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2 减沉开采技术. 2-1 开采引起的地表沉陷规律 2-2 开采沉陷对地面建筑物的影响 2-3 减少开采沉陷影响的技术措施 2-4 条带开采技术 2-5 充填开采技术 2-6 部分充填开采技术. 2-1 开采引起的地表沉陷 规律. 一、地表移动和破坏的形式 二、地表移动盆地的形成及特征 三、地表移动的角量参数 四、地表移动变形参数与分布规律 五、关键层运动对开采沉陷的影响 六、 开采沉陷预计方法. 一、地表移动和破坏的形式. 地表移动盆地. 地表裂缝及台阶. 煤层露头处附近漏斗状塌陷坑. 二、地表移动盆地的形成及特征.
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2 减沉开采技术 2-1 开采引起的地表沉陷规律 2-2 开采沉陷对地面建筑物的影响 2-3 减少开采沉陷影响的技术措施 2-4 条带开采技术 2-5 充填开采技术 2-6 部分充填开采技术
2-1开采引起的地表沉陷规律 一、地表移动和破坏的形式 二、地表移动盆地的形成及特征 三、地表移动的角量参数 四、地表移动变形参数与分布规律 五、关键层运动对开采沉陷的影响 六、开采沉陷预计方法
一、地表移动和破坏的形式 地表移动盆地
二、地表移动盆地的形成及特征 1、地表移动盆地的形成 W1 W2 W4 W3 W5 H 1 2 3 4 5
2、充分采动与非充分采动 充分采动—地表最大下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加。 非充分采动—地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加 。
临界充分采动时的地表移动盆地 临界开采尺寸 ，1.2～1.4倍采深
3、地表移动盆地特征 主断面—通过盆地内最大下沉点沿煤层倾向或走向的垂直剖面
下沉曲线特征 主断面上的地表下沉曲线分为三段。 采空区上方的内缘区下沉曲线呈凹形 煤柱上方的外边缘区下沉曲线呈凸形 下沉曲线的凹凸或内外边缘区分界点称为拐点 。拐点偏移距。
（2）缓倾斜和倾斜煤层地表移动盆地 移动盆地在倾向方向上与采空区不对称 。盆地、最大下沉值 和拐点均下移 。
（3）急倾斜煤层地表移动盆地 非对称性更加明显， 整个盆地及最大下沉值向采空区下边界方向偏移， 地表最大水平移动值大于最大下沉值， 煤层底板岩层也移动
三、地表移动的角量参数 1、充分采动角 在移动盆地主断面上，将地表下沉曲线上的最大下沉点或盆地平底边缘点投影在地表水平线上，该投影点和采空区边界的连线与煤层底板在采空区一侧的夹角叫充分采动角 。 下山方向的充分采动角1 上山方向的充分采动角2 走向方向的充分采动角3
3、最大下沉角 在移动盆地倾向主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表水平线上投影点的连线与水平线在下山方向的夹角 =90-K K=0.50.8
2、边界角、移动角和裂隙角 • 移动盆地的最外边界 一般取下沉为10mm的点为边界点 ACBD • 移动盆地危险边界 倾斜i=3mm/m 水平变形= 2mm/m 曲率K=0.2mm/m2 A'C'B'D' • 移动盆地裂缝边界 A"C"B"D"
松散层移动角 松散层 第四纪、第三纪未成岩的冲积层、洪积层和残积层的统称 松散层移动角 ，一般取45°。 当有松散层时，应先以松散层移动角将边界点投影到基岩面，再与开采边界连线确定移动角。
急倾斜煤层边界角、移动角、裂隙角 急倾斜煤层的顶板、底板边界角移动角和裂隙角
四、地表移动的变形参数 开采引起的地表移动是复杂的时间-空间现象。一点的移动矢量是空间位置（x、y、z）和时间（t）的函数 。 空间问题 平面问题 在主断面上用数学方法研究 垂直移动（Z） 水平移动 任意一点的向量 横向（X）纵向（y）
描述地表移动盆地内移动和变形的主要指标 • 下沉 • 水平移动 • 倾斜 • 曲率 • 水平变形
1、下沉 W 主断面内地表移动向量的铅直分量 • W=W（x） • 最大下沉值在盆地中央 • 下沉曲线凹凸分界的拐点处，下沉值约为最大值的一半。
2 3 4 5 6 7 8 9 x 1 1′ 9′ 2′ 8′ 3′ 7′ 4′ 6′ 5′ δ0 ψ3 ψ3 δ0 2、水平移动 U 地表移动向量的水平分量 U=U（x）,有两组方向不同的水平移动规定:正值的水平移动与x轴的正方向一致负值的水平移动与x轴的负方向一致
2 3 4 5 6 7 8 9 x 1 1′ 9′ 2′ 8′ 3′ 7′ 4′ o - 6′ 5′ + x U δ0 ψ3 ψ3 δ0 水平移动 1点 U1=0 5点 U5=0 9点 U9=0 U坐标向下为正 边界点和采空区中点的水平移动为零； 边界点和采空区中点之间有极值。
2 3 4 5 6 7 8 9 x 1 1′ 9′ 2′ 8′ 3′ 7′ 4′ 6′ 5′ δ0 ψ3 ψ3 δ0 3、倾斜 i 倾斜是指地表单位长度内下沉的变化，单位为mm/m，i坐标轴向下为正
倾斜的正负号 有两组方向不同的倾斜 边界点和最大下沉点之间的倾斜必然有正极值和负极值存在。
倾斜的正负号的物理意义 垂直于地表下沉曲线的杆状物倾倒的趋向与x轴正向相同时，倾斜为正； 杆状物倾倒的趋向与x轴负向相同时倾斜为负。
2 4 5 6 7 8 9 3 1 o x w H δ0 δ0 ψ3 ψ3 r o - + x o - U + x i 水平移动U（x）和倾斜i（x）的变化趋势同步
o - + x o - U + x i 水平移动U（x）和倾斜i（x） B一个有单位的比例系数
4、曲率K 地表单位长度内倾斜的变化，单位为mm/m2或10-3/m。 曲率坐标轴向上为正.
Δx A B Δx B A 曲率
2 4 5 6 7 8 9 3 1 o x w H o - δ0 δ0 ψ3 ψ3 K + x r + + i - - o x 曲率 倾斜 K1=0 K3=0 K5=0 K7=0 K9=0
曲率正负号的物理意义 正曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向凸起或在煤层方向下凹 负曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向下凹或在煤层方向凸起
5、水平变形 单位长度上水平移动的变化，单位：mm/m 坐标向上为正
2 4 5 6 7 8 9 3 1 o x w H o - δ0 δ0 ψ3 ψ3 K + x r + + i - - o x 水平变形 水平移动 1=0 3=0 5=0 7=0 9=0
水平变形正负号的物理意义 水平变形正值的物理意义为地表受拉伸变形 负值的物理意义为地表受压缩变形。
水平变形的变化规律 两个相等的正极值和两个相等的负极值 正极值为最大拉伸值，位于边界点和拐点之间； 负极值为最大压缩值，位于两个拐点之间； 盆地边界点、拐点和中点处水平变形为零； 盆地边缘区为拉伸区，中部为压缩区
( ) = W W x dW ( ) = i x dx 2 d W ( ) = K x 2 dx dW ( ) = U x B dx 2 d W ( ) e = x B 2 dx 五项指标之间的关系
非充分和 超充分采动条件下水平煤层(或有一定倾角的煤层沿走向) 主断面内地表移动与变形规律
倾斜煤层移动与变形规律 1、上山部分的下沉曲线比下山部分的下沉曲线要陡，范围要小；最大下沉点偏向下山方向。 2、水平移动曲线和倾斜曲线不相似，水平变形曲线和曲率曲线不相似。 3、指向上山方向的水平移动大于指向下山方向的水平移动。 4、最大拉伸变形在下山方向，最大压缩变形在上山方向。 1-下沉2-倾斜3-曲率4-水平移动5-水平变形
地表移动与变形的影响因素 1、煤层地质条件 煤层厚度、倾角、埋深 2、覆岩与地层条件 岩性、厚度与组合关系，关键层特征，山 地、地下水 3、开采技术条件 重复开采、采空区处理、开采速度
五、关键层运动对开采沉陷的影响 覆岩移动的动态过程
