礦山開采沉陷學復習題

礦山開采沉陷學》復習題一、名詞解釋地表移動盆地主斷面：地表移動盆地內(nèi)通過最大下沉點（或者說移動盆地的中心）所作的沿煤層走向的垂直斷面。（P35）臨界開采面積：地表到充分采動時的采空區(qū)面積。防砂安全煤巖柱：在松散弱含水層底界面至煤層開采上限之間為防止流砂潰入井下而保留的煤和巖層塊段。（P321）垮落帶（冒落帶）：用全部垮落法管理頂板時，回采工作面放頂后引起煤層直接頂板巖層產(chǎn)生破壞的范圍。（P26）移動角：在充分采動或接近充分采動的條件下，地表移動盆地主斷面上三個臨界變形值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。 （P43）地表移動起動距：地表開始移動時工作面的推進距離。（P85）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。超前影響角：將工作面前方地表開始移動（即下沉 10mm的點與當時工作面的連續(xù)，此連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角。（P85）二、填空題三、簡答題什么是開采沉陷預計，其目的是什么？（ P116）（1）對一個計劃進行的開采，在開采進行以前，根據(jù)其地質(zhì)采礦條件和選用的預計函數(shù)、參數(shù)，預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，稱為開采沉陷預計。（2） 開采沉陷預計對開采沉陷理論的研究和生產(chǎn)實踐都有重要意義。①在理論研究生的作用在于，利用預計的結(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。②對指導建筑物下、鐵路下、水體下的開采實踐具有重要的作用。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？（ P25—P27）（1）冒落帶：①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，當巖層內(nèi)部的拉應力超過巖石的抗拉強度時，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)；②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；③冒落巖石具有可壓縮性；④冒落帶的高度主要取決于采出厚度和上覆巖石的碎脹系數(shù)，通常為采出厚度的3~5倍。實踐中可用下式近似估算冒落帶高度： h=m/［（k-1）cosa］。（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：①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，特別是當巖性較軟時，隔水性能更好，成為水下開采時的良好保護層，當透水的松散層在彎曲帶內(nèi)就不能起到這種作用；②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)，各部分的移動值相差很?。虎蹚澢鷰?nèi)的高度主要受開采深度的影響。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）①覆巖力學性質(zhì)、巖層層位的影響；②松散層對地表移動特征的影響；③煤層傾角的影響；④開采厚度與開采深度的影響；⑤采區(qū)尺寸大小的影響；⑥重復采動的影響；⑦采煤方法及頂板管理方法的影響。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?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，拉伸變形超過巖石的允許抗拉強度。 （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。當煤層傾角較大，而且開采是自上而下順序進行，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。影響地表移動規(guī)律的地質(zhì)采礦因素主要有哪些？舉出其中兩種因素對地表移動范圍和沉陷程度的具體影響。（P95-P104）（1［①覆巖力學性質(zhì)、巖層層位的影響；②松散層對地表移動特征的影響；③煤層傾角的影響；④開采厚度與開采深度的影響；⑤采區(qū)尺寸大小的影響；⑥重復采動的影響；⑦采煤方法及頂板管理方法的影響。（2）自選！四、計算題某礦計劃村莊下采煤，壓煤工作面屬于水平煤層，工作面開采深度m140m，采厚I2m，坡面走向長D31000m,工作面斜長D!200m，采煤方法為走向長臂式，頂板全部滑落，下沉系數(shù)q0.75，主要影響角tan2水平移動系數(shù)b0.25，拐點偏距s。 0.1H°。試采用概率積分法預計該工作面開采后地表移動盆地走向主斷面的地表下沉、并定性繪制走向主斷面的上述五種移傾斜變形、曲率變形、水平移動和水平變形的最大值,動與變形曲線。（原型：P133-P135例4-1）并定性繪制走向主斷面的上述五種移(1)確定預計參數(shù)： S(1)確定預計參數(shù)： S00.1H00.114014(m),H

tan140 70(m)2(2)預計最大移動和變形值：W0mqcos21000.75cos01500(mm)15007021.43(mm/m)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"W0 1500 2K0 0 1.52 - 0.465(mm/m2)\o"CurrentDocument"2 702U0bW0 0.251500 375(mm)\o"CurrentDocument"bW0 3750 1.52 - 1.52 8.14(mm/m)70（3）走向主斷面移動的變形預計表計算結(jié)果計算計算計算內(nèi)容（單

計算結(jié)果序號方法位）（1）已知/-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20+0.2+0.4+0.6+0.8+1.0（2）（1）X(cm)-70-56-42-28-1401428425670（3）0.00620.02250.06650.15810.30810.50000.69190.84190.93350.97740.9938（4）已知0.0430.1340.3230.6050.8821.000.8820.6050.3230.1340.043（5）0.1780.4220.8001.0000.7300-0.730-1.000-0.800-0.422-0.178（3）（6）WoW(x)(mm)93410023746275010381263140014661491（4）（7）ioi(x)(mm/m)0.922.876.9212.9718.9021.4318.9012.976.922.870.92（5）（8）Ko2K(x)(mm/m)0.0830.1960.3720.4650.3390-0.339-0.465-0.372-0.196-0.083（4）（9）UoU(x)(mm)16501212273313753312271215016（5）（10）0(x)(mm/m)1.452.606.518.145.940-5.94-8.14-6.51-2.60-1.45（注）上表中黑體數(shù)據(jù)為已知數(shù)據(jù)。（4）繪制移動和變形預計曲線圖五、設(shè)計題1.有一廠房，處于煤礦井田范圍內(nèi)，保護等級為n級，平面尺寸和形狀如下圖。長軸方向與煤層方向夾角 30，煤層傾角20，煤層厚度m3m，樓房中心點下方埋藏深度H150m，松散層厚度h15m，該地區(qū)走向移動角75,上山移動角 75, 0.65,松散層移動率75，是采用垂直剖面法留設(shè)該煤層的保護煤柱，并寫出具體步驟。(原型：P248例7-1)【解】步驟如下：(1)在平面圖上通過建筑物四個角點分別作與煤層走向、傾向平行的四條直線，得到一矩形，即建筑物本身所占面積。由于屬n級建筑物，在外緣加上 15m的圍護帶寬度，得到建筑

物的受保護邊界。(2)標出地表線、建筑物輪廓線、松散層和煤層等，注明煤層傾角、煤層厚度，建筑物下方埋深，并繪制地表柱狀圖。(3)在沿走向剖面上，先求出松散層與基巖接觸面上的保護邊界點，并作出走向移動角，將所得交點投影到平面圖上，即得保護煤柱的邊界。知識儲備：保護等級為級的建筑物，其外緣加上的圍護帶寬為 10m.2.某礦在松散富含水層下開采一傾斜煤層，煤層總厚度為煤層上覆巖為中性巖，松散層下無粘土，松散層下有厚度為水裂縫帶高度計算公式為Hh(100M)(1.69m分三層開采，每層厚度3m8m的含水基巖風化帶，該礦導M3.6),保護層厚度取Hb9m分三層開采，每層厚度3m8m的含水基巖風化帶，該礦導M3.6),保護層厚度取【解】(1)h100【解】(1)h100M100(333)1.6M3.61.6(333)3.6M333Hb6A6-618