开采沉陷第二讲

河南理工大学开采沉陷学第二讲主讲：蔡来良Email：[e-mail]河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南理工大学1.2盆地内的地表变形分析（1）盆地内地表点的移动分析（2）盆地的边界及角量参数河南理工大学盆地内地表点的移动分析一个点的移动分析地下开采引起的岩层及地表移动过程是一个复杂的时间－空间过程。实测资料表明，地表点的移动轨迹取决于地表点在时间－空间上与工作面的相对位置关系。一般情况下，处于弯曲带上部的地表点的移动向量，从其起止相对位置来看均是指向移动盆地中央的。为简单起见，一般将三维的空间问题，分成沿走向和沿倾向断面的两个平面问题。描述地表移动盆地内移动和变形的指标是：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形、扭曲和剪切变形（剪应变）河南理工大学盆地内地表点的移动分析一个点的移动分析从移动过程来看，地表点的三维移动状态可用垂直移动分量和水平移动分量来描述。垂直移动称为下沉，水平移动分量称为水平移动，可分解为沿断面方向和垂直断面方向的水平移动。为简单起见，一般将三维的空间问题，分成沿走向和沿倾向断面的两个平面问题。河南理工大学盆地内地表点的移动分析移动盆地主断面内的地表移动和变形分析研究地表移动和变形，一般采用设点观测，测量各点的高程和测点间距（或三维坐标），并将这些资料展绘在主断面上，得到各点的移动向量，连接各点移动结束的位置，便得到地表移动和变形的分布状态。河南理工大学盆地内地表点的移动分析下沉(subsidence)W：,mm式中Ho、Hm分别为地表某点在首次和m次观测时的高程；计算结果为正值，表示点位下沉，为负值表示点位上升。mHHW0河南理工大学盆地内地表点的移动分析水平移动(displacement)U：,mm式中Lm、Lo分别为地表某点在首次和m次观测时到控制点的距离。正值表示点向上山方向移动，负值表示向下山方向移动；起算控制点一般选取下山方向的控制点作为起始点。0LLUm河南理工大学倾斜变形(tilt)i：反映盆地沿某一方向的坡度，为相邻点不均衡下沉量与其点间距之比。mm/m其几何意义为相邻点间的平均斜率。符号：在倾斜断面上，指向上山方向为正，指向下山方向为负；在走向断面上（平面图倾斜方向指向下方），指向右侧为正，指向左侧为负。盆地内地表点的移动分析322332lWWi河南理工大学盆地内地表点的移动分析曲率变形(curvature)K：反映观测线断面上的弯曲程度，为相邻两线段的倾斜差与两线段中点间的水平距离之比。mm/m2符号：地表下沉曲线上凸为正，下凹为负。2)(43323243432lliiK河南理工大学盆地内地表点的移动分析水平变形(horizontalstrain)ε：反映相邻两测点间单位长度的水平移动差值，为相邻两点的水平移动差值与两点间水平距离的比值。mm/m符号：正值表示拉伸变形，负值表示压缩变形。322332lUU河南理工大学盆地内地表点的移动分析一句话小结：不均匀下沉引起倾斜，不均匀倾斜引起曲率，不均匀水平移动引起水平变形。地下开采引起的地表移动和变形，对位于影响范围内的建、构筑物将产生影响。这些影响一般是由地表通过建筑物基础传到建筑体而使建筑物产生移动和变形。建筑物受采动影响是一个复杂的空间和实间过程，在后面的“建筑物下采煤”一章中将作重点分析。河南理工大学地表移动边界划分1、移动盆地的最外边界（Outermostboundary）：以地表移动和变形都为零的边界点圈定的边界；考虑到测量误差，实际以下沉为10mm的点为边界点。2、危险移动边界(Criticalboundary)：以盆地内地表移动变形对建筑物有无危害而划分的边界。规程规定，一般砖石结构建筑物的临界变形值取为：i=3mm/m,K=0.2mm/m2,=2mm/m。3、裂缝边界(Fractureboundary)：根据移动盆地内最外侧的裂缝圈定的边界。河南理工大学圈定边界的角值参数1、边界角(Limitangle)：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为边界角。当有松散层存在时，应先从盆地边界点用松散层移动角划线和基岩与松散层交接面相交，此时边界角为此点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。按不同断面，边界角分为：走向边界角，下山边界角上山边界角，急倾斜煤层的底板边界角。0000河南理工大学河南理工大学河南理工大学圈定边界的角值参数2、移动角(Angleofcriticaldeformation)：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角。当有松散层存在时，同边界角类似，应从基岩面算起。按不同断面，边界角分为：走向移动角，下山移动角，上山移动角，急倾斜煤层的底板移动角。河南理工大学河南理工大学河南理工大学圈定边界的角值参数3、裂缝角(Angleofbreak)：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上，最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为裂缝角。按不同断面，裂缝角分为：走向裂缝角，下山裂缝角，上山裂缝角，急倾斜煤层的底板裂缝角。''''河南理工大学河南理工大学河南理工大学圈定边界的角值参数松散层移动角：松散层移动角不受煤层倾角的影响，主要取决于松散层的岩性和赋存状态。一般取°。45-40