2-1开采引起的岩层移动与破坏规律

°∼35° °∼54° （倾角为0°∼ °及36°∼ °） 倾角为 °∼ °∼ 单一煤层的垮落带最大高度 覆岩为极坚硬岩层公式 覆岩为坚硬、中硬、 覆岩为坚硬、中硬、软 弱岩层或其互层公式
M = ( k − 1) cos α
H
k
M −w Hk = ( k − 1) cos α
w —垮落过程中顶板下沉值
H
H
°∼90° （3）α=55°∼ ° ） °∼
岩块滚动下滑， 岩块滚动下滑，迅速充填 下部 上部：边界煤柱片帮、 上部：边界煤柱片帮、碎 抽冒， 裂、抽冒， 垮落带和断裂带上边缘急 剧向上发展， 剧向上发展，大大超出上 边界 垮落带、 垮落带、断裂带呈耳形或 上大下小的不对称拱形
m
li
H H
H
三、垮落带与断裂带的高度
煤层倾角对两带的影响
倾角小于35° 岩块就地堆积。 倾角小于 °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° 垮落岩块下滑。 倾角 ° ∼ 54°时，垮落岩块下滑。 ° 倾角大于 大于54° 岩块下滚， 倾角大于 °时，岩块下滚，下部垮落的发 展很小， 展很小，上部发展很高
（2）断裂带 ）
断裂带特点： 断裂带特点： 左右断裂，上下离层 左右断裂，上下离层 一般导水，又称导水裂 隙带。 隙带。
厚煤层第一分层以后的分层开采时， 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
1
2
3
（3）弯曲带 ）
断裂带之上至地表 又称： 又称：弯曲下沉带或整体 移动带
采空区处理方法对两带的影响 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， 全部垮落法：上覆岩层破坏发展最充分，弯 离层、断裂、垮落， 曲、离层、断裂、垮落，达到一定高度 充填法：无垮落带， 充填法：无垮落带，断裂带高度也明显降低 煤柱支撑法： 煤柱支撑法：两带高度介于之间
垮落带高度的计算公式
一、岩层移动和变形分区
1 M Ⅱ K 3
o
N Ⅱ′ 3 L Ⅲ
Ⅲ
Ⅰ
′
2
β
G Ⅳ 3
ψ
0
1
4 Ⅵ
2 ψ2 γ0 Ⅳ′ H V′D
பைடு நூலகம்
C
V
3
E F
充分采动区； 最大弯曲区； 顶板压缩区； Ⅰ—充分采动区；Ⅱ—最大弯曲区； Ⅲ顶板压缩区； 充分采动区 最大弯曲区 底板压缩区； 不均匀隆起区； Ⅳ底板压缩区；Ⅴ不均匀隆起区；Ⅵ均匀隆起区
1
2
二、三带的空间轮廓形状
（1）0≤ α ≤35° ） ≤ ° 垮落带 开采期间， 开采期间，垮落带的高度 基本上是相同 开采完毕，中间较低， 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， 两端边界超出，呈马鞍形， 最高点位于采空区斜上 方。
li
(a)
m
H H
H
（２）36°≤ α ≤54° °≤ °
特点：保持整体性和层状结构， 特点：保持整体性和层状结构，不存在或极少存 在离层裂隙。 在离层裂隙。 隔水，岩性较软时，隔水性能更好。 隔水，岩性较软时，隔水性能更好。 采深较大， 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
3 1 2
不出现三带的可能性
3
浅部无弯曲下沉带 充填开采无垮落带
垮落带与断裂带的高度 （1）主要影响因素 ） 顶板岩性 顶板岩性 煤层倾角 煤层倾角 采高及厚煤层分层次数 采高及厚煤层分层次数 采空区范围 采空区范围 采空区处理方法 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 ∼ 顶板坚硬 ， 两带高度较大 ，之和可达 28倍采高 倍采高 顶板中硬，两带高度达12 顶板中硬，两带高度达 ∼ 18倍采高 倍采高 顶板松软破碎时 两带高度较低，采厚的9 松软破碎时， 顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的 ∼ 12倍。 倍
Hk=(0.4∼0.5) Hd
H
d
=
100 Mh ± 8 .4 4 . 1 h + 133
中硬、软 弱
Hk=(0.4∼0.5) Hd
Hd
100 Mh = ± 7 .3 7 . 5 h + 293
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， 高度不重合，而断 裂带高度可能重合
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
d
H 1k
H 2k
h
上煤层的断裂带高度按该层的厚度计算， 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， 综合开采厚度计算 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。 高最大值作为两层煤的断裂带最大高度。
°∼35° °∼54° （倾角为0°∼ °及36°∼ °） 倾角为 °∼ °∼ 单一薄及中厚煤层或厚煤层分层开采） （单一薄及中厚煤层或厚煤层分层开采） 岩性 坚硬 中硬 软弱 极软弱
H li = H li =
计算公式之一(m)
100 ∑ M 1 .2 ∑ M + 2 .0 100 ∑ M 1 .6 ∑ M + 3 .6 100 ∑ M 3 .1∑ M + 5 .0 100∑ M 5.0∑ M + 8.0 ± 8.9 ± 5 .6 ± 4 .0
2 采动岩层移动与破坏规律
2-1 开采引起的岩层破坏基本规律 2-2 开采引起的地表沉陷基本规律 2-3 关键层运动对岩层移动与破坏的影响
2-1 开采引起的岩层破坏基本规律
一、岩层移动和变形分区 二、垮落带与断裂带的形状 三、垮落带与断裂带的高度 四、底板破坏深度
2-1 开采引起的岩层破坏基本规律 煤层开采后， 煤层开采后， 岩层移动是如何由下往上发展直至 地表的？ 地表的？ 岩层移动过程中内部岩体的应力、 岩层移动过程中内部岩体的应力 、 裂隙、位移是如何分布的？ 裂隙、位移是如何分布的？
Hd M1 h H 2k M2
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， 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； 裂带高度； 垮落带高度则取上煤层的垮落带高度。 上下煤层的垮落带高度则取上煤层的垮落带高度 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
垮落带 上部岩块下滑或滚动 上部岩块下滑或滚动 上部继续离层、 断裂、 上部继续离层 、 断裂 、 破碎和垮落， 破碎和垮落， 下部垮落带高度较小。 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， 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。 区边界齐或略偏外。
m
li
M
z
= M
2
h + M1 − y2
y2=H2k/M2
Mz = M1 + M2
H M1 M2
垮落带高度公式
°∼35° °∼54° 厚煤层分层开采） （倾角为0°∼ °及36°∼ °，厚煤层分层开采） 倾角为 °∼ °∼ 覆岩岩性（单向抗压强度及主要 覆岩岩性（ 岩石名称） 岩石名称） 坚硬(40∼ 坚硬 ∼80 MPa，石英砂岩、石 ，石英砂岩、 灰岩、砂质页岩、砾岩) 灰岩、砂质页岩、砾岩 中硬(20∼ 中硬 ∼40 MPa，砂岩、泥质灰 ，砂岩、 砂质页岩、页岩) 岩、砂质页岩、页岩 软弱(10∼ 软弱 ∼20 MPa、泥岩，泥质砂 、泥岩， 岩 极软弱(< 极软弱 <10 MPa，铝土岩、风化 ，铝土岩、 泥岩，粘土，砂质粘土) 泥岩，粘土，砂质粘土
计算公式之二(m)
H li = 30 H li = 20
H = 10
∑M ∑M
∑
M
+ 10 + 10
+ 5
H li = H li =
li
± 3 .0
急斜煤层
m
li
H H
H
h
垮落带及导水断裂带高度
(倾角为 °∼ °) 倾角为55°∼ 倾角为 °∼90°
岩性 坚硬
垮落带高度计算（ ） 导水断裂带高度计算（ ） 垮落带高度计算（m） 导水断裂带高度计算（m）
采场覆岩移动的“横三区”与“竖三带”
A-煤壁支撑影响区；B-离层区；C-重新压实区 Ⅰ-垮落带； Ⅱ -断裂带；Ⅲ-弯曲带 Ⅲ
（1）垮落带 ）
垮落带 不规则垮落带 呈杂乱堆积。 垮落带， 不规则垮落带，呈杂乱堆积。 规则垮落带 垮落带， 规则垮落带，岩块堆积排列较整齐 碎胀性： 碎胀性：1.3 ∼ 1.5,体积增大 导水： 导水：水、水砂和泥浆容易通过
采高及厚煤层分层次数对两带的影响 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， 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， 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， 采空区范围大时 ， 两带充分发展 ， 反之受 到限制
Hm
Hm
计算公式(m)
100∑ M = ± 2.5 2.1∑ M + 16
100 ∑ M = ± 2 .2 4 .7 ∑ M + 19
100 ∑ M ± 1 .5 6 . 2 ∑ M + 32
100 ∑ M ± 1 .2 7 . 0 ∑ M + 63
Hm =
Hm =
导水断裂带高度计算公式 导水断裂带高度计算公式