第三节地表移动与变形预计

第三节地表移动与变形预计1、已知概率积分法走向主断面半无限开采条件下下沉的表达式为令图1-40半无限开采地表移动和变形五项指标变化规律（a）下沉；（b）倾斜；（c）水平移动；（d）曲率；（e）水平变形2、由于煤壁附近采空区上方顶板的悬顶作用，其产生的效果相当于实际煤壁平移了一段距离，即由B点移动到假想煤壁B′点，使得地表下沉曲线的拐点位置平移了s0，从而导致倾斜、曲率、水平移动和变形也相应地移动了s0的距离，称为拐点偏移距。xrdeWxW00122)(2222000122)()(rxxrerWdedxdWdxxdWxi220)()(rxerWBxBixU220)(rxebWxUrBb22302)()(rxxerWdxxdixK2222303022)()(rxrxxerbWxerWBdxxdUx拐点移动距s定义为：过地表下沉曲线拐点在地表水平线上的投影点，按开采影响传播角作直线与煤层相交，该交点与采空区边界沿煤层方向的距离即为拐点移动距。对于水平煤层或沿煤层走向方向剖面，则为水平距离。3、用地表移动和变形的最大值除以地表移动和变形的表达式，得如下关系式：1、概率积分法的预计参数有哪些？答：最大下沉值、主要影响半径和主要影响角、水平移动系数、拐点移动距、开采影响传播角、地表移动速度和持续时间1、了解条带采煤法的适用条件和条带开采类型。答：条带采煤法突出的优点是开采后地表下沉小，适合于下述条件下开采：①地面为密集建筑群、结构复杂的或纪念性的建筑物；②地面为难搬迁的村庄；③地面为铁路桥梁、隧道或铁路干线；④水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层；⑤地面排水困难。条带采煤法开采的理想地质条件是：煤层埋深小于400~500m，单一煤层厚度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬。按条带长轴方向与煤层走向关系可分为走向条带和倾向条带。按条带工作面采空区的处理方式，有垮落条带和充填条带之分。2、掌握条带开采地表移动和变形的特点。答：①地表下沉系数小②主要影响角正切小③水平移动系数随采深增加变小④地表移动短期⑤地表多次下沉第五节村庄下采煤1、了解村庄下采煤的技术途径。答：①采空区充填②不迁村全采，采后维修和补偿③不迁村条带开采④不迁村就地重建抗采动变形建筑2、设置缓冲沟、变形缝的主要作用是什么？答：缓冲沟的作用：在地表受到采动影响产生拉伸或压缩水平变形时，缓冲沟可以部分地吸收地表曲率或水平变形，使受缓冲沟保护的建筑物的水平变形小于地表的变形，从而也就保护了建筑物。变形缝的作用：一方面通过减小单元长度、简化形状和载荷减轻建筑物的实际变形，提高建筑物的抗变形能力；另一方面，由于存在变形缝，地表的变形将集中于变形缝处，从而也就减轻建筑物各独立单元体所需承受的变形，保护了建筑物。2、掌握铁路下开采的地面维修措施。答：①路基的维修——在开采过程中，随着线路的下沉和横向移动，对路基要进行阶段性的抬高与加宽，使其尽量恢复到开采前的状态。②线路下沉的维修——采用起道和顺坡的方法消除线路下沉，使线路纵断面恢复到原有状1221)(002deWxWxr220)(rxeixi220)(rxeUxU2213.4)(0rxerxKxK2213.4)(0rxerxx态。③线路横向移动的维修——采用拨道和改道的方法消除横向水平移动对线路的影响。④线路纵向移动的维修——线路纵向移动主要反映在轨缝的变化上，因此，必须调整轨缝，消除其有害的影响。2、水体下的采煤方式有哪几种？答：①顶水采煤②疏水采煤③顶疏结合采煤④堵截水源与疏水采煤1、何为“带压开采”？带压开采是指在具有承压水压力的含水层上进行采煤。2、承压含水层上安全采煤的技术措施有哪些？答：①深降强排方案②外截内排方案③带压开采方案④综合治理同时带压开采方案3、实现水体上采煤带压开采的主要安全技术措施有哪些？答：①缩短工作面长度②缩小来压步距③改变采空区出来方法④改革采区或带区巷道布置⑤处理断层与陷落柱⑥注浆加固底板⑦其他（易突水地点要少掘巷，少钻孔，提高工作面推进速度，并保持匀速推进，避免工作面长期停采）4、影响垮落带和断裂带高度的主要因素有哪些?并会利用公式计算其高度。答：三带的空间轮廓形状主要与被开采煤层倾角有关：①近水平煤层、缓倾斜煤层和倾角较小的中斜煤层（0°≤α≤35°）②倾角较大的中斜煤层和倾角较小的急斜煤层（36°≤α≤54°）③倾角较大的急斜煤层（55°≤α≤90°）4、影响垮落带和断裂带高度的主要原因有那些？并会利用公式计算其高度。答：垮落带和裂缝带的高度与上覆岩层的岩性结构、煤层倾角、采高及煤层分层次数、采空区范围和采煤方法等因素有关。①倾角为0°—54°的煤层，垮落带的最大高度公式：Hk=M/(K-1)cosα。②当煤层顶板覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时，考虑顶板下沉因素，垮落带的最大高度公式：Hk=M-ω/(K-1)cosα。6、地表移动变形的主要指标有哪五种，掌握其符号及单位。答：描述地标移动盆地内移动和变形的主要指标是：下沉（符号W单位mm）、倾斜（符号i单位mm/m）、曲率（符号K单位mm/m2或10-3/m）、水平移动（符号U单位mm）、水平变形（符号ε单位mm/m）7、掌握各移动变形与下沉之间的函数关系。答：W(x)；i(x)=W′(x)；K(x)=(x)i′(x)=W′′(x)；ε(x)=U′(x)=bri(x)=brk(x)=brW′′(x)1、概率积分法的预计参数有哪些？答：最大下沉值、主要影响半径和主要影响角、水平移动系数、拐点移动距、开采影响传播角、地表移动速度和持续时间。1、会利用垂直剖面法圈定建筑物保护煤柱，能熟练标出走向和倾斜剖面的各种角值，并能区分与开采区域的关系。2、论述建筑物下采煤为什么要尽量采用无煤柱开采，尤其不残留0.8r宽度的煤柱？请绘图说明。当煤柱宽度约为4r时，地表水平变形不叠加。当煤柱宽度约为2r时，地表水平变形叠加，但叠加后的最大值仍接近一侧开采引起的地表水平变形的最大值。当煤柱宽度约为0.8r时，地表变形叠加后的最大值达到一侧开采引起的地表变形最大值的2倍。当煤柱宽度继续减小后，两个水平变形峰值不再叠加到一起。当煤柱宽度减小到完全丧失承载能力时，地表变形大致与无煤柱开采相同。因此，建筑物下采用长壁工作面采煤，并用全部垮落法处理采空区，开采区域的走向和倾向均能达到充分采动时，应尽量采用无煤柱开采，不残留煤柱，尤其是不残留0.8r宽度的煤柱。3、掌握协调开采的原理和上下煤层或厚煤层分层协调开采工作面合理的错开距离计算公式。2、理解深厚比与地表变形的关系。2、重点掌握防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱的主要作用、计算公式及适用条件，会画出相应的煤岩柱留设示意图。答：防水安全煤岩柱：作用：防水安全煤岩柱属于隔离煤柱，留设的目的是不允许导水裂缝带波及水体，避免上覆水体涌入井下，并要使矿井涌水量增加不明显。计算公式Hsh≥Hd+HbHd—导水裂缝带最大高度，mHb—保护层厚度，m。适用条件：①各类大型地表水体②各类地表水体和第四系、新近系、古近纪松散含水层下开采急斜煤层③厚度大、富水性强、补给充足的第四系、新近系、古近纪松散含水层下开采缓斜或中斜煤层。④水体与基岩间无隔水层或隔水层极薄条件下开采缓斜或中斜煤层。⑤含水丰富、补给充足的基岩含水层，特别是在岩溶水体下开采⑥在水库、水源、水渠和池塘等生产和生活要求保护的水体下开采。⑦矿井排水能力和排水系统要达到最大涌出量。防砂安全煤岩柱：作用：留设防砂安全煤柱的目的是允许导水裂缝带及松散弱含水层或已疏降的松散层强含水层，但不允许垮落带接近松散层底部，保证泥沙不会溃入井下，这样矿井涌水量会略有增加，或只是短时间增加。计算公式：Hs≥Hk+HbHk—垮落带最大高度，m。适用条件：①地表仅有规模较小的水体，补给有限，容易疏干或渗入量不大。②地面虽有规模大的水体，但水体和基岩之间有厚度较大的黏土、亚黏土层。③古近纪、新近系、第四系松散岩层较厚，含水层和隔水层交错沉积；松散层中，下部仅有富水性弱、补给有限的弱含水层。④矿井排水能力富裕，允许矿井涌水量有递增趋势，但最大涌水量不超过实际排水能力。