煤矿特殊开采方法课件

特殊开采方法序论为采矿系地下采煤专业高年级学生开设的一门专业课。一、开设特殊开采方法目的：为采矿工程毕业设计做准备让学生开阔煤矿开采的视野培养学生适应不同条件下的采矿工作能力采矿工程毕业设计一般部分：煤矿新井初步设计

专题部分：论文

工业场地煤柱留设、开采上限煤矿开采的三性认识煤矿开采的的特殊性、艰巨性和困难性；二、特殊开采方法内涵：特殊困难条件下开采；采用特殊工艺方式开采集合SSA

A

A长壁+垮落+下行+综采普采炮采A

AAA

A

特殊困难条件下的开采三下一上（建筑物下、铁路下、水体下和承压水上）有冲击地压危险的煤层有煤与瓦斯突出危险的煤层三软煤层深部边角煤极薄煤层A采用特殊开采工艺方式短壁开采充填采煤上行开采水力采煤煤与煤层气共采煤的地下气化房柱式采煤充填采煤上行开采水力采煤特殊开采方法主要研究的内容A∪A特殊和困难条件下对开采造成的影响保证安全生产和合理生产应采取的措施特殊工艺方式的特点和特色。三、我国三下一上压煤的基本情况和例子三下一上压煤量（亿t）（%）建筑物下87.663.6水体下2014.5铁路下1913.8承压水上118.1137.6村庄压下压煤量占建筑物下压煤量的55%，占矿井储量的10

30%，解放一半可供66个年产100万t的大型矿井开采100年；我国已从三下采出7亿t左右，约占压煤的5%；从1978年以来，每年从三下采出3000万t例子1徐州地方煤炭公司（天龙集团）沛城煤徐州西北62km1972年建矿，1981年投产；1980年统计可采储量1520万t

城下压煤700万t

影响地面建筑面积，49万平方米；1981年江苏省人民政府决定沛城搬迁，征地1500亩，预计搬迁时间20年，搬迁费用2亿元。例子2徐州矿业集团公司1995年统计：工业储量13.37亿t；三下压煤5.11亿t；储量的特点：两多、两少、一快。薄煤层多，三下压煤多后备资源少，生产水平储量少，2.48亿t（分布在深部），2.44亿t动用储量快，每年动用储量2000万t以上四、地下开采与地表塌陷垮落法管理顶板—地表形成大面积塌陷区地表塌陷面积：煤层开采面积的1.2倍左右。至1996年，全国有40万公顷土地塌陷；每采1万吨煤要塌陷0.2公顷土地塌陷面积平均每年增加2万公顷复垦率为22%五、主要参考书徐永圻等《中国采煤方法图集》，煤炭工业出版社王全庄译《矿山岩层与地表移动》，煤炭工业出版社《采煤学》下册，中国矿业学院等院校煤炭工业出版社主要参考书国家煤炭工业局制定．建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程．北京：煤炭工业出版社，2000．6朱银昌．陈庆禄．张铁岗．难采复杂煤层的开采．北京等：世界图书出版社，1998．１何国清．杨伦．凌娣等．矿山开采沉陷学．徐州：中国矿业大学出版社，1991．4六、学习中注意问题上课注意听讲，把讲得内容弄懂；难学，一些数据不要求记，方法要知道，原理要清楚；科技含量较高,尽量不要缺课。第一章开采引起的岩层与地表移动第一节开采引起的岩层移动第二节开采引起的地表移动第三节地表移动与变形预计第四节

地表移动与变形参数分析

第一节开采引起的岩层移动一、充分采动区、岩石压缩区、最大弯曲区和底板隆起区1、围岩根据变形分区：应力状态和变形图1-1岩层移动和变形分区Ⅰ—充分采动区Ⅱ—最大弯曲区：岩层向下弯曲的程度最大Ⅲ

顶板压缩区Ⅳ

底板压缩区支承压力引起沿垂直方向压缩工作面区域以外地层下沉Ⅴ

不均匀隆起区底鼓应力降低Ⅵ

均匀隆起区水平挤压煤体下方采空区下方（高应力压缩）低应力

h—

侧向水平应力

h

hK

H≤

H

h

h底板二、垮落带、断裂带和弯曲带1、三带的形成（1）垮落带垮落带

不规则垮落带，呈杂乱堆积。

规则垮落带，岩块堆积排列较整齐碎胀性：1.3

1.5,体积增大导水：水、水砂和泥浆容易通过高度:（2）断裂带曾称做裂隙带。裂隙带（左右断裂，上下离层）弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，离层一般导水，又称导水断裂带厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小（3）弯曲带断裂带之上至地表又称弯曲下沉带或整体移动带

保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。隔水，岩性较软时，隔水性能更好。采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约3

5m，一定深度后闭合消失。不出现三带的可能性浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带2．三带的空间轮廓形状轮廓形与倾角（1）0

35

垮落带开采期间，垮落带的高度基本上是相同开采完毕，中间较低，两端较高的枕形轮廓断裂带两端边界超出，呈马鞍形，最高点位于采空区斜上方。

（２）36

54

垮落带上部岩块下滑或滚动上部继续离层、断裂、破碎和垮落，下部垮落带高度较小。断裂带上大下小，上部的轮廓大致呈抛物线，与采空区边界齐或略偏外。（3）

=55

90

岩块滚动下滑，迅速充填下部，上部，边界煤柱片帮、碎裂、抽冒，垮落带和断裂带上边缘急剧向上发展，大大超出上边界垮落带、断裂带呈耳形或上大下小的不对称拱形3、垮落带与断裂带的高度垮落带与断裂带的高度（1）主要影响因素顶板岩性

煤层倾角

采高及厚煤层分层次数采空区范围采空区处理方法

顶板岩性对两带的影响顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18

28倍采高顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的9

12倍。

煤层倾角对两带的影响倾角小于35

时，岩块就地堆积。垮落带和断裂带上边界离煤层的高度基本上是相等倾角35

54

时，垮落岩块下滑。倾角大于54

时，岩块下滚，下部垮落的发展很小，上部发展很高

采高及厚煤层分层次数对两带的影响一次采全高或分层初次开采时，两带高度与采高呈近似直线关系分层或近距离煤层群重复开采，两带高度随分层次数增加而递减采空区范围对两带的影响采空区范围大时，两带充分发展，反之受到限制

采空区处理方法对两带的影响全部垮落法：上覆岩层破坏发展最充分，弯曲、离层、断裂、垮落，达到一定高度充填法：无垮落带，断裂带高度也明显降低煤柱支撑法：两带高度介于之间垮落带高度的计算公式

（倾角为0

35

及36

54

）

单一煤层的垮落带最大高度覆岩为极坚硬岩层公式w—垮落过程中顶板下沉值

覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层公式垮落带高度公式（倾角为0

35

及36

54，

厚煤层分层开采）覆岩岩性（单向抗压强度及主要岩石名称）

计算公式(m)坚硬(40

80MPa，石英砂岩、石灰岩、砂质页岩、砾岩)

中硬(20

40MPa，砂岩、泥质灰岩、砂质页岩、页岩)软弱(10

20MPa、泥岩，泥质砂岩极软弱(

10MPa，铝土岩、风化泥岩，粘土，砂质粘土)导水断裂带高度计算公式

（倾角为0

35

及36

54

）

（单一薄及中厚煤层或厚煤层分层开采）岩性计算公式之一(m)计算公式之二(m)坚硬

中硬软弱极软弱急斜煤层h垮落带及导水断裂带高度

(倾角为55

90

)

岩性垮落带高度计算（m）

导水断裂带高度计算（m）

坚硬Hk=(0.4

0.5)Hd中硬、软弱Hk=(0.4

0.5)Hd

注：

h—区段或分段垂高，m；M—煤层法线厚度，m。

近距离煤层垮落带和断裂带高度

层间距大于下煤层开采形成的垮落带高度上下煤层的垮落带高度不重合，而断裂带高度可能重合

上下煤层的断裂带最大高度可按近距离上下煤层的厚度分别计算，取其中标高值大者作为两层煤的断裂带高度；上下煤层的垮落带高度则取上煤层的垮落带高度。近距离煤层垮落带和断裂带高度

层间距小于下煤层开采形成的垮落带高度上下煤层的垮落带高度重合上煤层的断裂带高度按该层的厚度计算，下煤层断裂带最大高度按综合开采厚度计算，取其中标高最大值作为两层煤的断裂带最大高度。Mz=M1+M2第二节

开采引起的地表移动

地表移动--因地下采矿使地表产生移动、变形和破坏的现象和过程一、地表移动和破坏的形式

非连续型裂缝或塌陷坑

煤层埋藏较浅，采厚较大或受构造影响连续型地表移动盆地或下沉盆地煤层埋藏较深，采厚较小+274+24331鹤岗富力矿浅部开采引起的地表漏斗状塌陷坑非连续型地表移动地表漏斗形塌陷坑非连续型地表移动地表台阶状裂缝非连续型地表移动图1-6地表塌陷漏斗急倾斜煤层开采后煤层露头处附近漏斗状塌陷坑

非连续型下沉地表的裂缝、台阶或塌陷坑，对位于其上的建筑物、铁路和水体危害极大，应避免其出现。连续型地表移动地表移动盆地采空区上方地表形成的沉陷区域，又称地表下沉盆地。

在时间上和空间上是连续的，渐变的，有明显的规律，变形的基本指标可用数学方法表示

二、地表移动盆地的形成及其特征1、地表移动盆地的形成开采空间宽度称为起动距

H1(0.25-0.5)HW12W23W345W4W5地表移动盆地动态盆地—推进过程中形成的地表移动盆地静态盆地—最终地表移动盆地

地表移动盆地1、充分采动

把地表最大下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加的开采状态称为充分采动

特点：地表下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此后开采范围再继续扩大时，地表的影响范围相应扩大，但地表最大下沉值不再增加

临界开采

达到充分采动时的地表移动盆地

超充分采动

地表下沉盆地出现平底或有多个点的下沉值达到最大下沉值的采动状态超充分采动非充分采动

非充分采动—地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加的开采状态

非充分采动3、地表移动盆地特征

主断面—指通过盆地内最大下沉点沿煤层倾向或走向的垂直剖面主断面内表现为通过最大下沉点的地表下沉曲线。1、近水平煤层地表移动盆地

近水平煤层地表移动盆地下沉曲线主断面上的地表下沉曲线分为三段或两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

非充分采动的近水平煤层地表移动盆地

缓倾斜和中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

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地表移动盆地的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

地表移动盆地的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以

3表示边界角、移动角和裂隙角边界角边界角—在充分或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角

下沉盆地外边界移动盆地最外的边界理论上：以地表移动和变形都为零实际处理：一般取下沉为10mm的点为边界点。下沉盆地边界角基岩走向边界角

0下山边界角

0

上山边界角

0下沉盆地移动角在充分或接近充分采动条件下，在移动盆地的主断面上，地表最外的临界变形点和采空区边界点连线与水平线在煤壁一侧的夹角下沉盆地移动角临界变形值受保护的建筑物和构筑物不需修理能保持正常使用所允许的地表最大变形值下沉盆地移动角倾斜i=3mm/m水平变形

=2mm/m曲率K=0.2mm/m2大致相当于地表下沉值为80mm之点处基岩

走向移动角

；下山移动角

；上山移动角

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

裂隙角地表最大的一条裂缝和采空区边界点与水平线在煤壁一侧的夹角

走向裂缝角

上山裂缝角

下山裂缝角

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=0.5

0.8四、地表移动和变形的主要指标及变化规律研究方法地面点的运动时间垂直移动空间水平移动

空间问题平面问题在主剖面上用数学方法研究运动横向

纵向一点的移动矢量是空间位置（x、y、z）和时间（t）的函数

采厚比

(连续型地表下沉条件)常规开采条件长壁垮落理想地质条件无大的地质构造（大断层）单—煤层开采典型化和理想化条件一定倾角的煤层沿走向（水平煤层）

主断面内移动和变形规律（充分采动）

123456789xδ0ψ3ψ3δ02′3′4′5′6′7′8′9′1′主断面内移动和变形规律1、下沉

主断面内地表移动向量的铅直分量,用W表示。坐标

O点:最大下沉值处的地表点

W坐标轴向下为正，单位为mm

x坐标轴向右为正，单位为m下沉变化规律W=W（x）最大下沉值在盆地中央，Wo=W5；x增加，W由零增加到最大，而后又趋于零W（-x）=W（x）；边界点由

0决定；下沉曲线凹凸分界的拐点处，下沉值约为最大值的一半。2、倾斜倾斜是指地表单位长度内下沉的变化，用i表示单位为mm/m，i坐标轴向下为正倾斜倾斜是地表下沉的一阶导数，i(x)i=tg

正负号的决定：①i=tg

下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+

时,倾斜为正;下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-

时倾斜为负。②

左侧

w0

右侧

w0xwoα-α倾斜的正负号

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。水平移动

水平移动-地表移动向量的水平分量,用U表示，单位为mm，123456789xδ0ψ3ψ3δ02′3′4′5′6′7′8′9′1′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

水平移动1点U1=05点U5=09点U9=0U坐标向下为正Uox+-123456789xδ0ψ3ψ3δ02′3′4′5′6′7′8′9′1′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。δ0ψ3δ0ψ3xw195372468oHrUox+-iox+-水平移动U（x）和倾斜i（x）的变化趋势同步水平移动U（x）和倾斜i（x）Uox+-iox+-B一个有单位的比例系数曲率

地表单位长度内倾斜的变化，用K表示，单位为mm/m2或10-3/m。曲率坐标轴向上为正

.Kox曲率BAΔxBAΔx数学上曲率严格定义

地表移动和变形得出的曲率是数学上曲率严格定义的近似。iox+-Kox++--正负号倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+

时,曲率为正;倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-

时曲率为负。大小K1=0K3=0K5=0K7=0中间必有极值K3=0K5=0K7=0K9=0曲率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

水平变形水平变形—单位长度上水平移动的变化用表示，坐标向上为正，单位：mm/m

ox水平变形Uox+-

ox++--正负号用tg

，水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+

时,曲率为正;水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-

时曲率为负。大小

1=0

3=0

5=0

7=0中间必有极值

3=0

5=0

7=0

9=0水平变形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。

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，中部为压缩区盆地边界点和拐点处水平变形为零水平变形的变化规律地表移动盆地内五项指标变化规律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缓倾斜、中倾斜煤层沿倾向主断面内移动和变形规律

下沉曲线失去对称性，上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

沿倾向主断面内移动和变形规律指向上山方向的水平移动增加，指向下山方向的水平移动减小；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；水平移动曲线与倾斜曲线不相似，水平变形曲线和曲率曲线不相似内容影响范围最大变形、移动值及位置主断面内地表移动和变形值任意点（地表、岩体）变形和移动值目的建筑物的破坏程度应采取的相应措施方法动态预计：某时的移动和变形

W、i、U、K、

、t静态预计：稳定后的移动和变形

W、i、U、K、

主要方法静态预计第三节地表移动和变形预计一、典型曲线法基于地表下沉实测资料，综合成反映所测矿区主断面内下沉分布规律的地表下沉典型曲线、数据和表格。使用条件：适用于规则采空区上方的地表移动和变形预计。制作典型（无因次）曲线所作的典型下沉曲线与采深和煤层厚度无关,只与最大下沉值和位置有关采前大量布置测点，实测X(m)OX1X2X3XmWx

(mm)W0W1W2W3WmY(m)0y1y2y3ymWy(mm)W0W1W2W3WmW0ψ3ψ3

0

0oX1X2X3Xm......Xm+1.WxHy1y2..典型（无因次）曲线的制作采后处理数据：O点为最大下沉点，座标轴指向盆地边界以X/L和Y/L为横坐标，坐标单位为0.1、0.2、0.3、......1.0以WX/W0和Wy/W0为纵坐标，坐标单位为0.1、0.2、0.3、......1.0盆地半长L1、L2或L3由

0、

0、

0、、1、

2、

3定

做典型图和表（无因次）典型（无因次）曲线盆地o0.20.40.60.81.0X/L30.20.40.60.81.0Wx/Wo峰峰矿区充分采动条件下主断面内

下沉典型曲线分布系数x/Li（i=1，2，3）00.10.20.30.40.5W(x)/W0或W(y)/W01.0000.9740.9000.7460.4990.266x/Li（i=1，2，3）0.50.60.70.80.91.0W(x)/W0W(y)/W00.2660.1190.0590.0290.0140.000预计新开采区域地表移动与变形a、计算最大下沉值W0，（由本矿区的经验）b、作主断面图c、确定Ld、将L十等分确定e、从表格和图上查出：时各点的比值x/Li（i=1，2，3）00.10.20.30.40.5W(x)/W0或W(y)/W01.0000.9740.9000.7460.4990.266f、将WX画到图上连接起来做为下沉预计曲线h、i、UX=Bixj、εX=BKX

由实测资料得

B——水平移动系数，峰峰矿区B=12

14典型（无因次）曲线计算公式θ0—开采影响传播角，度

峰峰矿区典型曲线法预计所用的参数取值地表最大下沉值W0=

mcos

水平移动和倾斜的比值B取为12

14，(m)角度边界角

0=58

，

0=58

-0.32

，

0=58

开采影响传播角θ0=90

-0.6

充分采动角

1=64

-0.55

，

2=55

+0.4

，

3=58

松散层移动角

=56

典型（无因次）曲线法评述典型曲线法预计时误差较小比较简单，且比较符合实际是

较为可靠的方法之一但必须有大量的实测资料为基础不足—局限于某一矿区矩形或近似矩形的地下开采区域二、概率积分法数学预计方法（1）原理认为岩体是松散介质，无群多个开采单元叠加形成地表下沉盆地，单元开采下沉盆地的下沉曲线为正态分布密度函数

（2）正态分布密度函数与概率积分函数μ为常数，数学期望

0常数，方差2特点：（1）对称于X=μ（2）X=μ

时,

（3）f（x）为ox轴为渐进线

f(x)oxμ密度函数的积分f(x)oxμF(x)oxμX=μ时，F（x)=1/2标准正态分布密度函数

f(x)oxF(x)oxμ=0

=1（3）单元开采地表下沉盆地整个开采范围分解成无穷多个无限小的开采单元单元开采下沉盆地的下沉曲线为正态分布密度函数

（3）单元开采地表下沉盆地r—主要影响半径（r=Hctg

）

2.半无限开采开采范围0+x

0的煤层全部采出，x

0的煤层全部保留ox(1)半无限开采单位厚度的煤层后x位置处A点的下沉变量,常量?(2)半无限整层开采后ｘ位置处Ａ点的下沉

当采厚为ｍ，由于上覆岩层垮落、碎胀、断裂和离层，地表不再能下沉ｍ，只能下沉

ｍ，受煤层倾角的影响，地表的最大下沉量为ｍ

cos

。煤层采厚度为m，计算时的采厚只能取ｍ

cos

坐标为x的任意点A，整层开采引起的地表下沉值W（x）应为单位厚度开采引起的该点下沉值Wd（x）的ｍ

cos

倍。令W0=ｍ

cos

令1s是变量s=0令2

=-ud=-du

=-

u=+Oxy令4=-ud=-du

2=(-u)2

=0u=0这就是半无限开采在x处的下沉值xoxW(x)AX

定义：(3）半无限整层开采后其它指标i(x)的推导K(x)推导

0022iUBrBbrx==)()(xBixU=令0eWBr=-pb—概率积分中的水平移动系数U(x)推导

ε(x)推导

（4）半无限开采的地表移动与变形分析下沉xoxW(x)oxi(x)W0

rW0

r0.0432oxK(x)W0

r2+0.4r-0.4r+1.52-1.52W0

r2i（x）为偶函数i（x）=i（-x）i(x)K(x)x＜0时，K（x）＞0；x＞0时，K（x）＜0K（x）为奇函数K（-x）=-K（x）求极值一阶导数为零处：K(x)求极值令一阶导数为零：求K(x)极值oxK(x)W0

r2+0.4r-0.4r+1.52-1.52W0

r2求K(x)极值U（x）为偶函数U（x）=U（-x）oxU(x)BW0

rBW0

r0.0432U(x)U(x)

（x）为奇函数（-x）=-（x）求极值ε(x)令一阶导数为零求ε(x)的极值将x代入：求ε(x)的极值ox

（x）W0

r2+0.4r-0.4r+1.52B-1.52BW0

r2ε(x)ε(x)T1-34半无限开采地表移动和变形五项指标变化规律

（5)半无限开采地表移动和变形预计公式简化简化的半无限开采地表移动和变形预计公式1地表移动与变形分布无因次曲线

xoxW(x)rr

--主要影响角r—主要影响半径W(x)/W0=0.9937W(x)/W0=0.0063Htg=H/r主要影响角

和下山移动角

意义不同x/rW(-x)/W0W(x)/W0i(x)/i0U(x)/U0ε(x)/ε0K(x)/K00.000.50000.50001.00000.00001.000.00630.99370.04320.17860.400.15810.84190.60491.0000(6)拐点移动距理想条件：下沉曲线的拐点在煤壁与采空区交界处的正上方实际条件：由于悬顶，效果相当于实际煤壁平移了s0的一段距离，B点变到B

点s0称为拐点移动距预计地表移动与变形时，要以假想煤壁B

点作为采空区的计算边界。3有限开采条件下地表移动盆地走向主断面内的移动与变形预计开采范围A—B有限长度L有限开采地表x位置处任意点A的下沉有限开采推导两个半无限开采之差两个半无限开采之差，第一个半无限开采是从A点开采到+

，第二个半无限开采是从坐标为x-L的B点开采到+

两个半无限开采之差AB1）第一个半无限开采开采范围A

的全部煤层2）第二个半无限开采开采范围B

的全部煤层oW(x)xLW(x-L)理想条件下A、B之间煤层的有限开采可等效于上述两个半无限开采之差。考虑A、B两点处的拐点移动距，有限开采的计算开采边界范围为l=L-2s0，其引起地表下沉的表达式为：

W0（x）=W（x）-W（x-l）——有限开采的值oxi(x)i(x-l)-i(x-l)ABloxU(x)U(x-l)-U(x-l)ABloxK(x)K(x-l)-K(x-l)lABox

(x)

(x-l)-

(x-l)lABU（x)K（x)ε(x)4、倾向主断面内的移动与变形预计（

15

）倾向主断面内预计特点主要影响半径不同水平移动和水平变形与开采影响传播角有关开采影响传播角：在移动盆地倾向主断面上，按拐点偏移距求得的计算开采边界和地表下沉曲线拐点在地表水平线上的投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。（1）半无限开采倾向主断面内的移动与变形预计

W（y)、i(y)、K(y)时，用y/r2或y/r1代替x/r半无限开采倾向主断面内的移动与变形预计（2）有限开采倾向主断面内移动与变形预计

有限开采倾向主断面内移动与变形预计有限开采倾向主断面内移动与变形预计三、下沉网格法主要用于不规则开采区域条件下，对地表某点的影响1、原理1）近水平煤层开采后，对地表P点有影响的煤层开采范围是一个圆，圆心在P点正下方，圆的半径R=Hctg

0PR

0

0oH2）圆内每个单元开采对P点均有影响，全部采完后P点达到最大下沉值，圆外其它单元开采对P点不产生影响，该圆叫影响圆。3）圆内各单元对P点的影响程度各不相同，半径愈小,影响愈剧烈。因而，有影响函数f（ρ）单元开采引起的P点下沉dW=

mf(ρ)dρd

oxy全部开采最大下沉部分开采下沉PR

0

0oH近水平煤层中的应用画若干同心圆r1=0.2Rr2=0.4Rr3=0.6Rr4=0.8Rr5=1R，r6=1.2R将同心圆分成8等份，每份45

圆分成8

5=40块分摊权:如15

835

8

Qi=35

8

24

8100011

85

840块全采完达到W0近水平煤层中的应用将预计点P与O点重合由不规则开采范围的位置确定权数o

Qi=15+35+35+24+24+5=138权的确定计算设影响函数f（

）为正态分布密度函数

表!-6实验峰峰局某村庄下采煤圆半径权1/6R52/6R303/6R554/6R155/6R106/6R10125*8=1000权的确定R=Hctg

0

倾斜煤层的应用制作倾斜煤层下沉网格1）原理下沉等影响原理从地表A点做两条射线AB与AC，

BAC相当小时，煤层厚度相同，深度不同、倾角也不同的三层煤分别开采，引起的A点的下沉均相同。ABC倾斜煤层下沉网格第四节地表移动与变形参数分析一、最大下沉值1、充分采动的地表最大下沉值煤层开采后，顶板直接顶最大下沉mcos

地表最大下沉

mcos

W0=

mcos

—地表下沉系数m—采高；

—煤层倾角m

=f（顶板管理方法，岩性，采动次数，采深，采出率）上覆岩层岩性与

岩性坚硬中硬软弱下沉系数

0.27

0.540.55

0.850.86

1.00部分煤矿实测的地表下沉系数变化范围

采空区处理方法与

采空区处理方法下沉系数

全部垮落法0.4

0.95带状充填法(外来材料)0.55

0.70干式全部充填法(外来材料)0.4

0.50风力充填法0.30

0.40水砂充填法0.06

0.20采空区处理方法与

矿区下沉系数

淮南0.7峰峰0.8本溪0.7阜新0.65-0.70鹤岗0.65-0.7平顶山0.65-0.77枣庄0.59-0.7注:全部垮落法不同矿区地表下沉系数

岩性和采动次数综合评价系数P

=0.5(0.9+P)（

全部垮落法条件）mi—i分层法线厚度m；Qi—i分层岩层评价系数。分层岩性评价系数岩性单向抗压强度（MPa）岩石名称初次采动Q0重复采动Q1Q2坚硬60不硬的花岗岩0.10.30.6中硬4030普通砂岩、铁矿石砂质页岩、片状砂岩0.40.80.70.90.951.0岩层愈坚硬，Qi愈小，

愈小同样岩层，采动次数愈多,Qi愈大，

愈大采深和采出率对的影响采深小,

较大局H（m）

平顶山局80

140140

2000.770.65枣庄局

100

1000.70.59采出率大，

大2、非充分采动条件下地表最大下沉值

W0=

mcos

确定

的方法确定

的方法1l0/lc或L0/Lc0.10.20.30.40.5

/

0.000.480.640.770.85l0/lc或L0/Lc0.60.70.80.91.0

/

0.940.970.980.991.00开采充分程度(l0/lc)或(L0/Lc)与(

/

)的关系

确定

的方法2确定

的方法2Lθ为开采区域长度或宽度按开采影响传播角θ0向地面的投影长度

H0为平均采深

二、主要影响半径和主要影响角

（开采影响范围）

主要影响半径x=

r处的地表移动和变形xW（x）i（x）K（x）-r0.0062W00.0432i00.178K0r0.9938W00.0432i0-0.178K0主要影响角主要影响角：开采边界点与主要影响半径边界点的连线与水平线所夹的锐角（与下山方向岩层移动角含义不同）

r，影响范围变小r

影响范围变大主要影响角正切tg

取值tg

常见值为1.3~2.5，一般为2大小主要决定于上覆岩层的岩性，岩层坚硬时，tg

较小，岩层软弱时，tg

较大。一般情况下，坚硬岩层的tg

为1.2~1.91，中硬岩层为1.92~2.4，软弱岩层为2.41~3.54。U0=bW0三、水平移动系数U(x)=Bi(x)水平移动系数水平煤层一般b=0.3，变化范围大致在0.2

0.4倾斜煤层bαbα=b(1+0.0086α)四、拐点偏移距拐点偏移距：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水平煤层或沿煤层走向方向剖面，则为水平距离

拐点偏移距下沉曲线的拐点特征：下沉值为最大下沉值的一半，倾斜和水平移动值最大，曲率值和水平变形值为零

充分采动条件下拐点移动距坚硬S坚硬=0.029H中硬S中硬=0.177H软弱S软弱=0.358H

走向主断面为平均采深，下山一侧为下山边界采深上山一侧为上山边界采深五、开采影响传播角

随倾角增大而减小，以45o为极限，而后随倾角增大而增大α

45o时，

0=90o-0.68αα

45o时，

0=28.8o+0.68α举例某工作面开采,倾向已达充分采动,走向长度已足够长,可认为是半无限开采,走向主断面处开采深度H=310m,采厚m=2mm=1.45m,煤层倾角

=12

,覆岩中硬,全部垮落法管理顶板,已知经验值

=0.76，tg

=2.2，S0=0.1H，b=0.36预计沿地表移动盆地走向断面上的最大移动和变形值.S0=0.1H=0.1

310=31(m)W0=m

cos

=1.45

1000

0.76

cos12

=1078mm六地表移动速度和持续时间岩层移动变形—在空间时间剧烈程度—下沉速度反映地表设测点AA．地表移动速度和持续时间地表下沉速度变化规律

W(mm)V(mm/d)Ⅰ开(初）始阶段10＜1.7Ⅱ活跃阶段85%W0＞1.7Ⅲ衰减阶段＜30(6个月）速度变化规律小大小最大下沉速度在工作面后方活跃阶段对建筑物危害最大，也称为变形危险期岩性愈软、采深愈小、采厚愈大、推进愈快，地表下沉速度愈大顶板管理方法矿区地表移动延续时间（月）总时间开始阶段活跃阶段衰退阶段

垮落法枣庄8152焦作8152开滦191108阜新132.563充填法新汶29

551

1010

1818

27阜新55102025部分充填法北票172.55.59枣庄8.512.55地表移动延续时间

地表移动持续时间岩层移动时间岩层移动时间主要与采深和岩性有关采深H（m）时间（年）

1000.7

1100

2001

2200

3002

3第二章建筑物下采煤我国三下上压煤量137.6亿t；建筑物下压煤87.6亿t，占63.6%。2000个面，100个矿井在三下一上开采过。近年来我国发明了迁楼技术，并申请了专利年局（矿）建筑物开采情况结果62本溪彩屯矿三层医院大楼重复开采（全采）维修加固后仍用64-67抚顺厂房水砂充填加固采出厚20m的煤层73-74蛟河矿建筑群下条带成功78资江矿矿俱乐部全采正常使用91沛城矿县城下抗变形建筑条带地表最大下沉81mm平均60mm83阳泉试验住宅全采加固后正常使用建筑物下安全采煤的途径：井下采取采矿措施，减少地面移动和变形；地面对建筑物采取保护措施，采前通过设计、加固，增加抗变形能力，采后维修。第一节地表移动和变形对建筑物的影响一、地表变形和移动对建筑物的影响二、建筑物损坏等级与允许变形

一、地表变形和移动对建筑物的影响移动下沉水平移动

倾斜曲率水平变形拉伸压缩围岩运动变形均匀下沉对建筑物本身不会产生破坏影响管线：水管、气管、电话线、电线水位上升降低了地基的强度，影响建筑物的使用下沉水平移动均匀水平移动对建筑物本身不会产生破坏但影响管线实际是非均匀的使建筑物重心偏移，增加了附加力，影响稳定性。危害程度与建筑物高度成正比。烟囱、水塔、电杆一般平房影响不大。倾斜平面

曲面，在正负曲率作用下，应力重新分布平面状态：建筑物的作用力和地基的反作用力平衡

曲率正曲率建筑物顶部开裂负曲率建筑物底部开裂使建筑物受拉或受压拉伸变形危害最大[

拉]

[

压]几倍—几十倍拉伸变形大于1mm/m，砖石结构出现细小的竖向裂隙。水平变形拉伸变形压缩变形压缩变形较大时，墙壁压碎，地板鼓起，围墙褶曲五项指标对建筑物影响分析水平变形和曲率对建筑物影响最大倾斜对高度大，底面积小的建筑物影响大二、建筑物的破坏等级及允许变形1、建筑物的破坏等级根据建筑物破坏程度对建筑物的破坏进行分级建筑物的破坏程度取决于：地表变形大小本身抵抗变形的能力

砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土层数、高度、宽高比一定的建筑物其抵抗变形的能力是一定的，允许变形也是一定的。实际变形超过允许变形时，建筑物一定程度破坏，超过愈多，建筑物破坏愈严重。砖石结构建筑物破坏等级砖混结构建筑物破坏等级（＜20m)破坏等级倾斜mm/m曲率10-3/m水平变形mm/m处理方式Ⅰ≤3.0≤0.2≤2.0不修简修Ⅱ≤6.0≤0.4≤4.0小修Ⅲ≤10.0≤0.6≤6.0中修Ⅳ＞10.0＞0.6＞6.0大修重建下沉盆地主剖面上移动角外边界i=3mm/m，K=0.2

10-3/m，

=2mm/m2、建筑物的保护等级保护等级建筑物名称Ⅰ明令保护的文物，Ⅰ级火车站，发电厂主厂房，重要堤坝，采动后可能重大生产、伤亡事故的构筑物，工业场地等Ⅱ高炉、22万伏高压线铁塔、矿区总变电所、Ⅱ级火车站、三层以上住宅，办公楼、医院、剧院、学校、百贷大楼、电视塔，输水管干线等ⅢⅢ、Ⅳ级火车站，砖瓦平房，二层楼房，村庄民房，钢瓦斯管道，高压线铁塔等Ⅳ农村木结构房屋，简易仓库，临时建筑物根据重要性、用途、破坏后可能的后果建筑物的允许变形保护等级倾斜mm/m曲率半径km水平变形mm/mⅠ2.5201.5Ⅱ5.0123.0Ⅲ10.066.0Ⅳ15.049.0不同保护等级的建筑物允许的地表变形最大值第三节

建筑物下采煤的井下开采技术措施建筑物下采煤的目的：采出煤炭资源尽可能地减少建筑物受损害的程度。

规程规定的建筑物压煤容许开采的条件井下采取开采技术措施地面对建筑物要采取加固维修措施。1）在缓倾斜和倾斜厚煤层浅部,采用倾斜分层2）急倾斜煤层（浅部）采用分层间歇式采煤法严禁无限制地放煤煤层顶板坚硬不易冒落时要人工强制放顶。煤层露头处应保留足够高度的煤柱3）若建筑物位于煤层露头附近或其下方有浅部煤层或煤层上方覆岩为石灰岩地层，需查明建筑物下方是否有老窑、废巷、岩溶、老井以及他们被充填的程度一、防止地表突然下沉和塌陷,二、既能减少地表下沉又能减少地表变形的井下开采技术措施

地表移动和变形的各项指标均与最大下沉值成正比

1、充填法处理采空区充填法处理采空区水砂充填风力充填矸石自溜充填水砂充填法,地表最大下沉值仅为采厚的8

15%，专门的充填设备和设施，充填材料，吨煤成本中增加充填费用水砂充填采煤法1—行人斜井；2—砂仓；3—注砂室；4—斜井；5—地面清水池；6—注砂管；7—流水上山；8—流水道；9—沉淀池；10—排泥罐；11—水仓；12—水泵；13—排泥矿车；14—吸水井；15—排水管；16—运砂矿车；17—供水管；18—已充填的采空区2、条带采煤法

煤层划分为若干条带，各条带相间开采，采出条带采出后，由保留条带支撑上覆岩层重量。条带采煤法能够有效地减少地表变形，减少地表下沉量可达80

90%主要缺点是采出率低，采出率小于50%，巷道掘进多，工作面效率低ba大同白洞居民村下徐州韩桥、徐州沛城城下枣庄、抚顺阜新平安矿建筑物下蛟河矿奶子山镇下四川南桐隧道下鹤壁九矿工人村下峰峰矿区条带+充填

—0.02

0.05条带+垮落

—0.05

0.15条带采煤法

通过地面钻孔向开采后正在离层的岩层缝隙中进行高压注浆，使岩体进一步碎裂可减少下沉80年代抚顺局老虎台矿减少下沉56.9

65.2%增加成本3、采空区离层带中高压注浆

离层带高压注浆效果

注浆效果抚顺老虎台大屯徐庄兖州东滩浆液占采煤量(%)4.8760.0219.26粉煤灰占采煤量%1.550.951.91减少下沉(%)56.9

65.23554注浆效果开滦唐山新汶华丰南桐东林浆液占采煤量(%)24.59—14粉煤灰占采煤量%1.46—1.32减少下沉(%)8.43.691三、减少地表变形的井下开采技术措施

能减少地表变形但不能明显减少地表下沉1、限厚开采（微分层开采）建筑物允许的水平变形为[

]开采后地表最大的水平拉伸变形为

max

max

[

]一次采出厚度由最大允许水平变形值

max来决定限厚开采1限厚开采举例取[

]=1.5mm/mH=500m

=10

b=0.3

=0.8tg

=2则m

1043mm。

实际中开采上有困难2、消除或减少开采引起的地表变形不利叠加，利用地表变形有利叠加近距离煤层群

厚煤层分层拉伸变形与拉伸变形叠加

拉伸变形与压缩变形叠加停采线

开采边界（1）上下分层或上下煤层间歇开采在先采的煤层或分层引起的地表移动稳定后再继续开采相邻的分层或煤层

限制了同时开采的采厚

消除上下煤层或分层开采影响相互叠加问题：工作面接替不利于巷道维护时间长集中生产（2）尽量实行无煤柱开采，避免在建筑物下残留尺寸不当的煤柱阶段、水平、大巷、上下山和区段煤柱，以及断层煤柱。LrLr,工程意义上的地表变形不叠加+-

+-L＞4rrab

a

bL=2r时，地表变形叠加，但峰值比原来的最大值略大

a+

b略大于

max+-+-L=2rrab

a

bL=2r+-+-L=0.8r0.4rab

a

b0.4rL=0.8r时,地表变形峰值叠加

a+

b=2

max因此建筑物不宜布置在这类煤柱上L=0.8r2

max

采空区内残留的煤柱对地表水平变形的影响

煤柱宽度煤柱宽度小于10

15mm压酥（不会对地表产生不利影响）煤柱宽度大于15

20mm,对地表产生不利影响,建筑物应避开（3）布置较长的工作面，使建筑物仅受动态变形超充分采动盆地中央W=W0、i=0，K=0、

=0，U=0+-

+-r使建筑物位于盆地中央利用上下煤层或上下分层同时开采所产生的地表拉伸变形与压缩变形相互抵消,减少开采对地表的影响上下煤层或上下分层协调开采同一煤层相邻工作面协调开采（4）工作面协调开采Harmonicmining上下工作面协调开采+-0.4r1m1

1

2+m20.4r2H1H2l两层煤错开的距离l结果：少受一次拉伸变形当上煤层较薄下煤层较厚时，使最大拉伸变形减少。+-0.4r1m1

1

2+m20.4r2H1H2l上下工作面协调开采+-0.4r

1

2+0.4rHl建筑物仅承受初采工作面最大拉变形和最终工作面的压缩变形问题：采掘接替和巷道布置有特定的要求，我国未广泛应用。上下工作面协调开采同煤层相邻工作面协调开采锯齿形工作面台阶形工作面原理：先采的部分为非充分采动，变形量小；让后采的工作面的拉伸变形与先采工作面的压缩变形抵消一部分。++-+--台阶形工作面+-+-同煤层相邻工作面协调开采问题：管理困难(5)合理布置各煤层或上下分层的开采边界避免建筑物位于开采影响边界避免建筑物承受拉伸变形尤其是避免最大拉伸变形，即避开0.4r处。+-0.4r合理布置各煤层或上下分层的开采边界停采线位置对建筑物的影响

（a）建筑物受双倍拉伸变形；（b）建筑物受双倍压缩变形；（c）建筑物受最大倾斜作用；（d）建筑物受最大剪切变形

矩形建筑物长轴方向抗变形能力较小短轴方向抗变形能力较大位于区段内时，工作面应平行于建筑物长轴布置推进方向为充分采动，变形值最大，建筑物短轴方向抗变形能力较大。合理确定建筑物与开采区域的相对位置建筑物位于区段外时，工作面应垂直建筑物长轴方向布置

0.4r侧边拉伸变形最大，让抗变形能力较大的短轴方向垂直于区段的长轴方向。合理确定建筑物与开采区域的相对位置避免工作面与建筑物长轴斜交，承受长期拉变形工作面应以主要或大多数建筑物的长轴方向为准来布置推进方向4、对称背向开采保护孤立的建筑物建筑物抗压缩变形能力大，[

压]＞[

拉]开切眼位位于建筑物正下方，使建筑物不承受拉伸变形，而承受叠加后较大的压缩变形。U=0，W=W0为避免建筑物承受较大的压缩变形，在建筑物下方r/2处开切眼，建筑物承受少量拉伸变形和少量压缩变形++++r/2开采边界处理

原则上建筑物应避开开采边界当不可避免地位于开采边界位置处时，边界要处理上下煤层和上下分层合理边界位置+-0.4r1m1

1

2+m20.4r2+-边界充填

矸石充填

水砂

粉煤灰+-+-锯齿状边界非充分采动的压缩变形和充分采动的拉伸变形相互抵消一部分问题：设备、采煤方法，采出率第四节条带式采煤法条带采煤法开采的一般条件煤层埋深一般小于500m采厚一般在2m左右，个别达到4~8m,目前已放顶煤采出率一般在40

60%地表下沉系数一般小于0.1，个别达到0.16我国目前已从单一煤层开采发展到煤层群从薄及中厚煤层开采发展到放顶煤条带开采

一、条带采煤法的适用条件地面为密集建筑群、结构复杂的或纪念性的建筑物；难搬迁的村庄；铁路桥梁、隧道或铁路干线下；水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层；地面排水困难。条带采煤法开采的理想地质条件：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二、条带划分的类型以条带面推进方向走向条带搬家少

稳定性差

倾斜条带搬家多稳定性好以采空区处理方法充填条带减少变形下沉增加稳定性垮落条带ba三、条带开采的岩层移动和变形特点

工作面矿压显现特点断裂带高度降低，工作面基本顶来压现象减弱或消失，对底板破坏减弱，巷道矿压显现不明显

地表移动和变形特点

地表下沉系数小η随采出率降低而减小，C在50%左右时，η一般在0.15以下。地表下沉的组成：保留条带压入底板保留条带自身被压缩保留条带上方的岩柱被压缩主要影响角

小，主要影响半径大r

tg

矿全采条带蛟河矿1.91.5阜新平安矿2.011.26峰峰一矿

2.01.45

1.57鹤壁九矿

3.21.06

1.22地表移动和变形特点

地表移动和变形特点水平移动系数随采深增加变小b条=(1.29-0.0026H)b全地表移动期短T条

(0.4

0.5)T全采地表多次下沉受相邻条带或邻近煤层条带开采影响长壁开采无此影响

主控参数：采出条带宽度b保留条带宽度a采出率C四、条带尺寸设计1、采出率C

C一般为40

60%ba正规条带采煤法地表下沉系数与采出率的关系

采出率（%）坚硬覆岩中硬覆岩软弱覆岩700.14

0.170.21

0.270.27

0.33600.09

0.110.13

0.170.17

0.21500.05

0.060.08

0.100.10

0.12400.026

0.0320.03

0.050.05

0.06300.011

0.0140.016

0.0220.022

0.026地表要避免出现波浪形下沉盆地采宽等于或大于三分之一埋深时，地表就要出现波浪形的下沉盆地。2、采出条带宽度bb应等于或小于（1/10

1/4）H我国已有的采出条带宽度多在10

50m采出条带宽度b取决于保留条带的宽度和采出率

baC=Constant，b

a

当采出率恒定时，采出煤柱宽度增加时，保留条带宽度也增加，煤柱稳定性也增加。采出条带宽度b取决于保留条带的宽度和采出率3、保留条带宽度a（1)稳定性要求宽高比要求

ah充填条带垮落条带（2)强度要求单向受力状态的计算所受的垂直应力

≤[

]γHahH[σ]的确定σm—立方体试块单向抗压强度，MPaA、B—系数美国A=0.778,B=0.222南非A=0.64,B=0.36h—保留条带高度，m；w(a)—保留条带度度，m。保留条带的强度随试样宽度变化单向应力状态的强度要求保留条带能够承受的极限载荷

A．H．Ｗilson两区约束理论假设周边是塑性区，中部是柱核区，受塑性区约束，柱核区处于三向应力状态，强度有一定程度提高

三向应力状态的强度要求保留条带能够承受的极限载荷柱核区的强度：

=

0+

3tg

0—单向抗压强度

3—煤柱上的侧向压力；tg

—三向应力系数τσσ1σ30σ1+σ322θ

C

=

0+

3tg

当

取36

时，tg

4。则

=

0+4

3保留条带能够承受的极限载荷设煤柱稳定的极限：柱核区平均应力

达到4H塑性区宽度X0

4.92

10-3Hh,m保留条带塑性区宽度

b—煤柱周边的抗压强度，取0.007MPaK—应力集中系数，取4h—煤层厚度或采高，mH—采深，mP极限=4

H（a-4.92Hh

10-3）X0

4.92

10-3Hh,m保留条带能够承受的极限载荷保留条带应满足①和②①保留条带中部应保证有一个弹性区存在②能够承受的极限强度（载荷）要大于实际承受的载荷a

2Xo+B(m）B(1～2)h保留条带三向应力状态下的强度要求保留条带实际承受的载荷

实测：距煤壁0.3H的水平距离处，上覆岩层的载荷就能完全被采空区冒落的矸石支撑保留条带仅承受一部分采出条带上方的岩层重量,其余部分由采出条带采空区的矸石支撑aaabbH

H0.3H0.3H0.3H保留条带实际承受的载荷保留条带实际承受的载荷P实际=(a+0.3H)

H采空区实际承受的载荷P实际=(b-0.3H)

HaabH

H0.3H0.3H保留条带实际承受的载荷这意味着采出条带宽度大于0.6H时，地表将达到最大下沉值，这是与条带采煤法开采的目的是相背的。

b0.6H时保留条带实际承受的载荷分为三部分aabH

Hb/2b0.6H时保留条带实际承受的载荷aabH

Hb/2ob/2

0.3H

?

Hθb0.6H时ob/2

0.3H

?

Hθ保留条带实际承受的载荷保留条带实际承受的载荷P极限=4

H（a-4.92Hh

10-3）五、条带开采注意的问题

上行开采顺序有利于保留条带基本不再受重复采动影响。当煤层间距较小时上下煤层或上下分层的煤柱要对齐。保留条带中尽量不开掘巷道或少开掘巷道不得随意扩大采出条带宽度和缩小保留条带宽度。回采巷道采用锚杆支护能起到加固保留条带的作用。第五节

村庄下采煤

村庄下压煤量一般占矿井储量的10

30%村庄民房建筑质量参差不齐煤矿与房主之间的关系是公私关系一、不迁村全采，采后维修和补偿二、不迁村条带开采

不迁村全采，采后维修和补偿

理论基础：临界安全开采深厚比（采深H与采厚之比）临界安全开采深度H临界安全开采深厚比[

]=2mm/m，b=0.3，

=0.8，tg

=2，α=10°H/M=359，M=2m时，临界安全开采深度为718m；

不迁村长壁垮落开采，采后维修和补偿随着采深度加大，我国枣庄和新汶矿区在村庄下较早地实行了不迁村长壁垮落开采。通过对沉陷区民房损坏调查后认为：当

0=4mm/m左右时，沉陷区内80

94%的民房仅产生Ⅰ级损坏，采用采后维修和补偿的办法比较经济与实用。地表最大水平变形与民房损坏率矿区水平变形

0（mm/m）Ⅰ级（%）Ⅱ级（%）III级（%）Ⅳ级（%）枣庄6.628.237.924.29.14.579.75.64.610.1新汶3.994.33.91.8

水平变形小于4mm/m要制定好和损坏等级与之对应的赔偿标准

第七节加固地表建筑物的常用措施简介1、设置变形缝减少了单元长度变形发生在变形缝处。2、加圈梁拉大抗拉强度3、设置缓冲沟吸收地表水平变形和曲率对建筑物的影响基础外侧挖沟，超过基础深度200

300mm，吸收变形。4、设置滑移层基础之下用石子先铺建筑物基础与地表表土层之间设置相对滑动。第三章铁路下采煤第一节铁路下采煤一、概述1、铁路下采煤的含义主要指线路下采煤（桥梁、隧道和车站与普通建筑物相同）保证铁路列车和线路安全运行的条件下开采铁路下压煤多19亿t京山线地面宽12m，保护的宽度为20m，井下煤柱宽800

900m连续型地表移动路基的移动和变形与地表是一致的

非连续型地表移动地表产生急剧下沉、开裂，甚至突然塌陷采深与采厚之比达到一定值后，地表移动和变形是连续型的，在一定的地表下沉速度下，可以通过及时维修来保证行车安全。铁路下采煤的依据铁路下采煤的特点列车重量大，速度快、线路技术标准要求严格国家铁路干线是国民经济的动脉，安全上比一般建筑物要求高铁路线路的移动和变形较为复杂线路可以通过维修消除移动和变形

铁路的分级干线大动脉、运量大、速度快、技术标准要求高，车辆密度大、间歇时间短，开采困难。京沪、京山、京广支线支脉、运量小、速度慢、技术标准要求低、间歇时间长，较容易开采。徐沛矿区专用线只为矿区服务，多数仅运煤，技术标准低，容易开采。铁路等级和保护等级

保护等级铁路等级围护带宽度（m）Ⅰ国家一级20Ⅱ国家二级15Ⅲ国家三级10Ⅳ工矿企业专用（一、二和三级）5我国铁路下开采的情况主要在矿区专用线或支线下开采

峰峰、鹤岗、北票、阜新、平顶山、开滦、枣庄也有一、二和三级铁路一级

沈丹线（沈阳彩屯）二级

林（囗）密（山）线（鸡西麻山、滴道）三级大张线（准南、李一）薛枣线、马磁线

第二节

地表移动和变形对线路的影响

连续的、平缓的、渐变的地表下沉和移动是铁路下安全采煤的先决条件。铁路下采煤不容许出现非连续型的、突然的和局部的地表塌陷。

地表移动和变形的影响铁路线路由钢轨、轨枕、道床、路基、联结件及道岔等组成道床和路基是柔性的，一般能适应地表变形连续型地表移动和变形对线路的影响倾斜—改变了线路的坡度上坡—增加阻力，使牵引力不足。下坡—使制动力不足。横向倾斜—使列车重心偏移x连续型地表移动和变形对线路的影响曲率—改变了线路的竖曲线半径x水平移动和变形横向使直线段弯曲，弯曲段半径增大或缩小纵向使线路拉伸或压缩连续型地表移动和变形对线路的影响拉伸使轨缝增大，可能拉断鱼尾板或切断联结螺栓