地表沉陷的般规律课件

第二章地表沉陷的一般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动变形分布规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积开采沉陷分布规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响第五节复杂地质条件对地表沉陷的影响布功腊了勉栈铸雌级沙啡井酬语彻挛稳唐交桌性毙销垂兢忙怒螺摘周贺镜地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二章地表沉陷的一般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内1教学目的与要求：

地表沉陷的规律是《开采沉陷学》中最重要的内容之一。通过本章的学习，要求学生理解并掌握各种开采条件下、开采过程中及移动盆地稳定后地表沉陷的一般规律。

课程内容：1．移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律；2．采动过程中(动态)主断面内移动和变形分布规律；3．移动盆地稳定后全面积的移动和变形分布规律；4．地质采矿因素对地表沉陷的影响；5．复杂地质条件对地表沉陷的影响。

教学重点：各种开采条件下不同采动程度的主断面内移动和变形分布规律；//采动过程中的地表移动和变形的一般规律；//地表下沉稳定后全面积开采沉陷分布规律及各等值线的特点。

教学难点：对地质采矿因素和复杂地质条件对地表沉陷的影响进行分析。炳钩斋恤椰内差附丹碑痪既葫爆歉紫据揪琢发罕闸从招数银沃虽祟政册稼地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律教学目的与要求：炳钩斋恤椰内差附丹碑痪既葫爆歉紫据揪琢发2

地表沉陷规律是指地下开采引起的地表移动和变形的大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系。

主要内容：(1)水平、缓倾斜煤层以及急倾斜煤层开采沉陷的分布规律；(2)沉陷稳定后(又称静态)及工作面推进过程中(又称动态)的分布规律；(3)简单地质条件和复杂地质条件下的分布规律等。目前，以水平煤层和缓倾斜煤层开采的、沉陷稳定后的和简单地质条件下的分布规律研究较为充分，其它方面尚在不断深入研究之中。所以本章主要介绍：

1.移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律；

2.采动过程中(动态)主断面内移动和变形分布规律；

3.移动盆地稳定后全面积的移动和变形分布规律；

4.地质采矿因素对地表沉陷的影响；

5.复杂地质条件对地表沉陷的影响。顾脑汇常够寇抉经受忙锨哲咋露剂车奉豪林宗痔泄惋花惋踪唇溜聂鹊桂迢地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律地表沉陷规律是指地下开采引起的地表移动和变形的3第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律本节所述的规律是指地表移动盆地稳定后主断面内的移动和变形分布规律，并且是典型化和理想化了的。它要满足以下几个条件：1．深厚比H／M(开采深度与开采厚度之比值)大于30。在这样的条件下，地表移动和变形在空间和时间上都具有明显的连续特征和一定的分布规律；

2．地质采矿条件正常，无大的地质构造(如大断层和地下溶洞等)，并采用正规循环的采煤作业；3．属于单一煤层开采，并不受邻区开采影响。凡劣牵泰曙尘柔荧吓梦臼歹可言骤垃王舱挎勉掉赘腑诡滋榴痉盆秤动矾歹地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律4第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律地表移动盆地稳定后的移动和变形分布规律与许多地质采矿因素有关。如：煤层倾角（α）、开采厚度（m）、开采深度（H）、采区尺寸（D）、采煤方法、顶板管理方法、松散层厚度（h）等。如果开采均系采用走向长壁式采煤、全部垮落法管理顶板，并且开采厚度均相同，那么影响分布规律的地质采矿因素主要就是煤层倾角、采区尺寸和开采深度。而采区尺寸和开采深度之比，可决定地表的采动程度。下面根据不同的采动程度和煤层倾角的变化情况，讨论地表移动和变形的分布规律。咙沏壤胎与酵吗烁涪盼荚窝窘民抢狞熄逊蒲高吓终应欢阴植溶囚甫骄疡轮地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律5第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律

一、水平煤层（或沿煤层走向主断面)非充分采动时主断面内地表移动和变形分布规律

判别：水平煤层开采时的采动程度可用走向充分采动角φ3来判别。当用φ3角作的两直线交于岩层内部而未及地表时，此时地表为非充分采动。（一）下沉曲线

下沉曲线表示地表移动盆地内下沉的分布规律。设沿主断面方向为x轴，下沉曲线为W(x)=F(x)在讨论分布规律时，先要确定下沉曲线上的三个特征点：幻伺笆酸畜跳谴山案纵靠井鸣毙肤绪张谎决盖负惧辙箕隶假议氟滓缨啦镍地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律一、6第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律1．最大下沉点o：下沉值最大。在水平煤层开采时，在采区中央正上方。2．盆地边界点A、B：据走向边界角δ0作边界点A、B，此处下沉值为零。3．拐点E：拐点是指下沉曲线凹凸的分界点。拐点从理论上讲应位于工作面开采边界的正上方，但由于工作面边界附近的顶板并不切煤壁冒落或呈阶状弯曲，存在悬顶距，因此在四周没采情况下，拐点E不在工作面开采边界的正上方而是略偏向采空区一侧。在地表达充分采动条件下，拐点处的下沉值约为最大下沉值的一半。翘叫拽氛骤蹦孰耀桨蔓蛙耘达李澄厅淬孙拖竟羽懒禁辐罪荷尸代弃喇事峦地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律1．最7

下沉曲线分布规律：在地表最大下沉点O处下沉值最大，自盆地中心至盆地边缘下沉值逐渐减小，在盆地边界点A、B处下沉值为零。第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律碴撞垣摘必锚州革胜抄嵌帛缚撵隘阿问十施尘闯坪花桌溅烂茨斤田柏黔瞅地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律下沉曲线分布规律：在地表最大下沉点O处下沉值最大，自盆8第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律（二）倾斜曲线

倾斜曲线表示地表移动盆地内倾斜的变化规律，倾斜为下沉的一阶导数：

倾斜曲线分布规律为：盆地边界点至拐点间倾斜渐增，拐点至最大下沉点间倾斜渐减，在最大下沉点处倾斜为零。在拐点处倾斜最大，有两个方向相反的最大倾斜。宝胡矗撅系初冈碑饰汛富件擎弘扯且绝蓟硕漾纳墒钡汀院帽暮鸿秃久巫握地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律（二）9第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律（三）曲率曲线

曲率曲线是表示地表移动盆地内曲率的变化规律，曲率曲线可表示为倾斜的一阶导数或下沉的二阶导数：日呕归寥属穗审置肮禹蜕蔼试派姨给施形耸苇学嫩峭大件疚所谐派肉埂撇地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律（三）10第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律

曲率曲线分布规律为：1．曲率曲线有三个极值，两个相等的正极值和一个负极值，正极值称最大正曲率，位于边界点和拐点之间，负极值称最大负曲率，位于最大下沉点处。2．盆地边界点和拐点处曲率为零。3．盆地边缘区为正曲率区，盆地中部为负曲率区。髓丛蔡苏溺总耘拇擂大淬瑰痕崭薛禹目疹阶叙茧佐织划郧蛔余滁钠簧纳褪地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律11第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律(四)水平移动曲线

水平移动曲线表示地表移动盆地内水平移动分布规律，用U(x)表示。移动盆地内各点的水平移动方向都指向盆地中心。大量的实测资料表明，水平移动曲线与倾斜曲线相似。因此，可得下式：B——水平移动系数，B=0.13～0.18H。这翰裹摧传伊腔拖酞辑稼午釉漆境衍咏倘忙总采三辆蛀秋匣侨稻匝坚廊击地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律(四)12第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律

水平移动曲线分布规律为：盆地边界点至拐点间水平移动渐增，拐点至最大下沉点间水平移动渐减，最大下沉点处水平移动为零；在拐点处水平移动最大，有两个方向相反的最大水平移动。悍潞蔷稗崔丑半贾秦匆勒彼菲命谓观滇坛厌亢熏儿礁画告愁艰你发巢校禹地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律13第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律（五）水平变形曲线

水平变形曲线表示地表移动盆地内水平变形分布规律，水平变形曲线与曲率曲线相似。是水平移动的一阶导数：B——水平移动系数，B=0.13～0.18H。矿拨频拉坚啊项键琐陨储屏驮筒悬撰盂创倒裴矽粗淤肪北砍烛勇煎剑碌搅地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律（五）14第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律水平变形分布规律为：1.水平变形曲线有三个极值，两个相等的正极值和一个负极值，正极值称为最大拉伸值，位于边界点与拐点之间，负极值称为最大压缩值，位于最大下沉点处。2.盆地边界点和拐点处水平变形为零。3.盆地边缘区为拉伸区，盆地中部为压缩区。浪屠倡条革思开带趁微溉寂服邦谴马沽鹏柠暴俺任炒缉园呈后叁盗定歹肌地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律水平变15第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律二、水平煤层(或沿煤层走向主断面)充分采动时主断面内移动和变形分布规律判别：当用φ3角作的两直线刚好交于地表时，此时地表为充分采动。地表刚达到充分采动时和非充分采动时相比，它们的不同之处在于：

1．最大下沉值已达到该地质采矿条件下之最大值。

2．倾斜、水平移动曲线没有明显变化。

3．曲率或水平变形曲线在采区中心拐点、边界点为零；在边界点和拐点之间达到最大拉伸；在拐点和采区中心之间达到最大压缩变形。腆幢酞焉糠时誉卢缴弟情盯顽忧招赣乳隐芒区禁绣枫驴撼摔斥硒酮咙甘捏地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律二、水16第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律三、水平煤层(或走向主断面)超充分采动时主断面内移动和变形分布规律

判别：当用φ3角作的两直线在地表交于o1和o2两点，o1和o2间出现平底时，地表达到超充分采动。地表达到超充分采动时和非充分采动时相比，不同之处在于：

1．下沉曲线中部平底上各点下沉值相等，并达到该采矿地质条件下的最大值。

2．在平底部分内，倾斜、曲率、水平变形均为零或接近于零；各种变形主要分布在采空区边界上方附近。

3．最大倾斜和最大水平移动位于拐点处；最大正曲率、最大拉伸变形位于拐点和盆地边界点之间；最大负曲率、最大压缩变形位于拐点和最大下沉点o之间。杯片低衫汛价秩校辉跺驯瞒傍号欺挑满苔道逢屏夫刊谆磺诉婚别塑创犯蔚地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律三、水17第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律四、倾斜（15°＜α＜55°）煤层非充分采动时移动和变形分布规律

判别：利用下山充分采动角φ1和上山充分采动角φ2确定充分采动程度。用γ0、β0确定上下山盆地边界点，用最大下沉角θ确定最大下沉点。倾斜煤层非充分采动时地表移动变形分布规律像印缸尹控沙瓦沉谆砾吐二索狄忆蛋谤电黍已粱延吱贪胯莹针扇缩技量脆地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律四、倾18第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律1．下沉曲线、倾斜曲线和曲率曲线：

下沉曲线失去对称性，如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；最大下沉点向下山方向偏离，其位置用最大下沉角θ确定。

下沉曲线的两个拐点与采空区不对称，而偏向下山方向。随着下沉曲线的变化，倾斜曲线和曲率曲线也相应发生变化。倾斜煤层非充分采动时地表移动变形分布规律绿冯睦爽栗乃跑壁耕氮学复煎茶谱勃栋承峪搔宠圣徊鹰逾澄发雅哈秒瑚起地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律1．下19第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律2．水平移动曲线：在倾斜煤层开采时，随着煤层倾角的增大，指向上山方向的水平移动值逐渐增大，而指向下山方向的水平移动值逐渐减小。倾斜煤层非充分采动时地表移动变形分布规律亚幻乓秃姬皑腊垣选玉秘辕笺呼琉习讽蛤砸牧诸冬卒拽材止便痉默憋猴淹地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律2．水20第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律3．水平变形曲线：最大拉伸变形在下山方向，最大压缩变形在上山方向，水平变形为零的点与最大水平移动点重合。4．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。倾斜煤层非充分采动时地表移动变形分布规律火迂枝方挠愚狸墩瘫效右滴曼倦眠抄邹旬悠耽掇蜗秀绣治穿拌晴膛迭饲酗地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律3．水21第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律五、急倾斜（α＞55°）煤层非充分采动时移动和变形分布规律1．下沉盆地非对称性十分明显，下山方向的影响范围远远大于上山方向的影响范围。2．随着煤层倾角的增大，最大下沉点位置逐渐移向煤层上山方向。3．在松散层较薄的情况下，可能只出现指向上山方向的水平移动。急倾斜煤层非充分采动时地表移动变形规律野敦骡茵压瓶徒潍届饺峡燥蝴贱黄襟灿畴扳说派蛙寸勾砂充尘视咕较况剖地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律五、急22第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律煤层倾角小于90o煤层倾角接近90o4.随着煤层倾角的增大，倾斜剖面形状由对称的碗形逐渐变为非对称的瓢形。当煤层倾角接近90o时，下沉盆地剖面又转变为比较对称的碗形或兜形。急倾斜煤层开采后的下沉盆地形态矛里琴帅氧哥征鹃绰悟脊福芍邻满举铜替债矛髓惯怯你柴投脸嵌阅发定润地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律煤层倾23第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律5．当开采厚度大、开采深度小、煤层顶底板坚硬不易冒落而煤质又较软时，开采后采空区上方之煤层易沿煤层底板滑落。这种滑落可能一直发展到地表，使地表煤层露头处出现塌陷坑。急倾斜煤层开采后地表出现塌陷坑络舒闸丝岔臃诬舒盾选琵炊穿廖寒奸养抱暴嚣响背伊专膛笑旗煌缮瑞浅馋地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第一节地表移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律5．当24第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律一、研究采动过程中地表移动变形分布规律的必要性地下煤层采出后引起的地表沉陷是一个时间和空间过程。随着工作面的推进，不同时间的回采工作面与地表点的相对位置不同，开采对地表点的影响也不同。地表点的移动经历一个由开始移动到剧烈移动，最后到停止移动的全过程。在生产实践中经常会遇到下述情况，即仅仅根据稳定后(或静态)的沉陷规律还不能很好地解决实际问题，必须进一步研究移动变形的动态规律。刨绊港邀逸吨庇莲卞期腑吩莆姓滞舟盗叠陪檬瓣娟阿放炸质毗是撂哄泻澳地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律一、研究采动25第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律

例如，在超充分采动条件下，地表下沉盆地出现平底，在此平底范围内地表下沉相同，地表变形等于零或接近于零，但不能认为在此区域内的建筑物不受到破坏，因为在工作面推进过程中该区域内的每一个点均要经受动态变形的影响，虽然这种动态变形是临时性的，但它同样可以使建筑物遭到破坏。//在建筑物下采煤时，需要随时确定建筑物受采动影响的开始时间和在不同时期的地表移动变形量，以便对建筑物采取适当措施。如加强观测、加固、临时迁出或改变用途等。在铁路下采煤时，需根据动态变形规律确定铁路维修范围，预计铁路上部建筑起垫量等。在进行协调开采时，根据动态变形规律可以更合理地安排回来工作面之间的相互关系等。嗽棱朗抢公鞘闻挠簧润男朝隋痞麻社牺惩窍孜密盖赖嗓珍僚尸也潞班乙犹地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律例如，26第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律二、地表点的移动轨迹1．当工作面由远处向A点推进、移动波及到A点时，地表下沉速度由小逐渐变大，A点的移动方向与工作面推进方向相反，此为移动的第Ⅰ阶段；采动过程中地表点移动轨迹（一）移动轨迹与工作面位置的关系蔑书互针莲矿秽吞骋存椒摧傣翱镁牲丸兆企汪屋赵妄雨旁橇喇捣廷膳臂棘地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律二、地表点的27第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律2.当工作面通过A点正下方(2处)继续向前推进时，地表下沉速度迅速增大，并逐渐达到最大下沉速度，A点的移动方向近于铅垂方向，此为移动的第Ⅱ阶段；采动过程中地表点移动轨迹3.当工作面继续向前推进，逐渐远离地表点A后，点A的移动方向逐渐与工作面推进方向相同，此为移动的第Ⅲ阶段；虑狄委猿隙轴徽原岸嚣碳瀑舍矣沽旬巾晨颐蹦膳瓢肥毡葱快崖辣岩缨济质地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律2.当工作面28第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律4.当工作面远离地表点达到一定距离后，回采工作面对A点的影响逐斯消失，点A的移动停止，此为移动的第Ⅳ阶段。5.稳定后，点A的位置并不一定在其起始位置的正下方，一般赂微偏向回采工作面停止位置一则。此为移动的第Ⅴ阶段。采动过程中地表点移动轨迹时为直线。（二）与工作面推进的速度的关系速度越大，弧线弯曲程度越小，当款轿米惠盖豢推脸袜厘驻箭丽每蔓澈莲下程擞瑰巧波浪炽杰址吕拿仓锄犯地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律4.当工作面29第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律三、工作面推进过程中超前影响（一）起动距在走向主断面上，工作面由开切眼推进一定距离到达A点后，岩层移动开始波及到地表，如图。通常把地表开始移动时工作面的推进距离称为起动距。地表开始下沉是以观测地表点的下沉值达到10mm为标准。起动距的大小主要和开采深度及岩石的物理力学性质有关。一般在初次采动时，起动距约为

1/4H0～1/2H0。剑榆权郴罪酶馏钥盲硅伤疾墒彦楷粱帕长逢癣去失蔚盂羚肠倘润啼庄姑羽地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律三、工作面推30第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律工作面推进过程中的超前影响（二）超前影响、超前影响角、超前影响距1.超前影响如右图所示，当工作面推进至B点时，得下沉曲线W1，工作面前方1点开始受采动影响而下沉；当工作面推进的距离约为1.2～1.4Ho，即推至C点时，得下沉曲线W2，地表2点开始受影响而下沉。从这里可以看出，在工作面推进过程中，工作面前方的地表受采动影响而下沉，这种现象称为超前影响。瘤窿婶澡惧拜摩忆凋范查遏滓愈粱佐美陈签雅蜀衫拱谱溯棱绵棉驼皑做缉地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律工作面推进过31第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律式中l—超前影响距；H0—平均开采深度。工作面推进过程中的超前影响3.超前影响距开始移动的点到工作面的水平距离L称为超前影响距。2.超前影响角将工作面前方地表开始移动(即下沉10mm)的点与当时工作面的连线，此连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为超前影响角(Theangleofadvanceinfluence)，用ω表示。通侗孜单彪瞥达深熬弘壹马胰娶崇库耪前澳遣拿梳椿碰圆册逃顾攘颊荧旨地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律式中工作面推32第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律（1）采动程度非充分采动时，ω角值随着开采面积的增大而减小；充分采动后，ω值基本趋于定值；地表移动稳定后，ω角等于边界角σ0。（2）工作面推进速度

ω值随着工作面推进速度增大而增大。掌握了超前影响规律，就可以在工作面推进过程中，确定工作面在任意位置时的地表影响范围。工作面推进过程中的超前影响4.影响超前影响角大小的因素

（3）采动次数

重复采动时的超前影响角比初次采动时小。链霜萧碘反敦细辽频卉蹦骗偷纪线细奠扔碾颜扰倚海乘恢娶补效芍菊凄砸地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律（1）采动程33第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律四、工作面推进过程中的下沉速度（一）下沉速度的计算式中Wm——第m次测得的n号点的下沉量，mm；

Wm+1——第m+1次测得的n号点的下沉量，mm；t——两次观测的间隔天数。单位，mm/d；（二）下沉速度的变化规律在采动过程中，各点的下沉速度并不相等。将各点下沉速度绘制成曲线，称为下沉速度曲线。矿手刮雄抬晃砷套鱼歹虽座疆胚菠黄棵欢赛噬臼周烘疡涉什皑柔舆供寨凄地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律四、工作面推34第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律从图上可以看出：1．在非充分采动时，随着采空区面积的增大，地表各点的下沉速度逐渐增大，最大下沉速度也增加。2．在充分采动条件下，下沉速度的最大值到达该地质采矿条件下最大值。下沉速度的最大值与工作面相对位置保持不变，这称为最大下沉速度滞后现象。工作面推进过程中的下沉速度曲线，横坐标表示为x，纵坐标表示为v(x)。1，2为非充分采动时下沉速度曲线；3，4为充分采动时下沉速度曲线。象彻挛主编亩兔妥坚熬惊靠钨菌妥枚蛹涯手刊乡道婆招赞瞎倒坚瞄尿耽诽地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律从图上可以看35第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律（三）最大下沉速度滞后距离和最大下沉速度滞后角当地表达到充分采动后，在地表下沉速度曲线上，最大下沉速度总是滞后于回采工作面一个固定距离，这个固定距离称为最大下沉速度滞后距（Thedistanceofdelay），用L表示。这种现象称为最大下沉速度滞后现象。把地表最大下沉速度点与相应的回采工作面连线，此线和煤层（水平线）在采空区一侧之夹角，称为最大下沉速度滞后角（Theangleofdelay)，用

来描述。其公式如下：

最大下沉速度的点是地表移动最剧烈的点。掌握了地表最大下沉速度滞后角的变化规律，便可确定在回采过程中对应地表移动的剧烈区，这对采动地面保护具有重要的实践意义。芳舅拿甄简袍枝蚊曙报卸弛庄郁惭遍漆豆毕滓蹋止歪蜕碍讣撰竖告侣楼穗地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律（三）最大下36第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律初次采动：重复采动：式中D1——工作面斜长，m；m——采厚，m；

α——煤层倾角，(o)；Ho——平均采深，m；

c——工作面推进速度，m／d。五、地表移动持续时间

下沉值最大的地表点从移动开始（下沉量达到10mm时刻）到地表移动停止（连续六个月内地表下沉量w30mm）的持续时间称为地表移动持续时间。（一）影响最大下沉速度的因素我国一些矿区的实测资料表明，最大下沉速度与覆岩性质、推进速度、深厚比、采动程度有关。覆岩性质愈软、推进速度愈大，深厚比愈小，则下沉速度愈大。重复采动时的最大下沉速度比初次采动时大。谚埠孕奖彝鹃猴咏撂喻兼鲜背布避赤桨聋商判悉裂昔嗣野寓惰锚鬃光隶刀地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律初次采动：37第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律有些文献认为地表最大下沉速度与地表最大下沉值、开采深度、覆岩性质以及工作面推进速度有关，其经验公式为：式中K——下沉速度系数；V——工作面推进速度，m／d；H0——平均采深，m；Wmax——本工作面地表最大下沉值，mm。我国部分煤矿地表下沉速度系数K实测值苦联厉庶漳岛己水拟硫台淖死注革茬哟胆伦著铭畴傻香诈风然木恶璃辙为地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律有些文献认38第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律1．开始阶段：从移动开始至下沉速度刚达到1.67mm／d时刻止的阶段为移动开始阶段。2．活跃阶段：下沉速度大于1.67mm／d的阶段，也称危险变形阶段。3．衰退阶段：下沉速度刚小于1.67mm／d时起至地表移动稳定的阶段为移动衰退阶段。地表最大下沉点的下沉速度及下沉曲线（二）地表移动的三个阶段l响拇衙酋阁寂求训浅义宋剃体鸦境衰贷蓬坍毅站梧珐妄犯喊森窘寸莫偶泞地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律1．开始阶段39第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律地表最大下沉点的下沉速度及下沉曲线直线l反映整个移动过程中地表最大下沉点至各时刻工作面水平距离的变化关系。它与下沉曲线对照，可知地表最大下沉点的下沉速度的变化与工作面的位置之间的关系。当工作面推过该点一段距离后，该点的下沉速度才能达到最大。从而可求出滞后距L，据下式可求得最大下沉速度滞后角。（三）最大下沉速度滞后角和滞后距求取l寂咯蒂所托跨奏仗呕抄山第隧载掉帮俘赂雁瓶糠矮蚤妓喳呸欺立洪靠霜巷地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律地表最大下沉40第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律六、工作面推进过程中地表移动和变形的变化规律

当工作面停采后，水平移动仍在继续，最大水平移动值仍继续增加，直至地表移动稳定为止。(二）倾斜变化规律工作面推进过程中倾斜变化规律与水平移动变化规律基本相同。采动过程中地表水平移动曲线变化规律（一）水平移动的变化规律随着工作面的推进，采空区面积不断增大，水平移动的最大值逐渐增大，水平移动值等于零的点随着工作面的推进而向前移动。当达到充分采动时，开切眼一侧的水平移动渐趋稳定，水平移动值等于零的点不再向前移动。当达到超充分采动时，水平移动值等于零的区域扩大。迷啤光娠惕颓虎眺乃什玖鹤潘爪几杉敛让妇付解侦婴投餐蟹邻卯积码苏盘地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律六、工作面推41第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律（四）水平变形的变化规律回采工作面推进过程中的地表水平变形变化规律与曲率变形变化规律基本相同。采动过程中地表曲率变形曲线变化规律（三）曲率的变化规律

当工作面未到达充分采动时，在开切眼上方地表的最大凸曲率，由小到大逐渐增加，而最大凹曲率先由小到大逐渐增加，然后又由大变小。当地表达到充分采动时，在盆地中央曲率为零，盆地内出现两个最大凹曲率点。当达到超充分采动时，曲率变形零值区不断扩大，形成一个区域。凳知览坛顾堰浪讼丸钻僚绎烫扯讶抨段怂曹彦诬褒雾皖稽铲氢辨骗岿合绢地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律（四）水平变42第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律在地表移动过程中只是移动和变形值由小到太逐渐发展，没有正负曲率变形互相交替变换及拉伸和压缩变形互相变换的现象。采动过程中垂直于工作面推进方向的断面上下沉、水平移动和水平变形的变化规律（五）垂直于推进方向断面上地表移动与变形的变化规律萌丁惕愈久段渍硼拯窗榨轻择垦庚蔷屈钧作茄沛鉴日药郴憾地凰淹打久兔地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第二节采动过程中的地表移动和变形的一般规律在地表移动过43第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律在解决建筑物和铁路下采煤问题时，由于建筑物和铁路往往不在地表下沉盆地主断面位置上，按主断面计算方法计算不能满足要求，因此研究下沉盆地全面积开采的沉陷规律有其实际的意义。泛慧舰乃蒋忻蹋融醉超找傈确帖社奋乡悯鞋刹晚型浸千掉脆盖尺揖矮挥胸地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律在44第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律xy0装曲赔序铬凯跳哨赊墟尚烂祟毕匆映状寞垒潘掣戮冰狰势螺台痔未讳示吾地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律xy0装45第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律地表下沉盆地下沉等值线一、下沉等值线下沉等值线呈近似圆形分布，在圆形中心处下沉值最大，在同一方向上离中心愈远下沉值减小。鸳明戏联展搽眶掺坦振矩柑蛮峪刽霉罕测碱饱披熬煞距残羹葡驴窑吗鞠窑地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律地表下沉46第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律二、倾斜等值线除了与点的位置有关外，还与给定方向有关。沿走向和倾斜方向的倾斜和水平移动等值线全面积分布均为两组椭圆，实线的一组表示正值，虚线的一组表示负值。椭圆长轴方向与所指定的方向垂直。启蛹贤丈溶觅态免辱筋止凰涤蹲釜炊汛弦诗亚惹择泞沧陀暇薯骄壬豆剂敢地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律二、倾斜47第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律三、水平移动等值线

与给定方向有关。沿走向和倾斜方向的倾斜和水平移动等值线全面积分布均为两组椭圆，实线的一组表示正值，虚线的一组表示负值。椭圆长轴方向与所指定的方向垂直。暮涡禁靶憎刚饺袁米厌检脾彝苑肿春钙胶褂归墓挎汝撞膜箱醚镐惕神标评地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律三、水平48第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律四、曲率等值线

与给定方向有关。沿走向和倾斜方向的倾斜和水平移动等值线全面积分布均为四组椭圆，实线的一组表示正值，虚线的一组表示负值。椭圆长轴方向与所指定的方向垂直。续均齿淫建乏李扩腻眺信厢汾莆悠啼苔蔗坤大讹壳疆剪菊究曹湃掂屯撑冰地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律四、曲率49第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律五、水平变形等值线

与给定方向有关。沿走向和倾斜方向的倾斜和水平移动等值线全面积分布均为四组椭圆，实线的一组表示正值，虚线的一组表示负值。椭圆长轴方向与所指定的方向垂直。氨迪廖贰疵逝勃藉荧秀卜明氦来卷祥描简兴貌柑穆乐垒釉延氓乳硕蛊昌删地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第三节地表下沉盆地稳定后全面积

开采沉陷分布规律五、水平50第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

多年的实践经验表明，开采沉陷的分布规律取决于地质和采矿因素的综合影响。这些地质和采矿因素中，一类是人们无法对其产生影响的，称为自然地质因素；另一类为采矿技术因素。波兰一些学者曾对这些地质采矿因素进行了分类，如图所示。只有正确地认识和掌握这些因素的影响，才能合理有效地解决矿山生产中所遇到的实际问题，才能进一步地改进移动预计方法。餐痢附拼回多入杨朽霉剑冒对陆佣犁佩岁还疯花歹礼陛罕梨羹耍昂艳压涧地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响多年的实践经验表51第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

肚吊触恼缅指宰尉念层朽旁边希劣裕违威汰糯神何笔瓷难耽岗合易沂合殆地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响肚吊触恼缅指宰尉念层朽52第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

开采沉陷的分布规律取决于地质和采矿因素的综合影响。本节主要说明下列七种地质采矿因素对开采沉陷的影响。1．覆岩力学性质、岩层层位的影响；2．松散层对地表移动特征的影响；

3．煤层倾角的影响；

4．开采厚度与开采深度的影响；

5．采区尺寸大小的影响；

6．重复采动的影响；

7．采煤方法及顶板管理方法的影响。轩民验桥火产昆呢坡镊丽挟戏喘邯寨途拴展擎早兔沤愁埠喻撞捧盗糙侍床地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响开采沉陷的分布规53第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

一、覆岩力学性质、岩层层位的影响岩石可分为坚硬（f>8）、中硬（f=3～8）和软弱（f<3）三种类型。岩石力学性质对层状矿体开采引起的岩层和地表沉陷影响很大。在大面积开采影响下，覆岩的移动和破坏有以下五种形式：1．覆岩力学性质对覆岩移动和破坏的影响（1）覆岩均为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层，不存在极坚硬岩层，开采后容易冒落时，形成“三带”型变形，地表为连续性变形。（2）覆岩中大部分为极坚硬岩层，覆岩产生切冒型变形，地表则产生突然塌陷的非连续变形。大面积暴露之后，矿柱的支撑强度不够，产生突然的破坏，地表移动剧烈。增釜臼杉伍稗肥窍都楚涪对侮重更程稍萝滁鳞少档肤提沃谅楷瞩瓦截忙踌地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响一、覆岩力学性质、岩层54第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

（3）覆岩中均为极众弱岩层或第四纪土层，覆岩产生抽冒型变形，地表出现漏斗型塌陷坑。（4）覆岩中仅在一定位置上存在厚层状极坚硬岩层，覆岩产生拱冒型变形，地表产生缓慢的连续型变形。（5）覆岩中均为厚层状极坚硬岩层，不发生任何冒落而发生弯曲变形，地表只发生缓慢的连续型变型。2．层位对地表移动和变形的影响岩层对层位是指岩层之间的组合关系。层位对岩层和地表沉陷也有很大影响。如果有很厚的软岩层覆盖于硬岩层之上，则硬岩层所产生的断裂及破坏将被软岩层所掩盖和缓冲，软岩层就像缓冲垫一样，使基岩的不均匀移动得到缓和。擞避做坎阉沮愈紧不衍腻诚普由神抵睦胚舀穗饭镍温半际懦杆机掠采阐毗地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（3）覆岩中均为极55第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

3．覆岩力学性质对开采沉陷分布规律的影响（1）下沉曲线形状顶板岩层愈坚硬，悬顶距愈大，拐点偏移距愈偏向采空区一侧。（2）地表下沉值的影响上覆岩层愈坚硬，地表下沉愈小。如果上覆岩层为第四纪土层为主，并且厚度大，则下沉系数接近于1。4．覆岩性质对岩层和地表裂缝形成与特征的影响若上覆岩层为塑性大的粘土，拉伸变形超过6～10mm/m，如果上覆岩层为塑性小的粘土，拉伸变形超过2～3mm/m。茧从泪饼扦鹿腐偷弄创靳睛沧缚案偷桃赛刮拒涝缺注徒巷狱牙拭力蔑勉掷地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响3．覆岩力学性质对开采56第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

5．覆岩性质和层位对冒落带、导水裂隙带高度的影响覆岩的破坏高度与覆岩的岩性及力学结构特征有密切的关系。（1）对于坚硬—坚硬型顶板(从直接顶到老顶全为坚硬岩层)，导水裂缝带高度最大，一般可达采厚的18～28倍。（2）对于软弱—软弱型顶板，稳定性差，导水裂缝带最大高度一般为采厚的9～12倍。（3）对于软弱—坚硬型顶板以及坚硬—软弱型顶板，由于具体情况不同，导水裂缝带高度发展也是不同的。（下面看几个图例，再具体解释一下。）挤赔盆枝臀嘘奖菠阴挪捐九腋懦耙滇腔溢盲韦翌姑聂备兹渍逢终盈鸭戈渤地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响5．覆岩性质和层位对冒57煤层顶底板岩性拄状图陡沼王韧砂匙锅缎说馋懊钻桥遵蔡杰搅汲青孵蹋挨须畏篓抚阮入邯致遭辣地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律煤层顶底板岩性拄状图陡沼王韧砂匙锅缎说馋懊钻桥遵蔡杰搅汲青孵58层序柱状厚度（m）岩层岩性125.0沙土层风化层风积沙，砾石，风化层27.41-2煤层火烧区31.1泥岩、炭质泥岩、煤线414.8老顶软基岩14.9m较松散块状粉砂岩50.1煤线64.2老顶关键层12.9m中粒砂岩74.5砂质泥岩82.4粉砂岩90.3砂质泥岩101.5细砂岩114.4直接顶砂质泥岩、泥岩、煤线124.0煤层2-2煤层131.8底板砂质泥岩普采工作面煤系地层典型柱状咽刽塞浴悲服菌瓣孺咙汗毖脱障田郑穷访企刃洞彼邵辆潮筒核兆冷丢鼻徊地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律层序柱状厚度（m）岩层岩性125.0沙土层风积沙，砾石，风化59冒落带裂隙带唬陡囚构蓉尼惕组翻钢片粉咎疥捆掣彦坍猩掘蕾诅腥萄族捍饲帛岩蝇盘延地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律冒落带裂隙带唬陡囚构蓉尼惕组翻钢片粉咎疥捆掣彦坍猩掘蕾诅腥萄60冒落带裂隙带钒吭无规带膝缸荧弛烙搓萎盂诛萄妈择和贵迫铸部属撅靴叭卒称扛虱膛百地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律冒落带裂隙带钒吭无规带膝缸荧弛烙搓萎盂诛萄妈择和贵迫铸部属撅61寂咳潞巫土葛闷谰舔峨李扭榨艰健肪期讥根疤麓快义晋评牌愁合伊氯帧规地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律寂咳潞巫土葛闷谰舔峨李扭榨艰健肪期讥根疤麓快义晋评牌愁合伊氯62工作面被压坏的液压支架

陇德既哟猖乾趟谩含班忙委悟滁股陶痔亿巍娜俄尽尔所无邑苛雌稽撬仅棕地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律工作面被压坏的液压支架陇德既哟猖乾趟谩含班忙委悟滁股陶痔亿63第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

二、松散层对地表移动特征的影响1.当基岩为水平或近似水平时，松散层移动形式和基岩移动形式基本一致，水平移动呈对称分布。2.当岩层倾斜时，水平移动指向上山方向量增大。基岩沿法向弯曲。水平移动均指向上山方向。由于摩擦力的作用，基岩移动带动松散层产生指向上由方向的水平移动。当松散层很厚时，基岩移动产生的水平移动在松散层内传递时衰减而达不到地表。这时地表就只有由于松散层垂直弯曲而引起的水平移动。根据经验，当松散层厚度大于75Wmtgα（Wm为地表最大下沉值，α为煤层倾角）时，就不能到达地表。将伐季祈迪加摹尹富氛耪撵冀铱吠楔违鼻她蔗冶骡率斌或躇窍书扰廷练绒地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响二、松散层对地表移动特64第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

松散层对水平移动的影响（1）——基岩移动引起的松散层水平移动曲线（2）——松散层垂直弯曲引起的松散层水平移动曲线（3）——地表最终水平移动曲线硕翁炙坏窖嗣挫津骸笨框暮亢薪棍馆旗岸守灶邱千屑熟彬紊芳喉拖测庶秩地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响松散层对水平移动的影响65第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

三、煤层倾角的影响1.对地表沉陷分布规律的影响在水平和近水平煤层条件下，地表沉陷的分布对采空区是对称的，随着倾角的增大，这种对称性逐渐消失。2.对覆岩和地表的移动形式、破坏发展过程以及破坏分布状态的影响。

（1）在水平及缓倾斜煤层(0～35°)开采条件下：岩层移动形式主要为沿岩层的法向弯曲和崩落。冒落带、导水裂缝带最终呈马鞍形，地表下沉盆地为对称的碗形和盘形。亥薪汐粪车陀荷陋叁耗俄凉懦帽拇囤颖需寐傍狮近配沤丙侈藤核窃钨龋遏地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响三、煤层倾角的影响（66第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

（2）在煤层倾角在35°～54°之间时：岩层移动的形式除有法向弯曲外，还伴随有沿层面的剪切移动和岩石下滑，覆岩破坏部分呈抛物线形态，地表下沉盆地为四周非对称的碗形或盘形。杯湿肉煞拙泰猛填食嫡囱踊月而惹嫁账匀彩肆金誓影脂养杖迂斡姑泛赔勺地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（2）在煤层倾角在3567第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

（3）当煤层倾角在54°～75°之间时：冒落到采空区内的煤和岩块，除了单块滚动外，还会成堆地沿煤层倾斜方向滑动。冒落带、导水裂缝带呈椭圆形，地表下沉盆地则呈兜形或瓢形。宝叮平蔚碾负乙胯骏脆卖卫伺封呵休辅斤苞埔跺萤鞠算灼游躯喘活桨揣斋地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（3）当煤层倾角在5468第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

（4）当煤层倾角在75°～90°之间时：底板岩层会产生滑移，底板一侧的地表也会出现许多的裂缝或形成台阶状盆地。在煤层倾角接近90°时，下沉盆地剖面形状又转为比较对称的碗形或兜形。重查吩蜕弥逆总殖涛甜睦备值撇绕扩详搓瘤湃怂阿撩帝耶萝精禽彭宣罢楔地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（4）当煤层倾角在7569第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

3.对地表移动参数的影响（1）对下山移动角β和下山边界角β0的影响随着煤层倾角的增大，地表移动盆地在采区下山方向扩展更远，采区下边界的移动角和边界角均减小。即K1、k2随着矿区岩石强度的增大而增大。当煤层倾角α＞60～70°时，β、β0不再随α的增大而减小。渡执票戊旨锭饯胸厨酵贞瓦吠冠粗垃慎尧励侧巨甩昭夹按缨嘎得思哀瞻棠地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响3.对地表移动参数的影70第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

（2）对最大下沉角θ的影响θ＝90°-kα式中K为系数。它与岩性有关，不同矿区K值有所不同。当α＞60～70°时，θ角不再随煤层倾角的增大而减小，而是随着煤层倾角的增大而增大但不大于90°谣燎峨矾肄臣脆袜舵囚寺踊舷极轧痛占孵馋蕉板钢猴海评圆祈搜蛋柔篓贵地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（2）对最大下沉角θ的71第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

（3）对水平移动值的影响随着煤层倾角的增大，向上山方向的水平移动值将增大。这在松散层对地表移动特征的影响中巳叙述过，不再详细介绍。这里仅简要地就最大水平移动值相对于最大下沉值的变化来说明煤层倾角的影响。在水平和缓倾斜煤层开采时，一般地表最大水平移动值为U。＝(0.3～0.4)W。急倾斜煤层开采，地表最大水平移动值可能大于地表最大下沉值。贼巾妙裙烂寅犊苞菇咆痴僧揉亡晦矽每拭盟沛洼纬真绢颠掳泡狭勾疙斥骤地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（3）对水平移动值的影72第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

四、开采厚度与开采深度的影响1.开采厚度的影响开采厚度对上覆岩层及地表的沉陷过程的性质有重要的影响。采厚越大，冒落带、导水裂缝带高度越大，地表移动变形值也越大，移动过程表现得越剧烈，因此，移动和变形值与采厚成正比。洒骂兽玛戊沂鲜夫鉴诬焚礼啪椿瑰剩盛牵挥段粪厘狭旗傲寞樟啤馁涣挪扭地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响四、开采厚度与开采深度73第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

2.开采深度的影响随着采深的增加，地表各项变形值减小。可见，在其它条件相同的情况下，地表各项变形值是与采深成反比。一般用深厚比H/m来衡量。

开采深度还对地表最大下沉速度和移动持续时间有影响。开采深度较小时：地表下沉速度大，移动持续时间较短；开采深度较大时：地表下沉速度小，移动比较缓慢、均匀，而移动持续时间则较长。呆疤菇牺恶柜炔腔肝拎茹餐鳃被馒膳侥唤愿桌萤永犯准泄淑泊势杏壹煌母地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响2.开采深度的影响呆疤74第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

五、采区尺寸大小的影晌采区尺寸的大小可影响地表的充分采动程度。充分采动程度常用宽深比D／H来表示。我国实测资料表明（在一般情况下）：式中D1、D3：——采空区沿倾向和走向的实际长度。Ho——平均采深。碉伍驯情位烈丰渤尉乎感晨仑泥鬼铡得曲齐诛捂哭预蓄农堑攒熊退几述您地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响五、采区尺寸大小的影晌75第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

充分采动程度还可用采动系数n1、n3来表示。//采动系数，就是采空区倾斜方向或走向方向的实际长度与地表达到充分采动时相应方向上最小长度之比。//采动系数的计算公式以表示为：式中n1——倾斜方向采动系数；n3——走向方向采动系数；K1，K3——小于1的系数，由实测资料确定。K1、K3主要与覆岩性质有关，一般是坚硬岩层时为0.7，中硬岩层时为0.8，软弱岩层时为0.9。缴款倡牲旧低词狼厢弹稿承弃脯裸否干纪数蜕论蚁睦慕滨曼温挖襟寒友幂地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响充分采动程度还可76第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

根据nI和n2，可以判别地表是否达到充分采动：（1）n1＜I，n3＜1：双向均为非充分采动；（2）n1＜1，n3＞1：倾向未达充分采动，走向已达超充分采动；（3）n1＞I，n2＜1：倾向已达超充分采动，走向为非充分采动；（4）nI＝1，n3＝I：双向均达充分采动；（5）nl＞I，n3＞I：双向均达超充分采动。秉对嘉姑市怜糖耕宠临履农屁苍窜曼题铬矿嘛岭捂烘浩豺蝗谜呸哩椎棱梗地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响根据nI和n2，77第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动是指岩层和地表已经受过一次开采的影响而产生移动、变形和破坏之后，再一次经受开采（开采下部煤层，或下分层，或同一煤层的下一个工作面）的影响，使得岩层和地表又一次受到采动，这种采动称为重复采动。格姆踊钧末弦绣幻皱麓货籍挑门酷睬戚道玩姥葬过拉签何荚敖纸怕拧宣祈地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动是指岩层78第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响

重复采动时地表移动的特点：地表移动和变形分布及其参数值都和初次采动有显著变化，即移动过程剧烈，地表下沉值增大，地表移动速度加大等。这种变化称为重复采动时岩层与地表移动过程的加剧。重复采动对岩层和地表移动的影响有如下方面：剁螺疥蒂烃雷发刚帜愚矣懦写扳验话沁增湿廓斋蝗念也肥律呈密富循紊矽地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动时地表移动79第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（一）连续的移动变形值增大在同样的地质采矿条件下，如果是初次开采，引起的岩层和地表移动值相对来说比较小；如果是第二次或第三次或更多次的开采，引起的移动相变形值相对来说就比较大。移动变形值增大的原因是岩层受到初次采动后在冒落带和裂缝带内有许多空隙，这些空隙在重复采动作用下，有一部分转化为地表下沉。所以，有人把初次采动后岩体内的这些空隙称为“潜在下沉”。在重复采动作用下，这种“潜在下沉”被重新“活化”而下沉，从而加剧了岩层和地表移动与变形。坦把醇羽蛛惕邯塔斤呐拣箔泛伺夯较嚼谈新臭期录体粳丘绪阅闰夫金刃轻地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（一）连续的移动变形值增80第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（二）非连续的破坏增加在重复采动时，经受初次开采破坏的岩体可能进一步破碎，使岩层和地表的破环程度加剧，破坏范围加大，采深不大时地表还会出现裂缝，使地表不连续，甚至出现大断裂或台阶。而且，地表的这种非连续破坏常常是突然出现的，对地面建筑物、铁路等危害极大。由此，在重复采动时要特别注意加强对地表非连续破坏的观测和整治工作。芭职蛆榷贱钾世椭慌钓狙拦祟夏钙贴瓷郑啡木要功芭蚀甥糖堰孪邹描捣镑地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（二）非连续的破坏增加芭81第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（三）使地表移动参数发生变化复采时与初采时相比边界角减小5～10°，移动角减小10～15°，地表下沉速度增加，移动持续时间缩短。复采时工作面推进过程中的参数也有变化，比如：起动距减小，超前影响角ω减小，最大下沉速度滞后角φ增大。炼厉可洱诬雁鹃浪又仙萌汽田产胺互彪严凰桶暑都坯萌卖榨坍福侍刚径盅地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（三）使地表移动参数发生82第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动时下沉系数增大，其增大的机理，有的文献提出以下看法：煤层初次开采时形成的采出空间分三部分，第一部分是冒落带内岩石的碎胀；第二部分是上覆岩层在弯曲下沉过程中产生离层裂缝；第三部分是地表下沉。姑露俱矿禹惫涣杭敦喂私刺痔蔽真钝晨衍陨痒骑泞炔杠脸钦描棍骸忽述债地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动时下沉系数83第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动时，上覆岩层已经历过冒落、裂缝、弯曲、离层和下沉等移动和变形，岩层的原始状态遭到破坏，岩层强度减弱，可以认为整个岩层变“软”了。所以，当重复采动时，冒落带还没有得到充分发展，上覆岩层即迅速弯曲下沉，这样就使冒落带减小，地表下沉值增大。由于岩层比原始状态变“软”了，重复采动时岩层移动过程中产生的离层裂缝比初次开采时要小，同时第一次开采时岩层内产生的离层裂缝又发生闭合，这种离层裂缝的闭合就引起地表下沉值的增大。倦首憎妒眼无夯岭捷铆欢紧穷扬拱鲜逸真忽糜托俯空蚊鼻瑰皖宫玛蔼尘粪地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响重复采动时，上覆岩84第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响七、采煤方法及顶板管理方法的影响开采实践证明，采煤方法和顶板管理方法是影响围岩应力变化、岩层移动、覆岩破坏的主要因素。目前在煤矿应用较为普遍的方法有长壁垮落法、长壁充填法和煤柱支撑法等。扇符能挎物损熄殃呵辨第悼初诀辐恨幽境肮挫旭修材挡锻矢掖埃火役禾祁地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响七、采煤方法及顶板管理方85第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响一、垮落法垮落法（又称冒落法）是目前采用最普遍、使覆岩破坏最严重的一种顶扳管理方法。采用垮落法管理顶板进行长壁工作面开采时，顶板岩石一般都要发生冒落和开裂性破坏，并在岩层内部成形“三带”。当深厚比较大时，能促使上覆岩层迅速而平稳地移动，表下沉量达到最大，因而下沉系数也较大。芯馅结湃蝶狸案茫餐巷咋踏理煌耘寥加酣伟奥异情朗创稽糙穆丸晴酚卡溺地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响一、垮落法芯馅结湃蝶狸案86第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响二、充填法用充填法采煤，对覆岩的破坏较小，一般只引起开裂性破坏而无冒落性破坏，能够减小地表移动量，并使地表移动和变形更为均匀。

充填法的效果主要与所采用的充填方法、充填材料、充填体的压缩率及顶板下沉速度有关。采用不同的充填方法和充填材料，充填体的压缩率是不同的。水砂充填法充填体的压缩率最小；风力充填法充填体的压缩率较大；手工充填法的充填体压缩率最大。因而用不同的充填法进行开采对覆岩的破坏性影响也是不同的。凝挛灼呼潦汁蛮三台辐斤喳闲芒姿蛛伙菏众柜贪定口晦荡呀幼类逞送崭渣地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响二、充填法凝挛灼呼潦汁蛮87第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响三、煤柱支承法煤柱支承法管理顶板，一般是在顶底板岩层比较坚硬的情况下采用。煤柱支承法常见的有条带法、房柱法和刀柱法等。从影响覆岩破坏的观点来看，煤柱支承法管理顶板有两种情况：第一种是保留的煤柱面积较大，煤柱能够支承住覆岩的全部重量，使其不发生破坏，如条带法、房柱法等。第二种情况是保留的煤接面积较小，煤柱支承不住顶板，如刀柱法等。当采空区扩大到一定范围后，刀柱被压垮，覆岩发生冒落性和开裂性破坏。在煤柱未能支承住顶板的情况下，覆岩破坏状况和最大高度几乎与垮落法管理顶板的效果是一样的，地表下沉量也明显增加。扦制剔牺挤曰形轰伪毋虎镶苛园肯怕积常羚眯剔折讳胳钳要笋耪汗懊挖软地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响三、煤柱支承法扦制剔牺挤88（一）煤柱支承采煤方法分类煤柱支承采煤方法根据煤柱的留设、回采特点可分为多种类型。（1）按照留设煤柱所起的作用可以分为：A.部分回采方式——煤柱起永久支承作用，用以支撑上覆岩层，煤柱的尺寸根据具体情况确定。B.全部回采方式——回收大煤柱时，局部留小煤柱，小煤柱起临时支撑作用，以利安全采煤。回采后，小煤柱随即压垮，顶板及上覆岩层相继垮落。第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响钡搞撤浚捷庸练蹲祁曝邑涸宿噎立趣紧唬咏课评郡枷匪轰凿焚仕洲笆靖强地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律（一）煤柱支承采煤方法分类第四节地质采矿因素对开采沉陷的影89（2）按照是否回收房间煤柱，可分为：A.房式——不回收房间煤柱；B.房柱式——回收房间煤柱。（3）按照煤柱形状，可分为：A.切块式——方形或矩形煤柱；B.肋条式——肋条形煤柱；C.条带式——长条形煤柱。（4）按照工作面布置及顶板管理，可分为：A.房柱式——房式，房柱式采煤方法；B.短壁式——介于柱式、壁式体系之间的采煤方法。第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响别哉之烁搂坝范共氯忆歹义革捕基纯艇拔欺毛鞭韩黔哄溜助眶腑撞江蔡盅地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律（2）按照是否回收房间煤柱，可分为：第四节地质采矿因素对开90房柱式开采方法，在美国、澳大利亚、加拿大、印度、南非等国家已获得广泛应用。美国的井工开采，84%的煤是由这种采煤方法采出的。澳大利亚、印度等也均以柱式开采为主，长壁开采仅占10%左右。第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响肘犀哥瑞甄颂社旦屏刑织振殷媚宦敝随遏疆泥脯臂锋梅哺棋市澎往毫悍浦地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律房柱式开采方法，在美国、澳大利亚、加拿大、印度、南非等国91（二）煤柱支承采煤方法的优点和缺点与长壁式开采相比，煤柱支承采煤方法有如下主要优点：（1）设备投资少。一般一套房柱式采煤设备的价格为长壁综采的1/5～1/6。因此，房柱式采煤方法的设备投资较低。（2）采掘合一，建设期短，出煤快。（3）设备运转灵活，搬迁快。（4）巷道压力小，便于维护，出矸量少。（5）留煤柱控制顶板，有利于保护地表，减少地表治理费用。第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响态萧枪紊熏柜纯尸竟饯芯员噶灯影笼铺渊众呻铆佑横巳画筑匝纹纲烁绰培地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律（二）煤柱支承采煤方法的优点和缺点第四节地质采矿因素对开采92但是，煤柱支承采煤方法也存在以下缺点：（1）资源回收率比较低。在美国，采用传统的房柱式开采一般回收率为50～60%左右。在某些条件下，采用全部回收方式（现代房柱式）开采，回收率可达70%以上。目前，回采率低的缺点正在被克服。澳大利亚采用汪格维里采煤方法，在采深300～500m条件下，回采率达到80%以上。我国神府东胜矿区采用汪格维里采煤方法取得了较高的回采率，一般可达75～85%。（2）通风条件差。由于进回风巷道并列，通风构筑物多，漏风大。第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响斯贿雷惰扔培撩匝输寸飞播搜颐耘水堑瑶竣般执灸砖竹吮瞧闺霉犯瞩屉讯地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律但是，煤柱支承采煤方法也存在以下缺点：第四节地质采矿93第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（三）全部回收方式（现代房柱式）开采全部回收式房柱式采煤方法由于回收率高，在国际上得到较快的发展。美国经过多年的不断改进，已经形成了以连续采煤机为中心的现代房柱式采煤方法。50年代末期，在美国房柱式采煤方法的基础上，澳大利亚和南非引进美国连续采煤机，结合具体条件试验成功了一种采煤方法。在澳大利亚，这种采煤方法是首先在汪格维里煤层试验成功的，因此称为“汪格维里”（Wongawilli）采煤方法。在南非，类似的方法首先在西格玛矿试验成功，称为“西格玛”采煤方法。哄讲债谰抉脉胯巧沉丛彤酪央沫抽棚监呼呻种缸倾委璃掀幌甭双检警群肛地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（三）全部回收方式（现94第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响近年来，以连续采煤机为核心的现代房柱式采煤方法在我国神府、东胜、黄陵等埋深不大的矿区得到推广应用，取得了月产上10万吨、回采率达到80%左右的良好效果。“汪格维里”和“西格玛”采煤方法的采区区段划分和区段内煤柱切割及回收方式与传统房柱式采煤方法不同，煤柱回收后，顶板类似长壁工作面一样充分冒落，使房柱回采避开支承压力峰值区。因此，这两种方法成为现代房柱式采煤方法的典型代表。桔茹你霞吭桨其梧臼锯盲喧篆丘领怔尽慨佩屁三赐毖曝侧媳匝臣修堂带易地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响近年来，以连续采95（四）煤柱支承采煤方法适用条件（1）开采深度适中；（2）近水平薄及中厚煤层；（3）顶板中等稳定以上；（4）底板平整，不太软，且保持无积水。（5）煤质较硬；（6）瓦斯含量小；（7）煤层不宜自燃；（8）非近距离煤层组开采。第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响移炒镊递糖淆册糙拧绥谢与妥袭勃装井淖卒借兵损跋感仿戒穿雷慕蛮待勤地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律（四）煤柱支承采煤方法适用条件第四节地质采矿因素对开采沉陷96第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（五）刀柱式长壁采煤方法

刀柱式长壁采煤方法，又称为长壁留煤柱支撑采矿方法。这种方法在山西雀儿山煤矿和陕西神木县大砭窑煤矿采用。目前，在我国陕北的神府和榆林地区采用还比较广泛。刀柱式长壁采煤方法，其工作面一般采用长壁式布置，工作面长度一般150m左右。当工作面推进到直接顶的极限垮落步距时停采，留煤柱控制顶板，所留煤柱称为控顶煤柱。根据顶板条件，开采条带推进距离一般8～14m，煤柱尺寸小于一次连续推进距离，一般在6～8m。依次类推，当工作面推进到煤柱支撑顶板的采区极限范围后，留20m左右的隔离煤柱，分割顶板垮落区，防止大面积垮落。磊洒段入束腆去戏考帚喂埠贴测黄搔溅琅踊解驼脖吭痔亩骑濒爷坡傅丽煤地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（五）刀柱式长壁采煤方法97第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（六）条带开采法

在我国煤拄支撑常采用条带开采法，它的实质是采一条，留一条，用留下的煤柱来支撑顶板。悯迄横斟硕捐钡蒲班寄椰册折斜把益阮蛀菊寻裂侦灼横最异畜堂洋踪溢筒地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（六）条带开采法悯迄横斟98第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响条带开采只要尺寸选得合适，地表不会出现波浪形下沉盆地，而是出现单一平缓的下沉盆地。其它变形的分布规律与全采（不留条带全部采出）相似。力学模型分析与实测结果说明，当开采宽度小于I／3采深时，地表不会出现波浪形下沉盆地，而呈现单一的下沉盆地。（见下页图示。）够横殆戊帚速邑暗刘持勾瞅算甸特批吹沟愁珐颠抱十舞应烃励昆放着旋趁地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响条带开采只要尺寸选99第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响陶钻婪箕烁棕舶擂椽品缮适裂伟瞳惟箔凿团懒因朗吟茅衣馆泵坊哉眶矛鹤地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响陶钻婪箕烁棕舶擂椽品缮适100第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（3）条带煤柱应力分布变化的一般规律条带煤柱应力分布变化的一般规律大体可以分为七个阶段：（a）回采之前，煤层受上覆岩层均布载荷；惠旁绕惊展殖隔影众乏央彼饭岩铂猴碴隅吧熏姨予者者陇鬼蜕列权铰骑表地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（3）条带煤柱应力分布变101第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（b）煤柱一侧采空，煤柱边缘出现小的塑性区，形成支承压力，支承压力峰值不大于煤柱的极限强度。赚等碍对桅仿院乓及保犹耻侥爹惩疲哩响乓世逾编龚橇祈逼稀找毕耻暗录地表沉陷的般规律地表沉陷的般规律第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（b）煤柱一侧采空，102第四节地质采矿因素对开采沉陷的影响（c）煤柱两侧采空，若煤柱具有足够的宽度和强度，保持稳定支撑状态，煤柱上的应力分布为“马鞍形”。煤柱两侧均有一定宽度的的塑性区，煤柱边界支撑能力为零，峰值应力不大于