充分采动区内及主断面上水平移动变形的分布规律_何国清

矿山地表及岩层移动观测

矿山地表及岩层移动观测 为了保护井巷、建筑物、水体、铁路等免受开采的有害影响，合理提高煤炭资源回收率，并为留设保护煤柱提供技术资料，新建矿井应开展地表及岩层的移动观测工作。 地表及岩层的移动观测工作设置的各种观测站必须编写岩移观测方案，并报请集团公司地质勘测处审批。观测站设计由文字说明和图纸两部分组成。文字部分包括观测站设计书。图纸包括井上、下对照图（包括观测线和观测点的位置）、观测线剖面图（包括观测线长度的确定）、岩层柱状图、观测点的构造图等。 矿区设置观测站时应统一规划，并选择在有代表性的地方设置。地表移动观测站位置的选择，应遵循由简单到复杂的原则，初次建立地表移动观测站的位置应满足：煤层走向、倾角及厚度均稳定，地势平坦，无大断层，单煤层开采，四周无采空区。 地表移动观测站一般可设走向观测线和倾斜观测线各 一条，设在移动盆地的主断面位置。如回采工作面的走向长度大于1.4H0+50m（式中H0为平均开采深度），亦可设置两条倾斜观测线，但至少应相距50m，并且应距开切眼或停采线0.7H以上。 观测点间距离应根据开采深度按下表21确定。

表21 矿山企业应根据矿区地面控制网，按5″级导线（网） 精度要求建立岩移观测控制网。各控制点和观测点的高程测量应组成水准网，按三等水准测量的要求进行观测。 控制点和观测点的设置应符合下列要求： （一）埋设的控制点和观测点必须用全站仪按设计标定，并应尽可能使观测点中心位于控制点连线的方向上； （二）在非冻土地区，测点的埋设深度应不小于0．6m。在冻土地区，测点的底面一般应在冻结线0.5m以下。测点可采用浇注式或混凝土预制件； （三）当地表至冻结线下0.5m内有含水层时，一般应采用钢管式测点； （四）埋设的测点应便于观测和保存。如预计地表下沉后测点可能被水淹没，则点的结构应便于加高； （五）在一般情况下，倾斜观测线上观测点编号应自下山向上山方向顺序增加，走向观测线上观测点编号应按工作面推进方向顺序增加。 在观测站各点埋设10-15天后，即可进行观测。首先应

第一章 开采引起的岩层与地表移动

第一章开采引起的岩层与地表移动 煤矿开采的三性特殊性、艰巨性和困难性； 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。 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 1、下沉及变化规律 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mmx坐标轴向右为正，单位为mW=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d0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 倾斜是地表下沉的一阶导数，i(x) 正负号的决定：① i=tga 下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,倾斜为正; 下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时倾斜为负。 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。 3、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，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U（x）和倾斜i（x）的变化趋势同步他们之间相差一个有单位的比例系数B 4、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 . 正负号 倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,曲率为正; 倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时曲率为负。 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 水平变形—单位长度上水平移动的变化 用 e 表示，坐标向上为正，单位：mm/m 正负号 用tga，水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,曲率为正; 水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时曲率为负。 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；

岩层及地表移动的各种参数

岩层及地表移动的各种参数（08-12-2修订） 通过地表移动观测确定地表移动参数： 边界角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉值为10mm）至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。 移动角：在充分采动或接近充分采动条件下，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。考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。 三个临界变形值为：倾斜变形3mm/m；水平变形2mm/m；曲率变形0.2mm/m2。 裂缝角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地内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。 充分采动角：在充分采动条件下，地表移动盆地平地边缘点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。 以上各角又都分为上山、下山和走向三角。 最大下沉角：非充分采动时，地表移动盆地中心区的最大下沉点至采空区中心点的连线与水平线在下山方向的夹角。充分采动

时，在松散层不厚情况下，可依据上下山充分采动角作两直线，其交点至采空区中点连线与水平线在下山一侧的夹角。 开采影响传播角：充分采动时，倾向主断面上地表最大下沉值与该点水平移动值的比值的反正切值。 关于最大下沉角和开采影响传播角，有些书和文章不加区分，其实从以上《规程》中的定义来看，一个通过作图得到，一个通过计算得到，二者从数值上是很可能不同的。 地表移动计算参数： 下沉系数：充分采动时，地表最大下沉值与煤层法线采厚在铅垂方向投影长度的比值。 水平移动系数：充分采动时，走向主断面上地表最大水平移动值与地表最大下沉值的比值。 主要影响角正切：走向主断面上走向边界采深与其主要影响半径之比。在概率积分法预计时，不用边界角、移动角和裂缝角作为预计参数而一般采用主要影响角正切作为预计参数。 注意：主要影响角与下山移动角是不同的概念。 拐点偏距：下沉曲线的几何拐点与煤壁在水平方向上的偏离距离（偏向采空区）。 对于以上计算参数，《规程》给出了根据地表移动观测站数据计算的方法。对于缺少实际观测资料的矿区，可采用覆岩综合评价系数P及地质、开采技术条件来确定地表移动计算参数（见《规程》）。《规程》还给出了煤层群条件下，如果下层煤开采的影

地表移动观测站设计

地表移动观测站设计作业 一、设站目的： 某矿6200工作面西部、西南部有后鲍店村、中鲍店村。为研究地下开采对村庄的影响及地表移动变形规律和参数，拟在该矿6200工作面设置地表移动观测站，进行地表移动观测，通过观测获得地表移动动态参数和角值参数，同时，监测地下开采对建筑物的影响。 二、设站地区地质采矿概况： 6200工作面位于六采区东北部，是该采区设计开采2层煤的第一个工作面，北部、东部分别为3煤的一采区1308、1310、1312采空区和二采区2310、2311、2312采空区及未开采区域，南部、西部尚未开采。6200工作面基本沿走向布置，为刀把型，倾向长为623～820m，走向宽为46～129m，煤层厚度0.70～1.33 m，平均 1.10m，煤层倾角4～19/6°，第四系平均厚度196.16m。工作面标高为-233～-303m。2煤与下伏3煤的层间距一般为21m。 6200工作面上方地表地势平坦，标高为43m左右，冻土深度 0.4m。 三、地表移动参数：

根据现场实测，求得本区域实测地表移动参数为： 走向移动角δ=750，上山移动角γ=750，下山移动角β=750-0.6α，表土移动角φ=450，充分采动角ψ1=ψ2=ψ3=550，最下沉角θ=900-0.5α 平均采深 H=0.5（-233-303）=-268m，煤层平均倾角α

四、地表移动观测线位置、长度确定： 采空区走向长度超过1.2~1.40H （0H 为平均采深），地表走向方向达到充分采动；倾向方向小于1.2~1.40H ，地表倾向方向为非充分采动。 1、走向观测线位置确定： 由于倾向充分采动，走向观测线由最大下沉角θ=900-0.5α或充分采动角ψ1=ψ2=550确定 2、全走向观测线长度确定： m 439)cot()2(H cot 2AB 0=+?--+=l h h δδ? l 为走向工作面长度，m 3、倾向观测线位置确定： 由于走向非充分采动，倾斜主断面位于采空区中央 4、半倾向观测线长度确定： 384cos 2 L )cot(h cot h CD 1=+ ?--+=αββ?）（H 五、确定观测点间距、测点编号： 根据国内对开采沉陷的大量研究，一般根据开采深度确定观测点密度，该矿区平均采深在200~300m ，所以观测点间距为20m 。

定义可变形部件

定义可变形部件 使用定义可变形部件向导可将部件定义为当将其添加到装配中时，能够呈现多种形状的部件。 可以在将部件添加到装配之前或之后将部件定义为可变形的组件。可变形组件和装配的单位必须匹配。可以添加其单位与装配单位不同的可变形组件，但该组件必须保持原始形状。 定义可变形组件时，您可以将包含可变形定义的用户定义特征添加到模型历史记录中。 定义可变形部件步骤 1.启动建模应用模块并选择工具→定义可变形部件。 2.（可选）在定义页面的名称框中，键入要添加的特征的名称。 3.单击下一步。 4.在特征页面上，从部件中的特征列表中，选择可变形特征并单击添加特征。 5.单击下一步。 6.（可选）在表达式页面上，从可用表达式列表中，选择一个或多个表达式作为可变形部 件的输入参数，并单击添加表达式。 7.单击下一步。 8.（可选）在参考页面上，从列表中选择参考几何体，并在新建提示框中为该几何体键入 有意义的名称，然后按Enter。

9.单击下一步。 10.在汇总页面上，查看可变形部件的定义，并单击完成。 注：NX8.0帮助文档/主页/CAD/装配/组件命令/可变形部件 可变形部件添加到装配中 1.确保装配是工作部件。 2.在装配工具条上，单击添加组件，或选择装配→组件→添加组件。 3.选择可变形部件，并将其定位在靠近装配的某个位置。 在本例中，弹簧是可变形组件。

将出现变形对话框。此对话框的名称是变形的名称。 4.在“变形”对话框中，修改变形输入参数，然后单击确定。 如果此时不想使部件变形，则单击取消。 5.按显示的样式将可变形组件约束于装配。 6.保存装配。

矿山压力与岩层控制部分习题答案

一、重要概念 1矿山压力、2 矿山压力显现、3矿山压力控制、4原岩应力、5支承压力、6老顶、7直接顶、8直接顶初次垮落、9顶板下沉量、10老顶初次来压、11周期来压、12关键层、13开采沉陷、14充分采动与非充分采动、15岩层移动角、16岩层变形、17沿空留巷、18沿空掘巷、19锚固力、 20软岩、 21顶板大面积来压、22浅埋煤层、23放顶煤开采。 二、简答与分析论述 1. 简述原岩应力场的概念及主要组成部分。 2. 原岩应力分布的基本特点 3. 支承压力与矿山压力的区别？ 4. 煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？ 5. 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？ 6. 分析采场上覆岩层结构失稳条件 7. 分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。 8. 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。 9. 老顶破时在岩体内将引起什么性质的挠动，其特点是什么？有何实用意义？ 10. 简述回采工作面周围支承压力分布规律。 11.是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈，试举例说明。 12. 简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。 13. 支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围。 14. 简述采场支架与围岩关系特点。 15. 分析采场支架工作阻力与顶板下沉量“P-△L”曲线关系 16. 试分析综采面支护质量监测对于改善工作面支架—围岩关系，确保工作面高产高效的作用。 17. 简述开采后引起的上覆岩层的破坏方式及其分区。 18. 简述绿色开采技术体系，关键层的作用。 19. 简述控制岩层移动的技术。 20. 为什么说锚注支护是软岩巷道支护的新途径？ 21. 采区平巷在其服务期内沿走向的矿压规律有哪些？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现时间和机理有何不同？ 22. 沿空留巷矿压显现基本特征？与沿空掘巷矿压显现的主要区别？ 23. 跨巷回采卸压的基本原理？ 24. 画出巷道支架与围岩相互作用关系示意图，并分析支架与围岩的相互作用原理。 25. 高强度螺纹钢锚杆组成及其经常与之组合使用的支护材料。 26. 如何根据锚杆对围岩的约束方式定义锚杆锚固力？ 27. 简述软岩巷道变形力学机制。 28. 简述影响顶煤冒放性的主要因素,提高顶煤冒放性的主要措施。

地表移动观测站设计

旬邑县宋家沟煤矿 xunyixiansongjiagoumeikuang 2026综采工作面地表移动观测站 设计方案 编制单位：地测科 编制日期： 2013.06.01

前言 为了获得2026综采工作面最可靠的地表移动参数，掌握该工作面地质采矿条件下的地表移动规律，我矿决定建立2026综采工作面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。 2026工作面地表移动观测与研究的主要内容： 1、掌握地质采矿条件与地表移动的变形关系； 2、获得综采条件下地表移动与变形的分布规律； 通过对2026工作面地表移动观测站的研究，为我矿保护煤柱的留设和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求地表移动规律，丰富和发展我矿采煤技术。

2026综采工作面地表移动 观测站设计方案 一、2026工作面地质采矿条件 2026工作面走向长度为1110米，倾向宽150米，面积约16.65万㎡，平均采深为227米，工作面平均倾角12°，该工作面4-2煤层厚度在2.4-3.0米之间，平均2.7米，采用走向长壁垮落采煤法，综合机械化采煤。本工作面掘进水文地质条件简单，顶底板均为泥岩、粉砂岩，隔水性能好；该工作面老顶为粉砂岩或砾岩，厚度为5.75-75米，该层非常坚硬；直接顶为泥岩、砂质泥岩厚度为1.46-6.67米，直接底为细砂岩、砂质泥岩，岩性变化不大，厚度约2.47米，具有膨胀性，上部松散层厚度约为145米。 二、地表移动观测站的设计 1、观测站设计原则 为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中应遵循以下原则： （1）观测线应设在地表移动盆地的主剖面上； （2）观测线在观测期间不受临近开采的影响； （3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围； （4）根据开采深度和设站目的，观测线上的测点应有一定的密度； （5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。 2、角量参数的选定 由于该观测站为我矿第一个观测站，角度参数的选定只能参照我矿采矿条

最新11042地表移动观测站设计方案汇总

11042地表移动观测站设计方案

六盘水恒鼎实业有限公司 盘县石桥镇喜乐庆煤矿 地表移动观测站设计方案2015年1月20日

11042采面地表移动观测站设计方案 前言 为了获得我矿采煤工作面最可靠的地表移动参数，掌握我矿地质采矿条件下的地表移动规律，我矿决定建立11042采面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。 11042采面地表移动观测与研究的主要内容： (1)掌握地质采矿条件与地表移动与变形的关系； (2)获得厚松散层、炮采条件下地表移动与变形的分布规律； (3)确定采面地质采矿条件下的角量参数、动态参数和预计参数。 通过对采面地表移动观测站的研究，为我矿保护煤柱留设、征地、迁村和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求厚松散层条件下的地表移动规律，丰富和发展我国“三下”采煤技术。 一、11042采工作面地质采矿条件 4#煤层位于龙潭组上部，上距飞仙关组（T1f）底界平均12.09m。11042采工作面倾向平均长87m，走向长222m，面积约19314m2，平均煤厚为m=2m，平均倾角14o，工作面标高为+1531m～+1541m，该工作面相对范围内地面标高为+1625m～+1655m,其最大开采深度为114m,最小开采深度为94m。上部松散层厚度为h=70m且该工作面上方无农田、建筑物等。 二、地表移动观测站的设计 1、观测站设计原则

为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中，应遵循以下原则： （1）观测线应设在地表移动盆地的主断面上； （2）观测线在观测期间不受邻近开采的影响； （3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围； （4）根据开采深度和设站目的，观测线上的测点应有一定的密度； （5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。若在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m 以下。 2、角量参数的选定 角量参数的选定只能参照网上相似地质采矿条件矿区地表移动观测站成果资料。 网上相似地质采矿条件矿区的角度参数为： ，040=?αβ*8.0~750＝ 000075~7075~70==δγ， 网上地表移动规律研究报告中经验公式可得: 0000 005.49.585.46.257.508.71±=±-H h H m －＝＝综综γδ 0000 009.15.589.132.02.247 .555.73±=±--αβH h H m －＝综 其中 ?——松散层移动角； γ、β——上、下山移动角； δ——走向移动角； α——煤层倾角；

15-05-地表残余沉陷变形机理数值模拟与预计参数分析-2016年第2期

地表残余沉陷变形机理数值模拟与预计参数分析 易四海 （中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山063012） ［摘要］采用数值模拟计算，通过对覆岩移动过程的模拟研究，指出了地表沉陷由岩体变形 破坏到岩体密实沉陷的发展过程，揭示了岩体密实沉陷延续是引起地表残余沉陷变形的机理；通过对岩体密实阶段地表沉陷分布规律的模拟研究，证实地表残余变形可以用概率积分法进行预计。根据数值模拟及现场实测数据，确定了长壁开采条件下地表残余沉陷变形的概率积分法预计参数。 ［关键词］ 残余沉陷变形；数值模拟；沉陷过程；预计参数；长壁开采 ［中图分类号］TD325 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-6225（2016）02-0029-04Forecast Parameters and Numerical Simulation of Mechanism of Surface Ｒesidual Subsidence Deformation YI Si-hai （CCTEG Tangshan Ｒesearch Institute ，Tangshan 063012，China ） Abstract ：Overburden strata movement process was studied by numerical simulation ，the results showed that surface subsidence expe- rienced the process that from rock mass deformation to rock mass subsidence ，it revealed that rock mass subsidence development was reasons that induced surface residual subsidence deformation．Surface residual deformation could be predicted by probability integral method according numerical simulation of surface subsidence distribution law during rock mass subsidence stage.On the basis of numer-ical simulation and measured data ，predicting parameters of probability integral method of surface residual subsidence deformation with long wall mining situation were confirmed. Key words ：residual subsidence deformation ；numerical simulation ；subsidence process ；predicting parameters ；long wall mining ［收稿日期］2015－08－19 ［DOI ］10.13532/https://www.360docs.net/doc/3c6715923.html,11－3677/td.2016.02.009［基金项目］国家自然科学基金项目（51474129） ［作者简介］易四海（1980－），男，湖北公安人，副研究员，博士，主要从事开采沉陷规律与“三下”采煤方面的研究工作。［引用格式］易四海.地表残余沉陷变形机理数值模拟与预计参数分析［J ］.煤矿开采，2016，21（2）：29－32. 开采沉陷延续时间较长，地表将在很长时间内存在残余沉陷变形，对采煤塌陷区地表新建建 （构）筑物产生不利影响。因此，了解和掌握采煤塌陷区地表残余沉陷规律十分重要。但是，限于采 煤塌陷区地表残余沉陷延续时间长、数值较小，一般难以用实测方法掌握其全部发展规律。目前，对采煤塌陷区地表残余沉陷变形的预测已有了一些研究 ［1－3］ ，对采煤塌陷区建设利用具有一定的指导意义，但在对残余沉陷变形预测参数取值时大多凭经验，缺乏足够的理论支持，给采煤塌陷区地表建筑带来了一定的安全隐患。 为此，本文采用数值模拟计算，研究覆岩移动过程及地表残余沉陷变形的分布规律，依据实测数据建立地表残余沉陷变形的预计方法并确定相关参数，为采煤塌陷区地表安全利用提供理论依据。1 采煤沉陷数值模拟 采用离散元法进行模拟试验。试验设计煤层采厚M =3.0m ，采宽L =125m ，倾角α=0?，采深 H 0=100m ，松散层厚度H s =20m ，基岩厚度H j = 80m ，基岩由砂岩、泥岩和砂质泥岩等岩性组成。 图1为数值计算模型网格剖分图 。 图1 数值计算模型剖分 1.1地表沉陷过程 地下煤层采出后引起的地表沉陷是一个时间和空间过程。由于地表沉陷孕育与发展过程非常复杂，许多学者从不同的角度对其进行了研究 ［4－6］ ， 这些研究多从地表点的移动量及剧烈程度的角度进 行描述。而实际上，地表移动是岩层移动的延伸和表象，岩层移动是发生在岩体内部的力学现象，只有从岩层移动的角度来研究地表沉陷过程才能真实揭示岩层与地表移动的机理与规律。 图2为数值模拟采空区上方不同高度岩层内测 9 2第21卷第2期（总第129期） 2016年4月煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol.21No.2（Series No.129） April 2016 中国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t

第一章 地表移动和变形规律

第一章地表移动和变形规律 第一节开采引起的岩层和地表移动 一、开采引起的岩层移动和破坏 （一）岩层移动和破坏过程 在地下煤层被采出前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。当部分煤层被采出后，在岩体内部形成一个采空区，其周围岩体应力平衡状态受到破坏，引起应力重新分布，从而使岩体产生移动、变形和破坏，直至达到新的平衡。随着工作面的推进，这一过程不断重复。这是十分复杂的物理、力学变化过程，也是岩层产生移动和破坏过程，这一过程和现象称为岩层移动（Strata Movement）。 为了便于理解，以近水平煤层开采为例，说明岩层移动和破坏过程和应力状态的变化。当地下煤层开采后，采空区直接顶板岩层在自重应力及上覆岩层重力的作用下，产生向下的移动和弯曲。当其内部应力超过岩层的应力强度时，直接顶板首先断裂、破碎，相继冒落，而老顶岩层则以梁、板的形式沿层面法向方向移动、弯曲，进而产生断裂、离层。随着工作面向前推进，受到采动影响的岩层范围不断扩大。当开采范围足够大时，岩层移动发展到地表，在地表形成一个比采空区范围大得多的下沉盆地，如图1-1所示。 由于岩层移动和破坏的结果，使采空区周围应力重新分布，形成增压区（支承压力区）和减压区（卸载压力区）。在采空区边界煤柱及其边界上、下方的岩层内形成支承压力区，其最大压力为原岩应力场的3～4倍。由于支承压力的作用，使该区煤柱和岩层被压缩，有时被压碎，煤层被挤向采空区。如图1-2所示。由于增压的结果，使煤柱部分被压碎，支承载荷的能力减弱，于是支承压力峰值区向煤壁深处转移。在回采工作面的顶、底板岩层内形成减压区，其应力小于采前的正常压力。由于减压的结果，使下部岩层发生弹性恢复变形。上部岩体由于受下部岩体移向采空区的结果，可能在顶板岩层内形成离层，而底板岩层在采空区范围内卸压，在煤柱范围内增压，两种压力作用的结果，可能出现采空区地板向采空区隆起的现象。 （二）岩层移动和破坏的形式 在岩层移动过程中，采空区周围岩层的移动和破坏形式主要有以下几种：1．弯曲 弯曲是岩层移动的主要形式。当地下煤层被开采后，从直接顶板开始岩层整体沿层面法线方向弯曲，直到地表。此时，有的岩层可能会出现断裂或大小不一的裂隙，但不产生脱落，保持层状结构。 2．垮落 垮落（又称冒落）这是岩层移动过程中最剧烈的形式，通常只发生在采空区直接顶板岩层中。当煤层采出后，采空区附近上方岩层弯曲而产生拉伸变形。当拉伸变形超过岩层的允许抗拉强度时，岩层破碎成大小不一的岩块，无规律地充填在采空区，此时，岩体体积增大，岩层不再保持其原有的层状结构。 3．煤的挤出 采空区边界煤层在上覆岩层强大的压力作用下，部分煤体被压碎挤向采空区，这种现象称为煤的挤出（又称片帮）。由于增压区的存在，煤层顶底板岩层

五沟煤矿1013工作面地表移动观测站设计

皖北煤电集团有限责任公司 五沟煤矿1013工作面地表移动观测站设计 安徽理工大学 五沟煤矿 2008年4月

前言 为了获得五沟煤矿1013工作面最可靠的地表移动参数，掌握该地质采矿条件下的地表移动规律，皖北煤电集团有限责任公司五沟煤矿决定建立1013首采面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。 1013首采面地表移动观测与研究的主要内容： (1)掌握地质采矿条件与地表移动与变形的关系； (2)获得厚松散层、综采条件下地表移动与变形的分布规律； (3)确定首采面地质采矿条件下的角量参数、动态参数和预计参数。 通过对首采面地表移动观测站的研究，为五沟煤矿保护煤柱留设、征地、迁村和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求厚松散层条件下的地表移动规律，丰富和发展我国“三下”采煤技术。 1 1013首采工作面地质采矿条件 1013工作面倾向长1000m，走向宽150m，面积约15万m2，平均采深为385m，平均倾角10o，该工作面10煤层厚度在0~5.5m之间，平均3.1m。采用走向长壁垮落采煤法，综合机械化采煤。本工作面掘进水文地质条件较复杂，本区有“四含”水，其中四含岩性复杂，泥质含量高，渗透性差，补给条件较差，直接覆盖在煤系地层之上，而与上覆一、二、三含水层无直接水力联系。该工作面老顶为泥岩、粉细砂岩，岩性和厚度变化大。直接顶工作面外段为中厚层灰白色中、细粒砂岩，厚度为6.4~10m；中段为灰色~浅灰色粉砂岩，一般厚度为3.7m；里段直接顶板则为深灰色~灰黑色块状泥岩，含炭质，厚度为2.5m。直接底板岩性变化不大，岩性为粉、细砂岩或粉细砂岩互层。上部松散层厚度为270m左右。

地表移动观测站设计

地表移动观测站设计-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

地表移动观测站设计作业 一、设站目的： 某矿6200工作面西部、西南部有后鲍店村、中鲍店村。为研究地下开采对村庄的影响及地表移动变形规律和参数，拟在该矿6200工作面设置地表移动观测站，进行地表移动观测，通过观测获得地表移动动态参数和角值参数，同时，监测地下开采对建筑物的影响。 二、设站地区地质采矿概况： 6200工作面位于六采区东北部，是该采区设计开采2层煤的第一个工作面，北部、东部分别为3煤的一采区1308、1310、1312采空区和二采区2310、2311、2312采空区及未开采区域，南部、西部尚未开采。6200工作面基本沿走向布置，为刀把型，倾向长为623～820m，走向宽为46～129m，煤层厚度～ m，平均，煤层倾角4～19/6°，第四系平均厚度。工作面标高为-233～-303m。2煤与下伏3煤的层间距一般为21m。 6200工作面上方地表地势平坦，标高为43m左右，冻土深度。 三、地表移动参数： 根据现场实测，求得本区域实测地表移动参数为： 走向移动角δ=750，上山移动角γ=750，下山移动角β=α，表土移动角φ=450，充分采动角ψ1=ψ2=ψ3=550，最下沉角θ=α 平均采深 H=（-233-303）=-268m，煤层平均倾角α

四、地表移动观测线位置、长度确定： 采空区走向长度超过~0H （0H 为平均采深），地表走向方向达到 充分采动；倾向方向小于~0H ，地表倾向方向为非充分采动。 1、走向观测线位置确定： 由于倾向充分采动，走向观测线由最大下沉角θ=α或充分采动角ψ1=ψ2=550确定 2、全走向观测线长度确定： m 439)cot()2(H cot 2AB 0=+?--+=l h h δδ? l 为走向工作面长度，m 3、倾向观测线位置确定： 由于走向非充分采动，倾斜主断面位于采空区中央 4、半倾向观测线长度确定： 384cos 2 L )cot(h cot h CD 1=+?--+=αββ?）（H 五、确定观测点间距、测点编号： 根据国内对开采沉陷的大量研究，一般根据开采深度确定观测点密度，该矿区平均采深在200~300m ，所以观测点间距为20m 。 在倾斜观测线上自下山向上山方向顺序增加，分别为B0-B19，在走向观测线上按工作面推进方向顺序增加，分别为A0-A11。

地表移动观测站设计方案

1概述 济三煤矿123上04工作面位于工业广场的北部，幸福河与济东公路在工作面南部穿过，工作面上方地表还有秦庄、前卓庙、后卓庙、及金桥集团，其余大部分为农田及其附属设施，观测站的布设届时可根据地面实际情况作调整。 本次观测站位于１2３上04工作面(十二采区中部）的正上方,地势平坦,另外该工作面为十二采区首采工作面,受外界影响因素相对较少。 本工作面所采煤层为山西组煤3上，地质构造较简单，大部分煤厚在１.４m以上,最大厚度2.2m，平均厚１．72m,倾角0°～12°,平均为3°。 煤３上底板为泥岩、中砂岩及粉细砂岩互层,煤３上顶板为粉砂岩及细粉砂岩互层、粉砂岩;泥岩硬度系数ｆ=２～4，粉砂岩、细砂岩及细粉砂岩互层硬度系数f＝4～6,中砂岩硬度系数为8～10。 工作面回采过程中预计出现顶板淋水及采空区涌水，以采空区涌水为主。预计１２３上0４工作面最大涌水量200m３／h,正常涌水量60～１0０m3/ｈ。 ２建立观测站的目的和意义 建立地表移动观测站实测研究是开采沉陷规律研究的最可靠手段。本工作面已经进入了秦庄、前卓庙、后卓庙及金桥集团保护煤柱,属于建筑物下采煤范

畴，另外工作面回采引起的地表移动将会对济东公路、幸福河及河堤造成影响；根据有关规程也必须设立地表移动观测站。因此,在工作面上方建立地表移动变形观测站的主要目的有: (１)由于本矿煤3上采用综合机械化开采技术,设置观测站的目的主要是为了取得本地区因地下煤层开采后,采动地表的移动、变形及破坏规律,包括各种移动角、边界角、移动与变形预计参数,并为进行矿区总体规划、环境评价和矿井设计时，对于建筑物、水体、铁路及主要井巷的压煤开采论证提供评价依据; （2）为安全合理的留设保安煤柱提供技术参数,也为安全合理开采保安煤柱提供理论依据； (3）为开展建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的开采提供变形预计方法，以便在进行“三下”采煤时，为合理布设工作面和选定开采顺序、制订建(构）筑物及河堤加固保护措施提供依据； （4）由于综合机械化开采地表沉陷变形的特殊规律，为了寻求在观测站布设方法、观测手段、研究内容及分析方法等方面的合理性。 ３观测站工作内容 地表移动变形观测站的基本工作内容可归纳如下： （１）地表变形观测站设计; （2）地表观测站实地布设; （３)地表移动观测(包括联测、首次全面观测、重复水准测量、最终全面测量等)； （4)数据处理与分析;

矿山压力与岩层控制习题答案.

矿山压力与岩层控制习题答案 一、名词解释： 1、老顶：通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。 2、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量，顶底板的相对移近量。 3、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力。 4、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来亚现象称为工作面顶板的周期来压。 5、回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的空间称为回采工作面，简称采场。 6、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。 7、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。 8、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象统称为矿山压力显现。 9、矿山压力控制：所有减轻，调节，改变和利用矿山作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。 10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳有时可能伴随滑落失稳，从而导致工作面顶板急剧下沉，此时，工作面支架呈现受力普遍

加大的现象称为老顶初次来压。 11、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为之承压力。12、关键层：将对上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。 13、冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力---应变”曲线峰值C前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。 13、沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。 14、沿空掘巷：回采工作面采过后，沿采空区边缘掘进的巷道。 15、软岩：是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。 16、底鼓：底板向上鼓起的现象。 17、煤矿动压现象：煤矿开采过程中，在高应力状况下积聚有大量弹性能的煤或岩体在一定的条件下发生破坏，冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响，震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象通称为煤矿动压现象。它有三种形式：冲击矿压，顶板大面积来压，煤与瓦斯突出。 18、冲击矿压：冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架和设备损坏，

岩层移动与保护煤柱

第十三章岩层移动与保护煤柱 一、学习目的与要求 1.了确岩层与地表移动概念。 2.掌握保护煤柱的留设方法 二、课程内容与知识点 第一节岩层与地表移动概念 一、概述 当采空区范围很大时，岩层移动过程发展到地表，在地表形成一个范围较大的洼地。这个洼地就是通常所说的地表移动盆地。 影响岩层与地表移动的因素很多，主要有岩石的物理力学性质；煤层的倾角、开采煤层的厚度及开采深度；采空区的形状、大小及采煤方法；地表的地形条件以及地质构造、水文地质条件，等等。它们综合影响着岩层与地表移动过程。为了工程上的需要，人们把上覆岩层的移动形态划分为冒落带Ⅰ、裂隙带Ⅱ和弯曲带Ⅲ（图13-1）。 根据岩层与地表移动的规律，研究建筑物下、铁路下、水体下（简称三下）的采煤方法与措施，以便安全、合理地开采出地下煤炭资源。 二、地表移动盆地与移动角 研究岩层与地表移动的主要任务，就是观测移动盆地的变形规律，确定各种移动参数。 1．移动盆地的特征 移动盆地的形状，主要取决于采空区的形状和煤层的倾角。当采空区为长方形时，移动盆地大致车工椭圆形，其面积总是大于采空区的面积。当开采水平煤层时，移动盆地的中心即为采空区的中心；当开采倾斜煤层时，移动盆地向下山方向便宜，地表移动盆地和采空区的位置互不对称（图13-2和13-3）。

2．移动盆地的主断面 为了表示移动盆地的特征，通过移动盆地的最大下沉点，分别作平行于煤层走向和倾向的断面，称为走向主断面和倾向主断面。主断面上既可以反映出移动盆地的最大范围，又可以反映出地表的最大移动量。这样，我们就可以沿主断面设置地表移动观测站，研究移动盆地的变形规律。 倾向主断面的位置在采空区的中央；走向主断面的位置，可由图13-3中的θ角来决定，θ角为倾向主断面舢板感最大下沉点与采空区中心连线的倾角，称为最大下沉角。 θ角值可以从实际观测资料中求得，也可以按下列近似公式计算： 当α＜45°时，θ＝90°－0.5α 当α＞45°时，θ＝90°－（0.4~0.2）α 式中α——煤层倾角。

《开采损害学》课程讲义 第二章 采动地表移动变形预计

第二章 采动地表移动变形预计 重点：①预计理论体系概况； ②概率积分法。基本含义、基本概念、应用条件、应用方法、分布规律、特征值的确定方法，极值公式及计算、按特征值绘制移动变形分布图。 ③半无限开采及半无限叠加方法； ④地表任一点移动变形预计方法； ⑤动态移动变形与静态方法的区别及其评价方法。 2.1 地表移动和变形预计理论方法概述 开采沉陷损害预计理论，可以概括为影响函数方法，理论模型方法，经验方法三大类型。 2.1.1 影响函数方法 ①国内外学者及理论应用情况； ②假定开采单元矿层dv,其水平投影面积为dp,单元矿层开采引起地表点A 的下沉表达式为：dp s f m dw a )(η= （2-1） ③影响函数的可叠加性； 根据影响函数的叠加原理，对于开采范围为P 的矿层开采引起地表点A 的下沉量的通式表示为： ??=P a dp s f m w )(η （2-9） 2.1.2 经验方法 ①前苏联应用的负指数函数方法；②英国煤田方法（NCB.1975）；③波兰学者Z.Kowalczyk (1972)积分网格法；④中国学者何国清提出的威布尔分布法；⑤各矿区通过观测曲线拟合得出的适用本矿区的典型剖面曲线法等。 2.1.3 理论模型方法 属于理论模型方法是建立在力学模型上的，以及建立在弹性或塑性理论基础上的计算方法。在这方面主要有以A.Salstowicz （1958）等为代表的固体力学理论；J.Litwiniszy （1963）等为代表的随机介质理论。建立在弹性或塑性理论基础上的计算方法如：有限单元法（FEM ）；边界元法（BEM ）；离散元(DEM)等方法；非线性力学（Nonlinear ）等方法。 目前应用情况简介 2.2 概率积分法（重点） 目前已成为我国乃至世界范围较为成熟、应用最广泛的预计方法之一。 2.2.1 水平成层介质中的单元盆地 开采沉陷的随机性→随机介质理论为基础 ①非连续介质单元模型，②单元相互分离并发生相对运动。 如图2.1在三维问题中，地下（x 0, y 0, z 0）处开采使地表点A(x, y, z )附近某一小块面积ds 发生下沉这一事件的概率为： ds z y x ds P ),,()(δ= （2-10）

地表移动变形预计分析软件(2017年1月)

地表移动变形观测数据处理程序（SODP 3.0.0） 使用说明 二〇一七年一月

目录 1简介 (2) 2配置及启动 (2) 2.1配置SODP (3) 2.2启动SODP (3) 3实测数据处理 (4) 3.1工程数据导入 (4) 3.2测线数据导入 (6) 3.3超前距（角） (8) 3.4滞后距（角） (9) 3.5边界角 (10) 3.6移动角 (11) 3.7沉降持续时间 (12) 3.8移动变形最大值 (13) 3.9绘制移动变形曲线图 (13) 4预计参数反演 (15) 4.1工程数据导入 (15) 4.2求参项目数据导入 (15) 4.3数据预处理 (17) 4.4求参数 (18) 4.5求参结果 (19) 5开采变形预计 (21) 5.1工程数据导入 (21) 5.2预计项目数据导入 (21) 5.3预计方法 (23) 5.4数据预处理 (24) 5.5预计计算 (25) 5.6预计结果 (26) 6附录 (28) 6.1沉降实测数据文件格式 (28) 6.2水平移动实测数据文件格式 (29)

1简介 对地表移动变形监测站测得的数据进行处理分析，获得移动盆地主断面内的各种角量参数及最适合于该区域的移动变形预计模型参数，是研究地下开采引起的地表移动变形规律的核心内容。分析地表移动变形实测数据对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要的意义。利用主断面内的角量参数可以科学地确定建筑物保护煤柱的留设范围；利用合理的预计参数可以准确地对地表移动变形进行预测，预测的结果可以定量地研究受开采影响的岩层与地表移动在时间上和 空间上的分布规律。另外，预测结果还常被用来判别建筑物是否受开采影响和受开采影响的程度，作为受影响建筑物进行维修、加固或就地重建或采取地下开采措施的依据；还可以根据预测结果全面掌握矿区土地的塌陷情况，包括塌陷面积、塌陷深度，以便开展矿区土地复垦，保护矿区生态环境等。 本软件采用C#及C语言，基于https://www.360docs.net/doc/3c6715923.html,平台二次开发完成，可运行于AutoCAD2006及以上的版本。主要实现矿区地表移动变形实测数据处理分析、概率积分法最优参数反演及地表移动变形预计等功能。 2配置及启动 为了本软件能够良好运行，在使用本软件前，请确定已经安装了

地表移动观测站设计方案

六盘水恒鼎实业有限公司 盘县石桥镇喜乐庆煤矿 地表移动观测站设计方案2015年1月20日

11042采面地表移动观测站设计方案 前言 为了获得我矿采煤工作面最可靠的地表移动参数，掌握我矿地质采矿条件下的地表移动规律，我矿决定建立11042采面地表移动观测站，进行该工作面地表移动的观测和研究工作。 11042采面地表移动观测与研究的主要内容： (1)掌握地质采矿条件与地表移动与变形的关系； (2)获得厚松散层、炮采条件下地表移动与变形的分布规律； (3)确定采面地质采矿条件下的角量参数、动态参数和预计参数。 通过对采面地表移动观测站的研究，为我矿保护煤柱留设、征地、迁村和实现煤矿安全生产等提供科学依据，并进一步探求厚松散层条件下的地表移动规律，丰富和发展我国“三下”采煤技术。 一、11042采工作面地质采矿条件 4#煤层位于龙潭组上部，上距飞仙关组（T1f）底界平均12.09m。11042采工作面倾向平均长87m，走向长222m，面积约19314m2，平均煤厚为m=2m，平均倾角14o，工作面标高为+1531m～+1541m，该工作面相对范围内地面标高为+1625m～+1655m,其最大开采深度为114m,最小开采深度为94m。上部松散层厚度为h=70m且该工作面上方无农田、建筑物等。 二、地表移动观测站的设计 1、观测站设计原则 为了能够获得准确、可靠、有代表性的观测资料，在观测站设计中，

应遵循以下原则：

（1）观测线应设在地表移动盆地的主断面上； （2）观测线在观测期间不受邻近开采的影响； （3）观测线的长度要大于地表移动盆地的范围； （4）根据开采深度和设站目的，观测线上的测点应有一定的密度； （5）观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。若在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m 以下。 2、角量参数的选定 角量参数的选定只能参照网上相似地质采矿条件矿区地表移动观测站成果资料。 网上相似地质采矿条件矿区的角度参数为： ，040=?αβ*8.0~750＝ 000075~7075~70==δγ， 网上地表移动规律研究报告中经验公式可得: 0000 005.49.585.46.257.508.71±=±-H h H m －＝＝综综γδ 0000 009.15.589.132.02.247 .555.73±=±--αβH h H m －＝综 其中 ?——松散层移动角； γ、β——上、下山移动角； δ——走向移动角； α——煤层倾角； m ——煤层平均厚度；