地面塌陷稳定性评价

1、采空区地面塌陷稳定性评价采空区地面塌陷稳定性评价二二OO九年十二月九年十二月前言前言地面塌陷成因类型地面塌陷成因类型稳定性评价的基础稳定性评价的基础采空区地面塌陷稳定性评价采空区地面塌陷稳定性评价 参考文献及相关规范主要内容二、地面塌陷成因类型二、地面塌陷成因类型岩溶型塌陷、土洞型塌陷、岩溶型塌陷、土洞型塌陷、冒顶型塌陷冒顶型塌陷本次针对煤矿采空区地面塌陷稳定性评价方法进行讨论本次针对煤矿采空区地面塌陷稳定性评价方法进行讨论l 三、稳定性评价的基础三、稳定性评价的基础1、矿层（煤层）特征、矿层（煤层）特征 包括包括层数、每层厚度、间距、产状、顶底板单轴饱和抗压层数、每层厚度、间距、产状、顶底板

2、单轴饱和抗压强度。要有勘探剖面图（要求能控制评价区）。强度。要有勘探剖面图（要求能控制评价区）。2、开采情况、开采情况 开采历史、现状和开采历史、现状和将来将来 包括：建井时间、闭矿时间、主井深度（开采水平）、倾包括：建井时间、闭矿时间、主井深度（开采水平）、倾向宽度、走向长度、采矿方式、顶板管理方式、开采煤层、向宽度、走向长度、采矿方式、顶板管理方式、开采煤层、3、采空区的分布特征、采空区的分布特征 复杂的采区可以分片进行统计，包括：沿走向长度、倾向复杂的采区可以分片进行统计，包括：沿走向长度、倾向宽度、开采深度（最大、最小）。宽度、开采深度（最大、最小）。 要有与勘探剖面图一致作采空区剖面

3、图，要求能控制采区。要有与勘探剖面图一致作采空区剖面图，要求能控制采区。4 4、地面塌陷发育特征地面塌陷发育特征 包括：变形特征和趋势（伴生裂缝情况、充水情况、植被发包括：变形特征和趋势（伴生裂缝情况、充水情况、植被发育情况、坑坡崩塌滑坡情况、回填情况）、塌陷坑的形态、排列育情况、坑坡崩塌滑坡情况、回填情况）、塌陷坑的形态、排列方式、分布与采空区的对应关系、发生时间等方式、分布与采空区的对应关系、发生时间等四、稳定性评价四、稳定性评价包括：包括： 塌陷体稳定性评价塌陷体稳定性评价 采空区稳定性评价采空区稳定性评价评价方法：评价方法： 定性评价方法定性评价方法 定性、半定量评价方法定性、半定量评

4、价方法1 1、塌陷体稳定性评价、塌陷体稳定性评价 地面塌陷体的稳定性评价以地面塌陷体的稳定性评价以定性的方法定性的方法评价，参照中国地质环境监评价，参照中国地质环境监测院测院县（市）地质灾害调查与区划基本要求实施细则县（市）地质灾害调查与区划基本要求实施细则中关于塌陷中关于塌陷体稳定性定性评价标准进行评价。体稳定性定性评价标准进行评价。 地面塌陷体稳定性评价为单体评价。地面塌陷体稳定性评价为单体评价。 塌陷体稳定性定性评价标准塌陷体稳定性定性评价标准2 2、采空区稳定评价、采空区稳定评价 （1 1）评价方法）评价方法 对采空区稳定性评价以定性评价为主，定量评价为辅的方法。 定性评价根据采空区顶

5、部覆岩稳定平衡状态、地面塌陷活动状况及塌陷趋势等进行评价； 定量评价是通过计算采空区最大冒落带高度和最大导水裂隙带高度，以最大导水裂隙带高度作为评价采空区是否形成地面塌陷、地表发生裂隙变形的判定指标。 当采空区顶板埋深(H)小于最大导水裂隙带高度(Hli)时，对应的采空区地表水平投影范围属破坏性影响区，为不稳定的采空区范围。反之，当采空区顶板埋深(H)大于最大导水裂隙带高度(Hli)时，对应的采空区地表水平投影范围为基本稳定的采空区范围。 同时结合地表移动盆地理论，以采空区顶板埋深(H)等于最大导水裂隙带高度(Hli)时对应的顶板埋深点（或线）为起算点，根据采空区覆岩岩性组合特征，选择移动角和

6、边界角参数经验值，计算地表移动范围，其中采用移动角计算所得范围列入不稳定区段，采用边界角计算所得范围列入基本稳定区段。采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价 (2) (2)采空区覆岩破坏高度的计算方法采空区覆岩破坏高度的计算方法 本次选用国家煤炭工业局煤行管字2000第81号文关于颁发建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中的经验公式进行计算。或者使用矿区水文地质勘探规范中的经验公式 缓、中倾斜煤层最大导水裂隙带高度计算（倾角为054）： 采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价9 .80 .2M2 .1M100Hli0 .40 .5M1 .3M100Hli0 .

7、30 .8M0 .5M100Hli6 .56 .3M6 .1M100Hli5 .216M1 .2M100Hm2 .219M7 .4M100Hm5 .132M2 .6M100Hm2 .163M0 .7M100Hm覆岩岩性（单向抗压强度MPa）最大导水裂隙带高度（m）最大冒落带高度计算（m）坚硬（4080）中硬（2040）软弱（1020）极软弱（10）9 . 80 . 22 . 1100HliMM0 . 40 . 51 . 3100HliMM0 . 30 . 80 . 5100HliMM6 . 56 . 36 . 1100HliMM5 . 2161 . 2100HmMM2 . 2197 . 410

8、0HmMM5 . 1322 . 6100HmMM2 . 1630 . 7100HmMM 急倾斜煤层最大导水裂隙带高度计算（倾角5590）3 . 7293h5 . 7Mh100Hli4 . 8133h1 . 4Mh100Hli岩性最大导水裂隙带高度（m）最大冒落带高度（m）备注坚硬Hm0.40.5Hlih：为回采阶段垂高M：为煤层的法线厚度中硬、软弱Hm0.40.5Hli3 . 7293h5 . 7Mh100Hli4 . 8133h1 . 4Mh100Hli (3) (3)地表移动计算（角量参数法）地表移动计算（角量参数法） 评价引用地表移动盆地理论，在采空区地面塌陷变形影响范评价引用地表移动盆

9、地理论，在采空区地面塌陷变形影响范围内，从中心向边缘一般依次可划分出冒落塌陷带、移动裂隙发围内，从中心向边缘一般依次可划分出冒落塌陷带、移动裂隙发育带和轻微变形带三个带。冒落塌陷带、移动裂隙发育带较难划育带和轻微变形带三个带。冒落塌陷带、移动裂隙发育带较难划分，并且从稳定性的角度考虑，均划为不稳定区段，轻微变形带分，并且从稳定性的角度考虑，均划为不稳定区段，轻微变形带划为基本稳定区段。划为基本稳定区段。 计算中的移动角和边界角经验值：取自计算中的移动角和边界角经验值：取自开采规程开采规程中与调查中与调查区的采空区覆岩条件基本相近的经验值。其中当区的采空区覆岩条件基本相近的经验值。其中当50时按

10、照附时按照附表表53（按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表）中，根据覆（按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表）中，根据覆岩类型（单轴抗压强度）对应的移动角和边界角经验值取值；当岩类型（单轴抗压强度）对应的移动角和边界角经验值取值；当50时，顶底板的移动角和边界角参照附表时，顶底板的移动角和边界角参照附表51（典型工作面观（典型工作面观测站地表移动实测参数表）及附表测站地表移动实测参数表）及附表52（部分矿区地表移动实测参（部分矿区地表移动实测参数表）结合调查区实际情况取值。数表）结合调查区实际情况取值。 0MHLiL21LL地表1 1、底板移动角、边界角大于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图、

11、底板移动角、边界角大于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图LL11SS2L2采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价 LL1L22S1SL42 2、底板移动角大于煤层倾角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图、底板移动角大于煤层倾角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图 L2M HLiL1L地 表04L0 采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价3 3、底板移动角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图、底板移动角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图 002LL1L3LL4地表LiMHL14LLL2L31SS2采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价00L i

12、M HS2S1S1SS2走向剖面示意图走向剖面示意图 u 冒落塌陷及移动裂缝发育区 地表移动轻微变形区uL、L1、L3冒落塌陷及移动裂缝发育倾向宽度（m）； L2、L4地表移动轻微变形倾向宽度（m）；uS、S1冒落塌陷及移动裂缝发育走向长度（m）； S2地表移动轻微变形走向长度（m）；u、0顶板移动角、边界角； 、0底板移动角、边界角； 、0走向移动角、边界角；u煤层倾角；H顶板厚度；Hli裂隙带高度；、剖面编号。采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价 （4）采空区稳定性评价结果）采空区稳定性评价结果 采空区稳定性评价结果：应通过剖面图表示（移动距离也可以用图解法在剖面图上确定），根

13、据剖面图反映到平面图上。 （5）多煤层开采如何计算导水裂隙带的问题？A.上下两层煤的最小垂距h大于回采下层煤引起的冒落带高度时H下冒时：最大导水裂隙带高度单独计算，取标高最高者为最大导水裂隙带高度计算值；B.上层煤接触到或完全处于下层煤引起的冒落带范围内时：需要考虑综合采厚的计算：C .上下煤层之间的距离很小时，综合采厚按累计厚度计算。 （6）导水裂隙带高度表示，急倾斜煤层开采以垂向高度表示，倾斜、缓倾斜煤层开采以煤层法向高度表示。采采空空区区地地面面塌塌陷陷稳稳定定性性评评价价）（）（综综1n1n33- 222- 1n21n1yhyhyhMMMMn 五、参考文献及相关规范1、建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程国家煤炭工业局，煤炭工业出版社，2000.2、矿区水文