向上，移動盆地的中心偏向采空區(qū)的下山方向，和采空區(qū)中心不重合。2，移動盆地與采空區(qū)的相對位置，在走向方向上對稱于傾斜中心線，而在傾斜方向上不對稱，煤層傾角越大，這種不對稱性越加明顯。3，移動盆地的上山方面較陡，移動范圍較小，下山方面較緩，移動范圍較大。傾斜煤層充分采動時，移動盆地出現(xiàn)平底，充分采動區(qū)內(nèi)的移動和變形特點與水平煤層充分采動區(qū)內(nèi)相似。急傾斜煤層開采時，地表移動盆地的特征：1，地表移動盆地形狀的不對稱性更加明顯

33、。2，最大下沉值不是出現(xiàn)在采空區(qū)中心正上方，而是大致位于采區(qū)下邊界上方。3，地表的最大水平移動值大于最大下沉值。急傾斜煤層開采時，不出現(xiàn)充分采動的情況。觀測站設(shè)計包括編寫設(shè)計說明書和繪制設(shè)計圖兩部分動作。設(shè)計說明書：1，建立觀測站的目的和任務(wù)，2，設(shè)站地區(qū)的地形，地物及地質(zhì)采礦條件，3，觀測站設(shè)計時所用的開采沉陷參數(shù)，4，觀測線的位置及長度的確定，測點及控制點的數(shù)目。位置及其編號，5，工作測點和控制點的構(gòu)造及其埋設(shè)方法，6，觀測內(nèi)容及所用儀器，與礦區(qū)控制網(wǎng)的連測方法，精度要求，連測的起始數(shù)據(jù)，定期觀測的時間，方法及精度要求，有關(guān)地表采動影響的測定，編錄方法，7，經(jīng)費(fèi)估算，8，觀測成果的整理方法

34、與分析步驟，所要獲得的成果。 繪制設(shè)計圖：1，設(shè)站地區(qū)的地形，地物，地質(zhì)構(gòu)造，巖層柱狀，煤層產(chǎn)狀等，2，已有的和新設(shè)計的采取巷道，3，現(xiàn)有的和新設(shè)計的保護(hù)煤柱輪廓，4，觀測線的平面位置，沿觀測線的斷面圖。斷面圖上應(yīng)表示出工作測點，控制點的位置及編號，巖層柱狀，地質(zhì)構(gòu)造，煤層產(chǎn)狀，開采位置等。地表移動觀測的基本內(nèi)容是：在采動過程中，定期地，重復(fù)地測定觀測線上各測點在不同時期內(nèi)空間位置的變化。 地表移動觀測站的觀測工作可分為：觀測站的連接測量，全面觀測，單獨進(jìn)行的水準(zhǔn)測量，地表破壞的測定和編錄。 在觀測點埋好1015天，點位固結(jié)之后，在觀測站地區(qū)被采動之前，為了確定觀測站與開采工作面之間的相互關(guān)系

35、，首先應(yīng)在觀測站的某一個控制點與礦區(qū)控制網(wǎng)之間進(jìn)行測量，以確定這個控制點的平面位置和高程，然后再根據(jù)它來測定其余的控制點和動作測點的平面位置。這項工作稱為觀測站的連測。高程連測就是在礦區(qū)水準(zhǔn)基點至觀測站附近的水準(zhǔn)點之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量，再由水準(zhǔn)點測定觀測站控制點的高程。 全面觀測的內(nèi)容：測定各測點的平面位置和高程，各測點間的距離，各測點偏離觀測線方向的距離，記錄地表原有的破壞狀況，并作出素描。鉆孔觀測：就是在采動影響范圍內(nèi)，從地面或井下巷道中，向巖層內(nèi)部打鉆孔，并在鉆孔內(nèi)不同水平上設(shè)置觀測點進(jìn)行觀測。各測點偏離觀測線方向的距離稱為支距。鉆孔伸長儀:SONDEX沉降系統(tǒng)，測管，感應(yīng)環(huán)，基準(zhǔn)架。鉆孔測

36、斜儀：傳感器，RPP數(shù)據(jù)記錄打印處理器，電纜，測管。地表沉陷規(guī)律是指地下開采引起的地表移動和變形的大小，空間分布形態(tài)及其與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系。拐點是指在移動盆地主斷面上下沉曲線凹凸的分界點。水平煤層（或沿煤層走向主斷面）非充分采動時主斷面內(nèi)地表移動和變形分布規(guī)律：判別：水平煤層開采時的采動程度可用走向充分采動角3來判別。當(dāng)用3角作的兩直線交于巖層內(nèi)部而未及地表時，此時地表為非充分采動。1， 下沉曲線：在地表最大下沉點o處下沉值最大，自盆地中心至盆地邊緣下沉值逐漸減小，在盆地邊界點A，B處下沉值為0。2， 傾斜曲線：盆地邊界點至拐點間傾斜漸增，拐點至最大下沉點間傾斜漸減，在最大下沉點處傾斜為零。

37、在拐點處傾斜最大，有兩個方向相反的最大傾斜。3， 曲率曲線：1，曲率曲線有三個極值，兩個相等的正極值和一個負(fù)極值，正極值稱最大正曲率，位于邊界點和拐點之間，負(fù)極值稱最大負(fù)曲率，位于最大下沉點處，2，盆地邊界點和拐點處曲率為零，3，盆地邊緣區(qū)為正曲率區(qū)，盆地中部為負(fù)曲率區(qū)4， 水平移動曲線：盆地邊界點至拐點間水平移動漸增，拐點至最大下沉點間水平移動漸減，最大下沉點處水平移動為零，在拐點處水平移動最大，有兩個方向相反的最大水平移動。5， 水平變形曲線：1，水平變形曲線有三個極值，兩個相等的正極值和一個負(fù)極值，正極值稱為最大拉伸值，位于邊界點與拐點之間，負(fù)極值稱為最大壓縮值，位于最大下沉點處,2，盆

38、地邊界點和拐點處水平變形為零，3，盆地邊緣區(qū)為拉伸區(qū)，盆地中部為壓縮區(qū)。水平煤層（或沿煤層走向主斷面）充分采動時主斷面內(nèi)移動和變形分布規(guī)律：地表剛達(dá)到充分采動時和非充分采動時相比，它們的不同之處在于：1，下沉曲線上最大下沉點o的最大下沉值已達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下之最大值，即充分采動條件下的地表最大下沉值W0,2，傾斜，水平移動曲線沒有明顯變化，3，在最大下沉點o處，水平變形和曲率變形值均等于零，在盆地中心區(qū)域出現(xiàn)兩個最大負(fù)曲率及兩個最大壓縮變形值，位于拐點和o點之間。水平煤層（或走向主斷面）超充分采動時主斷面內(nèi)移動和變形分布規(guī)律：地表達(dá)到超充分采動時和非充分采動時相比，不同之處在于：1，下沉曲線

39、中部平底上各點下沉值相等，并達(dá)到該采礦地質(zhì)條件下的最大值，2，在平底部分內(nèi)，傾斜，曲率，水平變形均為零或接近于零，各種變形主要分布在采空去邊界上方附近，3，最大傾斜和最大水平移動位于拐點處，最大正曲率，最大拉伸變形位于拐點和盆地邊界點之間，最大負(fù)曲率，最大壓縮變形位于拐點和最大下沉點o之間。當(dāng)?shù)乇磉_(dá)到充分采動后，在地表下沉速度曲線上，最大下沉速度總是滯后于回采工作面一個固定距離，此固定距離稱為最大下沉速度滯后距，用L表示。這種現(xiàn)象稱為最大下沉速度滯后現(xiàn)象。地表移動持續(xù)時間或移動過程總時間，是指在充分采動或接近充分采動的情況下，下沉值最大的地表點從移動開始到移動穩(wěn)定所持續(xù)的時間。地表移動盆地內(nèi)任

40、意點的移動和變形預(yù)計計算方法可分為解析法和圖解法。解析法的優(yōu)點是，便于分析移動變形之間的關(guān)系，便于應(yīng)用電子計算機(jī)進(jìn)行預(yù)計，其缺點是，在沒有電子計算機(jī)而用人工計算時，計算復(fù)雜，工作量較大。圖解法的優(yōu)點是，能夠預(yù)計任意形狀工作面開采引起的地表移動和變形，比較形象，比較直觀，缺點是，繪制和使用積分格網(wǎng)都較為麻煩，預(yù)計的誤差也比解析法大。典型曲線法是用無因次的典型曲線表示移動盆地主斷面上的移動和變形曲線的一種方法。巖體內(nèi)部的移動和變形預(yù)計方法：概率積分法，威布爾分布法，積分格網(wǎng)法。相似材料模擬法中的相似三定理：1，相似第一定理（相似正定理）：“相似的現(xiàn)象，其相似指標(biāo)等于1”或“相似的現(xiàn)象，其相似準(zhǔn)數(shù)的

41、數(shù)值組同”。2，相似第二定理（定理）。3，相似第三定理（相似逆定理）：對于同一類物理現(xiàn)象，如果單值條件相似，而且由單值條件組成的相似準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值相等，則現(xiàn)象相似。立井的五類，其保護(hù)煤柱一般用垂直剖面法圈定：一，深度大于和等于400m的主副井：保護(hù)煤柱以邊界角圈定。二，深度小于400m的主副井及各類風(fēng)井，注砂井：保護(hù)煤柱以移動角圈定。三，穿過急傾斜煤層及其頂，底板的立井：在煤層傾斜剖面上以角（下盤移動角）圈定保護(hù)煤柱的下山方向邊界，在煤層走向方向上以角圈定保護(hù)煤柱的邊界。四，穿過有滑移危險的軟弱巖層，軟煤層及高角度斷層的立井除按前三類規(guī)定留設(shè)保護(hù)煤柱外，還應(yīng)假設(shè)防滑煤柱。五，為了防止山地發(fā)生滑坡引

42、起井筒破壞，一般應(yīng)在井筒所在斜坡的上下坡兩側(cè)加大煤柱尺寸。地下采礦對地面影響主要有垂直方向的移動和變形（下沉，傾斜，曲率，扭曲），水平方向的移動和變形（水平移動，拉伸和壓縮變形）以及地表平面內(nèi)的剪應(yīng)變?nèi)?。建筑物下采煤的防護(hù)措施主要為兩方面：一方面在井下采取采礦措施，目的是盡量減少建筑物所在地表的移動和變形值，另一方面對建筑物采取結(jié)構(gòu)保護(hù)措施，以增加建筑物承受地表變形的能力。建筑物下采煤的采礦防護(hù)措施：一，全柱開采；二，擇優(yōu)開采；三，協(xié)調(diào)開采；四，連續(xù)開； 五，適當(dāng)安排工作面與建筑物長軸的關(guān)系；六，對稱背向開采；七，干凈回采，不殘留煤柱；八，充填法開采；九，條帶法開采。全柱開采就是在整個城市，

43、工廠，村莊，車站，線路，井筒煤柱范圍內(nèi)，有限制地進(jìn)行大面積全面開采，并在煤柱內(nèi)不形成開采邊界，以最大限度地減少開采對受護(hù)建筑物的有害影響。全柱開采包括：1，長工作面開采就是利用長工作面形成的地表下沉盆地中央?yún)^(qū)穩(wěn)定后變形值很小的特點，使建筑物位于穩(wěn)定后地表下沉盆地的中央?yún)^(qū)。2，間歇開采就是在煤柱內(nèi)一次只允許回采一個煤層。協(xié)調(diào)開采就是利用兩個煤層或分層同時開采所產(chǎn)生的地表變形互相抵消的原理，來達(dá)到減少開采對地表的影響。采動區(qū)內(nèi)抗變形建筑物設(shè)計原則：1，地表變形時產(chǎn)生各種荷載的起因；2，采動區(qū)內(nèi)抗變形建筑物對地基土的特殊要求；3，應(yīng)采取建筑物保護(hù)措施和采礦保護(hù)措施；4，結(jié)構(gòu)設(shè)計時剛性原則或柔性原則的

44、應(yīng)用。覆巖破壞規(guī)律，在研究水體下采煤問題時主要就是指導(dǎo)水裂縫帶的分布形態(tài)和最大高度。水體下開采的技術(shù)措施：1，分層間歇開采；2，填充開采；3，分區(qū)開采；4，其他措施。覆巖破壞觀測，包括冒落帶高度和形態(tài)及導(dǎo)水裂縫帶高度和形態(tài)的觀測。鉆孔沖洗液法，就是在采空去上方地表布置一定數(shù)量的觀測鉆孔，在鉆孔鉆進(jìn)過程中，測定沖洗液的漏失量和鉆孔水位的變化，記錄各種異?，F(xiàn)象，經(jīng)過綜合分析確定導(dǎo)水裂縫帶和冒落帶的形態(tài)及高度。柱外開采引起井筒的偏移和破壞的原因：1，用移動角留設(shè)井筒煤柱的片面性；2，上山三角區(qū)對立井的影響；3，軟弱面對立井的影響；4，柱外開采引起的覆巖變形對井筒的影響。立井煤柱回采的3個階段：一，準(zhǔn)備階段：將穿過開采煤層的一段井壁截去，代之以可縮性木垛，是井壁不出現(xiàn)應(yīng)力集中。二，先期回采：回采井筒附近的小