基本概念-煤矿开采与损害.ppt

第一章 基本概念 第一节 岩石的物理力学性质 第二节 地下开采引起的岩层移动 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 第四节 地表移动盆地内移动和变形分析 第五节 地表移动盆边界的确定 第二节 地下开采引起的岩层移动 一、 岩体内的应力状态 1．未受采掘影响的岩体受到各个方向力的约束，处于自然应力平衡状态。 2．岩体内的应力状态主要取决于上覆岩层的重量和性质。 第二节 地下开采引起的岩层移动 第二节 地下开采引起的岩层移动 第二节 地下开采引起的岩层移动 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 一、地表移动的形式 （一）地表移动盆地 开采影响到地表之后，在采空区上方形成一个比采空区大得多的沉陷区域，对地表的建筑、道路、河流、铁路、生活环境等有影响。 （如图所示） （二）裂缝及台阶（产生在边缘区） 产生裂缝的条件与有无松散层及其厚度有关。（如图所示） 塑性大：变形值超过6~10mm/m，地表产生裂缝；塑性小：变形值超过2~3mm/m，产生裂缝。一般地表裂缝与地下采空区不连通，到一定深度可能尖灭。 地表移动盆地 裂缝及台阶 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 （三）塌陷坑 产生条件：开采急倾斜煤层或某种特殊的地质采矿条件下易产生。 1．塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下。由于煤柱的抽冒，结果在地表形成漏斗状塌陷坑。 2．在采深很小或采厚很大的情况下，也会在地表产生漏斗状塌陷坑。 3．在有流砂层的情况下，由于防水煤岩柱小而导致水砂溃入井下，在地表形成塌陷坑。 4．开采缓倾斜煤层时，由于露头入采深不大，可能形成塌陷坑。（如图所示） 塌陷坑对地面破坏最大，应尽力避免。 塌陷坑 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 二、地表移动盆地的形成及特征 （一）地表移动盆地的形成过程 1．当工作面推进一段距离之后才在地表产生显著的移动。 2．随着工作面的推进，采空区的扩大，下沉盆地也逐渐扩大。 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 （二）充分采动与非充分采动 1．充分采动（ Full subsidence ）：地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动称充分采动。反之称非充分采动（Subcritical subsidence ）。 2．临界开采（Critical mining）：只有一个点的下沉值达到最大下沉值的采动情况，称为临界开采，地表移动盆地呈碗形。 3.超充分采动（Supercritical subsidence ）：多个点的下沉值达到最大下沉值的采动情况，称为超充分采动。 4．充分采动角(Angle of full subsidence) ：在充分采动条件下，在移动盆地的主断面上，地表最大下沉点与开采边界的连线在采空区一侧的锐角。 确定方法：a. 水平煤层 b. 倾斜煤层 下山??1、上山??2、走向??3 水平煤层 倾斜煤层 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 （三）地表移动盆地的特征 1．地表移动盆地的三个区域： （1）中间区域：下沉值达到最大，其它移动和变形值近似等于0，无明显裂缝。 （2）内边缘区：产生压缩变形，不出现裂缝、凹形。 （3）外边缘区：拉伸变形、凸形、裂缝。 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 2．水平煤层充分采动时，地表移动盆地的特征：（右图） （1）移动盆地位于采空区的正上方，移动盆地关于采空区对称。 （2）平底部分位于采空区中央正上方。 （3）移动盆地内外边缘的分界点（拐点）位于采空区边界正上方或偏向采空区。 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 3.倾斜煤层充分采动时，移动盆地的特征: （1）移动盆地与采空区不对称，在倾斜方向上，整个盆地偏向采空区下山方向，影响范围上边界小于下边界，上边界的移动盆地边缘要比下边界陡。 （2）最大下沉点偏向下边界方向。 （3）拐点在采空区的上边界偏向采空区上边界偏向煤柱。 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 4．开采急倾斜煤层充分采动时，地表移动盆地的特征（见图1-31） （1）非对称性更加明显。下边界影响到采空区很远的地方。上边界影响到煤层的底板岩层。整个移动盆地明显地偏向煤层下山方向。 （2）最大下沉点偏向采空区下山方向。 （3）最大水平移动大于最大下沉。 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 5.最大下沉角（Subsidence limit angle ）（θ）：在倾斜主断面上，地表最大下沉点和采空区中点的连线与沿煤层下山方向水平线所成的锐角。除与岩性有关外，还与煤层倾角有关。在在倾斜或缓倾斜煤层条件下，θ随煤层倾角的增大而减小。 一般有 第三节 地下开采引起的地表移动和破坏 （四）地表移动盆地的主断面