移动角:在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上,地表最外的临界变形点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角称为移动角。煤的孔隙率:煤的总孔隙体积占相应煤的体积的百分比;煤的透气性系数:是指煤层相对于瓦斯流动的阻力,煤层透气性系数越大,瓦斯在煤层中流动越容易,是煤层瓦斯流动难易程度的标志,是评价煤层瓦斯抽放难易程度的标志;是评价煤层瓦斯抽放难易程度和瓦斯突出防治的重要技术参数。充填体压缩率:充填体压缩率是指在完全侧限条件下,在垂直压力作用下最大下沉量与充填体压缩前高度之比三下一上开采:建筑下、铁路下、水体下和承压水体上采煤水平变形:地表单位长度内水平移动的变化,用ε表示;正值表示地表拉伸变形,负值表示地表压缩变形充分采动:地表下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加的开采状态称为充分采动;非充分采动:地表下沉值随开采区域尺寸增大而增加的开采状态称为非充分采动;边界角:在充分或接近充分采动条件下,移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角称为边界角;水平移动:主断面内地表移动向量的水平分量,用U表示,单位为mm,U坐标轴以向下为正;百米钻孔瓦斯流量衰减系数:百米钻孔瓦斯流量衰减系数是指百米钻孔瓦斯流量随着时间延续呈衰减变化关系的系数,可作为评估开采层预抽瓦斯难易程度的一个指标;绿色开采:是指考虑环境与资源保护的煤炭开采方法。在基本概念上是从广义资源的角度认识和对待煤、瓦斯、水、土地、矸石等一切可以利用的资源;基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;基本手段是控制或利用采动岩层破断运动;目标是取得经济效益的同时,实现最佳的环境效益和社会效益。绿色开采内涵与特点:1对原有矿井废弃物观念的转变;2从源头上采取措施减轻开采对环境的破坏;3基于采动岩层破断运动规律。绿色开采技术框架:对于井工煤矿,绿色开采技术主要包括:保水开采、煤与瓦斯开采、减沉开采、矸石减排、地下气化开采等方面。条带开采方法:将被开采的煤层划分为若干条带,采一条,留一条,使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量,能较好地控制或减少地表移动和变形。理想地质条件:煤层埋深小于400~500m,单一薄及中厚煤层,顶底板岩层和煤层较硬。概率积分法预计地表沉陷参数:下沉系数q(最大下沉量与煤层法线厚度在铅垂方向的投影长度的比值;)、水平移动系数b(走向主断面上地表最大水平移动值与地表最大下沉量之比)、主要影响半径r(或主要影响角正切tanb)、拐点偏移距s(是指下沉曲线拐点向煤层投影的点至采空区边界的距离)建筑物损坏等级:(罗马字)1级:极轻微损坏、轻微损坏;2级:轻度损坏;3级:中度损坏;4级:严重损坏、极度严重损坏增加维护带目的:一是抵消留设保护煤柱时移动角的误差引起的煤柱尺寸不足;二是抵消井上、下位置关系确定不准确而造成保护煤柱的尺寸和位置的误差岩层移动横三区竖三带:沿工作面推进方向上覆岩层分别经历煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区,由下向上岩层移动分为垮落带、裂缝带、整体弯曲下沉带煤与瓦斯共采技术:基本参数:1煤层瓦斯压力:煤孔隙中所含游离瓦斯的空气压力,即气体作用于孔隙壁的压力;2煤层瓦斯含量:单位体积或质量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量;3煤层透气性系数:煤层对于瓦斯流动的阻力,煤层透气性系数越大,瓦斯在煤层中流动越容易技术途径:采前瓦斯抽采技术、采动卸压瓦斯抽采技术、老采空区瓦斯抽采技术充填开采岩层移动特点:1.采空区充填可以有效缓解采煤引起的矿山压力显现;2.采空区充填可以减少采动影响造成的顶板导水裂隙高度和底板的破坏深度;3.采空区充填可以减少地表移动和破坏底板突水的“下三带”理论:根据煤层底板破坏情况和岩溶水的导升情况,将采空区下方煤层底板岩层分为底板采动导水破坏带、底板阻水带和底板承压水导升带。1.底板采动导水破坏带:煤层底板受开采活动的影响产生的采动导水断裂范围,其发育深度影响因素有采煤方法、工作面长度、煤层采高、顶底板的岩性和结构;2.底板阻水带:位于煤层底板采动导水破坏带以下、底部含水体以上具有阻水能力的岩层范围,此带内岩层由于受到支承压力的作用,可能产生弹性或塑性变形,但仍保持其连续性。3.底板承压水导升带:煤层底板承压含水层的水在水压和矿压的作用下上升到其顶板岩层中的范围,由于节理裂隙发育的不均匀,底板承压水导升带上界参差不齐,断层中的承压水导升带高度比一般岩层中大。矸石减排技术体系1.煤巷布置取代岩巷布置:在合适的煤层条件下,通过改革采煤方法和巷道布置系统,减少岩石巷道的开挖,尽可能布置煤巷代替岩巷;2.矸石井下处理:不将矸石运到地面,而是在井下通过转运将其储存在井下巷道和采空区内;3:矸石综合利用:包括煤矸石发电、煤矸石建筑材料、生产农用肥料、制取新型材料超充分采动的地表移动盆地特征:1.地表移动盆地位于采空区正上方,盆地的形状与采空区对称;2.主断面上的地表下沉曲线分为三段或两段,采空区上方中间区下沉值最大,并且下沉均匀;采空区上方的内缘区下沉值不相等,地面向盆地中心倾斜,曲线呈凹形;煤柱上方的外边缘区下沉值不相等,地面向盆地中心倾斜,曲线呈凸形;3.下沉曲线的凹凸或内外边缘区分界点称为拐点,在理想条件下,拐点位于煤柱与采空区交界处的正上方,真实条件下一般要偏向采空区内侧。充填开采技术类别:1.采空区充填技术:一阶段.干式充填、二阶段.水力充填、三阶段.煤矿膏体采空区充填技术、高水材料充填技术和固体废物置换充填技术;2.离层区注浆充填开采技术;3.冒落区注浆充填开采技术:a.长壁开采冒落区注浆充填;b.房柱式冒落区注浆充填技术;c.条带开采冒落区注浆充填关键层理论:煤系地层形成了厚度不等、强度不同的多层岩层,其中一层至数层厚硬岩层在岩层移动中起主要的控制作用,这种对岩体活动全部或局部起控制作用的就是关键层。关键层理论主要学术思想:以关键层作为岩层运动研究的主体,用力学方法求解岩体内部在采动后的应力场和裂隙场的改变。由此对采场矿压、开采沉陷、采动岩体中水与瓦斯运移有统一的认识和完整的力学描述,为之后的煤矿绿色开采研究提出了新的理论依据。关键层理论创新点:1.将采动覆岩作为统一的研究整体,避免了以往相对分割的研究状况,实现了采场矿压、开采沉陷、采动岩体中水与瓦斯运移等方面研究的统一;2.抓住了岩层运动的主要矛盾,突出了重点,避免了传统科学对岩层进行统计均化的不足。关键层的判断:判断采后上下位硬岩层的破断顺序。关键层研究进展:1.揭示了相邻硬岩层间相互作用的复合效应,提出了关键层复合效应对矿山压力的影响;2.关键层运动对采动裂隙演化影响规律;3.关键层运动对开采沉陷影响规律简述煤炭开采引起的采动损害与环境问题答:(1)开采沉陷破坏土地与地面建筑物;(2)煤矿突水灾害与水资源破坏;(3)煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放污染大气;(4)煤矸石露天排放问题。适合我国煤层地质开采条件的开采沉陷预计方法:适合我国煤层地质开采条件的开采沉陷预计方法,主要包括典型曲线法,剖面函数法,概率积分法,数值模拟法等。简述协调开采技术的基本概念:协调开采技术是指为了减少采动对建筑物的有害影响,几个领近煤层、厚煤层的几个分层或同一煤层的几个工作面同时开时,合理布置回采工作面之间的位置、错距和开采顺序,使一个工作面的地表变形与另一个工作面的地表变形互相抵消,以减少开采引起的地表动态和静态变形。协调开采又分为:①单一煤层多工作面协调开采、②多煤层协调开采、③厚煤层分层协调开采。简述保水开采的基本概念:(1)避免采煤工作面发生突水事故,实现工作面安全高效开采;(2)采取技术措施减少采煤对地下含水层的破坏程度,保护水资源;(3)对矿井疏排水进行资源化利用,一定程度上实现“煤水共采”,同时对采煤破坏的含水层进行恢复和再造。简述导水裂隙侧向边界发育的影响因素:(1)采高对导水裂隙侧向边界的影响。随着采高的增大,导水裂隙侧向边界范围随之增大。当总采高一定时,分层开采和一次采全高两种条件下的导水裂隙侧向边界发育宽度无明显差别。(2)采深对导水裂隙侧向边界发育的影响。采深的变化对导水裂隙发育高度影响不大,导水裂隙侧向边界发育高度随采深增大而增加,当采深达到一定深度后,导水裂隙侧向边界发育高度基本不再变化。简述煤层群开采瓦斯卸压运移的“三带”理论:根据瓦斯的卸压解吸和运移特征,可将采空区上覆煤岩层重新划分为导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带,各个分带具有以下不同的裂隙形态和瓦斯运移特征:(1)导气裂隙带:具有竖向的贯通裂隙,其发育高度等同于导水裂隙带。范围内瓦斯卸压解吸较为充分,可沿采动裂缝—裂隙系统涌出到工作面,气体运移方式主要为沿较大裂缝的自由流动和细小裂隙的渗流。(2)卸压解吸带:竖向裂隙不发育,以顺层张裂隙为主,其最大发育高度止于主关键层。随采动应力转移,范围内瓦斯得到一定程度的卸压解吸,可沿顺层方向流动,但不能或仅有很少量可下涌到工作面,气体运移方式主要为沿裂隙系统的渗流。随岩层的重新压实,解吸瓦斯可又重新吸附。(3)不易解吸带:无采动裂隙生成,覆岩应力受采动影响的改变程度不足以使瓦斯解吸,瓦斯的赋存特征基本不变。减少开采沉陷影响的技术措施:(1)留设保护煤柱:关键点在于增加围护带宽度和正确选择移动角,方法有垂直剖面法和垂线法;(2)井下开采技术措施:①下沉控制技术:条带开采、房柱式开采、充填开采、部分充填开采等技术;②变形控制技术:多工作面变形控制技术(协调开采)、单一工作面开采变形控制技术。(3)地面技术措施:①刚性措施:加设钢拉杆、钢箍或钢筋混凝土圈梁、抗变形建筑物、对建筑物易损坏的薄弱环节局部加固、组装式建筑物;②柔性措施:设置缓冲沟、设置变形缝、设置滑动层。试论述采空区卸压瓦斯运移的“O形圈”理论:采动裂隙分布呈现两个阶段特征:第一阶段,从开切眼开始,随着工作面推进,采动裂隙不断增大,采空区中部采动裂隙最发育;第二阶段,当关键层破断后,采空区中部采动裂隙趋于压实,而在采空区四周存在一个互相连通的采动裂隙发育区,也就是采动裂隙O形圈。煤层卸压瓦斯的流动是一个连续的两步过程:第一步,以扩散的形式,瓦斯从没有裂隙的煤体中流到周围的裂隙中去;第二步,以渗流的形式,瓦斯沿裂隙流到抽放钻孔,采动离层裂隙成为瓦斯流动的通道。“O”形圈相当于一条“瓦斯库”,周围煤岩体中的瓦斯解析后通过渗流不断地汇集到这条“瓦斯库”中。因此,卸压瓦斯抽放钻孔应打到采动裂隙“O”形圈内,以保证钻孔连续抽采、较高的瓦斯抽采率。