开采沉陷形成机理及其预测方法
概率积分法开采沉陷
概率积分法开采沉陷沉陷是指土地表面在地下资源开采或其他人为活动的影响下发生的下沉或下降现象。
在沉陷区域开展资源开采活动，需要对沉陷进行科学评估和监测，以减少对环境和人类活动的影响。
概率积分法是一种常用的沉陷预测方法，它通过对沉陷概率分布进行积分，得到沉陷量的概率密度函数，从而对沉陷进行精确预测。
概率积分法的基本原理是将各种可能的沉陷情况视为随机变量，并利用概率统计的方法进行分析。
首先，需要确定沉陷的概率分布函数，即确定沉陷量的可能取值及其概率。
然后，通过对概率分布函数进行积分，得到沉陷量的概率密度函数。
最后，可以根据概率密度函数来评估不同沉陷量的可能性及其对工程和环境的影响。
概率积分法在沉陷预测中的应用可以帮助决策者更好地评估和控制沉陷风险。
例如，在选择地点进行资源开采前，可以通过概率积分法预测不同沉陷量的概率，从而选择较低沉陷概率的地点。
在资源开采过程中，可以根据概率密度函数对可能的沉陷量进行预测，制定相应的工程措施和管理策略，以减少沉陷对工程的影响。
此外，概率积分法还可以用于评估不同开采方案的沉陷风险，从而指导决策者选择最优方案。
概率积分法在沉陷预测中的应用也存在一些挑战和限制。
首先，概率积分法需要大量的数据支持，包括地质勘探、地下水位监测和沉陷监测等数据。
缺乏数据或数据质量不高会影响预测的准确性。
其次，概率积分法对沉陷机理的理解要求较高，需要对沉陷的成因和影响因素有较为深入的研究。
最后，概率积分法在处理复杂情况时的计算量较大，需要借助计算机模拟等方法进行计算。
为了提高概率积分法的预测准确性和应用效果，可以采取以下措施。
首先，加强对沉陷机理的研究，深入了解沉陷的成因和影响因素，提高对概率分布函数的确定性。
其次，加强监测和数据采集工作，提高数据的质量和可靠性。
同时，发展先进的数据处理和计算方法，提高计算效率和精度。
此外，加强沉陷风险评估和管理的规范化，建立科学合理的决策和管理机制。
概率积分法是一种有效的沉陷预测方法，可以用于评估和控制沉陷风险。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨随着煤矿开采的不断推进，煤矿沉陷问题也日益凸显。
煤矿沉陷不仅会给矿区和附近居民带来直接的经济损失和安全隐患，还会对地下水文地质环境产生影响。
煤矿开采沉陷防治和控制成为了煤矿开采过程中一项重要的技术问题。
本文将从煤矿开采沉陷的影响机理、沉陷预测和监测技术、沉陷防治和控制技术等方面进行探讨。
一、煤矿开采沉陷的影响机理煤矿开采沉陷是指在地下采煤过程中，由于地表地下煤层的变形、瓦斯涌出和矿岩崩塌等因素引起地表沉陷和建筑物变形的现象。
煤矿开采沉陷的影响机理主要包括：（1）地表沉陷：煤矿开采过程中，煤矿下方煤层被开采后形成空隙，地表上方的岩层会因失去支撑而发生沉陷。
受影响的范围主要取决于煤层的深度和开采方法。
（2）建筑物变形：地表沉陷会导致建筑物的沉陷和变形，使得建筑物的结构受到破坏，甚至引起建筑物的倒塌。
（3）地下水动态变化：煤矿开采沉陷会导致地下水位动态变化，从而影响地下水资源的开发利用。
二、沉陷预测和监测技术煤矿开采沉陷的预测和监测是防治和控制沉陷的基础，也是煤矿生产安全的重要保障。
目前，常用的沉陷预测和监测技术主要包括：（1）地面沉陷预测：地面沉陷预测是通过对煤矿下方煤层的开展地质勘探，采用地质勘探、遥感技术和地下水动力学方法，以及数学模型和计算机仿真等手段，对煤矿开采沉陷进行预测。
（2）监测技术：通过地面或地下的监测设备，对煤矿开采沉陷进行实时监测。
包括地面变形监测、地下水位监测、建筑物沉陷监测等。
（3）数值模拟方法：利用数学模型和计算机仿真技术，对煤矿开采沉陷进行数值模拟，通过对关键参数的分析和预测，为沉陷防治和控制提供科学依据。
三、沉陷防治和控制技术煤矿开采沉陷的防治和控制是通过对煤矿开采沉陷的影响机理进行分析，制定相应的技术方案，采取科学合理的技术措施，保障煤矿开采安全和附近地区的生态环境。
常用的沉陷防治和控制技术主要包括：（1）煤柱支撑技术：在地下采煤过程中，采用合理的采煤柱宽度、间距和支护方式，保护地表和地下设施的完整性，减少地面沉陷。
煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述
煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述摘要：开采沉陷预计是矿山开采沉陷学科的核心内容之一,它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义。
本文详细分析了煤矿开采沉陷预计理论与方法。
关键词：开采沉陷；预计方法；影响因素；预计误差开采沉陷预计理论和方法是认识采动地表移动变形规律、明确沉陷移动机理、开展采动损害评价和责任认定及采动损害控制技术研究的基础，也是开采优化设计的先决条件之一。
一、开采沉陷的预计方法1、剖面函数法。
根据不同开采条件下地表下沉盆地剖面形状,确定不同的剖面函数来描述下沉盆地,作为预计地表移动和变形的公式,这种预计地表移动和变形的方法统称为剖面函数法。
它的优点是使用方便且直观；利用数学公式便于进行数学分析和使用计算机解算；利用较少的实测资料就可以确定预报公式的参数值。
但剖面函数不一定符合实际下沉盆地的形状,特别是预报特征点变形值时可能出现较大的偏差。
该方法仅适合于相同地质采矿条件下的矩形工作面上方的地表移动变形预计。
因此,这种方法没有被广泛使用。
2、影响函数法。
目前，此法所用的参数常根据实测资料求定，可适用于任意形状的工作面，任意开采程度、地表任意点及岩层的移动和变形预计，相比剖面函数法应用范围较广，但没有剖面函数法精度高。
目前已成为我国较成熟的、应用最为广泛的预计方法之一。
3、典型曲线法。
通过建立在研究区域的观测站观测地表移动情况，把观测值绘制成无因次曲线，来表示移动盆地主断面上的变形曲线方法，称为典型曲线法。
该方法虽然预计精度比较高，但需要大量的实测数据，由于很多区域数据不足，造成这种方法局限性比较大，并未被广泛使用。
二、预计方法理论知识1、数值模拟沉陷预计理论。
以实测数据为手段的典型曲线法为基础理论，对矿区层进行科学的比例缩小，利用同等质材建立模型，并进行开采模拟，对开采进行全程观测，对地表异动情况进行数据收集、分析，与原地表结构进行比对，推算出岩层的变形函数。
该种方法优点是成本低、准确率高、周期较短、直观地表；缺点是对模型的相似程度不能给予绝对保证，因此该方法还存在受限发展的状态。
开采沉陷形成机理及其预测方法
地表出现的裂缝、台阶或塌陷坑，对位于其上的建筑物危害极大。有铁路通 过此处时，会影响列车正常运行，若不能及时发现，将造成行车事故。所以在建 筑物下、铁路下或水体下采煤时，应极力避免出现大的裂缝、台阶和塌陷坑。
图 5 地表塌陷漏斗示意图
二、地表移动盆地的形成及特征 (一)地表移动盆地的形成 地表移动盆地是在工作面的推进过程中逐渐形成的。一般是当回采工作面自
开切眼开始向前推进的距离相当于 1/4~1/2H0(H0 为平均采深)时，开采影响即波 及到地表，引起地表下沉。然后，随着工作面继续向前推进，地表的影响范围不 断扩大，下沉值不断增加，在地表就形成一个比开采范围大得多的下沉盆地。
图 6 展示了地表移动盆地随工作面推进而形成的过程。当工作面由开切眼推 进到位置 1 时，在地表形成一个小盆地 W1。工作面继续推进到位置 2 时，在移 动盆地 W1 的范围内，地表继续下沉，同时在工作面前方原来尚未移动地区的地 表点，先后进入移动，从而使移动盆地 W1 扩大而形成移动盆地 W2。随着工作 面的推进相继逐渐形成地表移动盆地 W3、W4。这种移动盆地是在工作面推进过 程中形成的，故称动态移动盆地，即还在移动中的盆地。工作面回采结束后，地 表移动不会立刻停止，还要持续一度时间。在这一段时间里，移动盆地的边界还 将继续向工作面推进方向扩展。移动首先在开切眼一侧稳定，而后在停采线一侧 逐渐形成最终的地表移动盆地 W04。通常所说的地表移动盆地就是指最终形成的 移动盆地，又称为静态移动盆地。在工作面的推进过程中，如果图 7 所示的工作 面停在 1、2、3、4 的位置上，待地表移动稳定后，其对应的每一个位置都会有 一个相应的静态移动盆地 W01、W02、W03、W04。
煤矿开采沉陷防治和控制技术范本
煤矿开采沉陷防治和控制技术范本引言煤矿开采过程中，由于煤层的采空和岩层的失稳，常常会引发沉陷问题。
煤矿沉陷不仅对煤矿区域的土地利用和生态环境产生负面影响，还可能给矿井的安全带来威胁。
因此，煤矿开采沉陷防治和控制技术的研究与应用具有重要意义。
本文将从沉陷原因分析、防治与控制技术、案例分析等方面，进行阐述。
一、沉陷原因分析1. 煤层采空引发的沉陷煤层采空后，原本支撑煤层的岩层会失去支撑力，从而导致地表沉陷。
随着采空区域的扩大，沉陷现象会呈现出面积逐渐扩大、深度逐渐加深的趋势。
2. 岩层失稳引发的沉陷在煤矿开采过程中，岩层容易出现断裂、滑动等失稳现象，从而导致地表产生沉陷。
这种沉陷的范围通常较小，但是危害较大，容易引发地质灾害。
二、防治与控制技术1. 采空区域灌浆加固技术采空区域灌浆加固技术是指在煤层采空区域进行灌浆施工，通过固化地层，恢复土壤的承载力，从而达到防止沉陷的目的。
在施工过程中，可以选择合适的灌浆材料和灌浆方法，提高施工质量。
2. 岩层支护技术岩层支护技术是指在煤矿开采过程中，针对岩层失稳的问题，采取相应的措施进行支护。
常用的支护措施包括岩层锚杆支护、预应力锚杆支护、喷射锚杆支护等。
3. 综合沉陷控制技术综合沉陷控制技术是指通过综合应用各种防治措施，对煤矿沉陷进行控制。
这些措施包括煤层注水排灌、地表水利工程建设、地表变形监测等。
通过综合应用这些技术，可以在一定程度上减少煤矿沉陷的发生。
三、案例分析以某煤矿为例，该煤矿位于山西省某地，开采了多个煤层。
在煤矿开采过程中，出现了较为严重的沉陷问题。
针对该煤矿的沉陷问题，我们采用了综合沉陷控制技术。
首先，对采空区域进行了灌浆加固，提高了地层的承载力。
同时，对岩层进行了支护，防止了岩层失稳引发的沉陷。
在沉陷控制过程中，我们还加大了地表变形监测的力度，及时掌握地表沉陷的情况。
根据监测结果，针对不同区域的沉陷情况，采取了相应的控制措施，最大限度地减少了沉陷的发生。
矿山岩层与地表沉陷的预测方法
矿山岩层与地表沉陷的预测方法矿山开采是人类活动中对地球表层最大的改变之一，其对地表沉降和地质灾害的影响也是不可忽视的。
因此，预测矿山岩层与地表沉陷是矿山开采中的重要问题之一。
本文将介绍矿山岩层与地表沉陷的预测方法。
一、矿山岩层与地表沉陷的原理矿山开采会对地下岩层产生影响，导致岩层的变形和破坏，从而引起地表沉降。
矿山岩层与地表沉降的原理是：在矿山开采过程中，岩石的应力状态会发生变化，从而导致岩石的变形和破坏。
当岩石的强度不足以支撑上部地层时，岩石就会向下移动，使地表产生沉降。
二、矿山岩层与地表沉降的预测方法（一）经验公式法经验公式法是根据矿山岩层和地表沉降的历史数据，通过统计分析和回归分析，建立预测模型，以预测矿山开采对地表沉降的影响。
该方法简单易行，适用于类似矿山的预测。
但是，由于该方法只考虑了历史数据，没有考虑到岩层和地表沉降的物理机理，因此预测精度较低。
（二）数值模拟法数值模拟法是使用计算机模拟矿山开采对岩层和地表沉降的影响。
该方法可以考虑岩层和地表沉降的物理机理，预测精度较高。
但是，该方法需要大量的数据和计算资源，建模和计算复杂，需要一定的专业知识和技能。
（三）物理模拟法物理模拟法是通过实验室模拟矿山开采对岩层和地表沉降的影响，以预测矿山开采对地表沉降的影响。
该方法可以直接观测到岩层和地表沉降的变化，预测精度较高。
但是，该方法需要大量的实验室设备和人力物力，成本较高，且实验结果可能受到实验条件的限制。
三、矿山岩层与地表沉降的预测案例以某矿山为例，使用数值模拟法预测该矿山开采对地表沉降的影响。
首先，建立矿山岩层和地表沉降的模型，采用有限元法进行模拟计算。
然后，根据矿山开采的方案和时间表，预测矿山开采对地表沉降的影响。
最后，与实际监测数据进行比对，验证预测精度。
预测结果显示，该矿山开采对地表沉降的影响较小，最大沉降量为10毫米。
与实际监测数据进行比对，预测精度较高，误差小于5毫米。
四、结论矿山岩层与地表沉降的预测是矿山开采中的重要问题之一。
煤矿开采沉陷及其预防对策分析
煤矿开采沉陷及其预防对策分析我国的煤炭资源十分丰富，相对来说，天然气与石油的资源较少。
因此，我国的主要能源来源于煤矿的开采。
煤矿能源在我国能源之中的比例占据一半以上，煤矿作为我国的主要能源，会一直并长期主宰着我国的能源产业。
我国经济的快速发展，带动着能源产业的需求。
因此，煤矿的开采规模也随之而增大，那么我国的生态环境问题就成为了非常重要的问题。
在煤矿的开采中，经常会发生地面沉陷等情况，本文主要针对此情况进行分析，并适当提出了应对措施，希望能够为业内人士带来帮助。
标签：开采沉陷防治对策充填注浆1煤矿开采沉陷形成原因及现状1.1开采沉陷形成的原因煤矿开采的沉陷情况是指，开采人员将煤从煤层采出后，地下的采空区和其周围本应有的水平应力，和土地的垂直应力平衡状态被破坏，导致地面重新分布垂直应力，引起了岩层的破坏、变形，甚至发生土地的移动，并且在移动过程中，导致地表和土层的土地也发生了变化，这种变化的过程，就是开采沉陷。
开采沉陷的实质原因由于地下开采的不断扩大，导致岩石的内部应力发生复杂的变化，这种变化又会引起其他周围岩石应力的变化，这种变化不断地传播至地表，导致从采空区至地表全部岩层整体移动的结果。
采空区上覆的岩层内部的构造是非常复杂的，各个岩层的岩性往往有很大的差异，而且各个岩层内部存在着各种不连续的节理和裂隙，如果开采沉陷促使这些节理和裂隙相互导通，则会引起范围更大的岩层移动，如果这些岩层的移动向地表对地表不断地扩散，最终传至地表的岩层，这将引起更大范围的地表沉降。
如果煤层埋藏的深度比较深，地下的采矿活动的范围也比较的小，则由于开采造成的地表沉陷是非常小的，有时仅仅会引起地，下局部的岩层移动并不会引起地表沉陷。
反之如果煤层埋藏浅，地下的采矿活动比较剧烈，影响的范围很大，那么肯定会引起地表岩层的移动和变形，最后形成地表沉陷。
1.2煤矿开采沉陷现状及存在的问题在进行煤炭开采时，主要有以下几种开采方式。
打设立井、斜井，或平硐的井工进行开采。
2024年煤矿开采沉陷防治和控制技术
2024年煤矿开采沉陷防治和控制技术引言：煤炭是我国主要的能源资源之一，而煤矿开采所带来的沉陷问题一直是一个困扰行业的难题。
沉陷不仅会对地下和地表设施造成破坏，还会引发地质灾害和环境污染问题。
因此，煤矿开采沉陷防治和控制技术的研究与应用具有重要意义。
一、煤矿开采沉陷的原因分析煤矿开采过程中，采煤工作面的开采导致煤层的失稳和破裂，引起上覆地层的塌陷，形成沉陷。
1. 煤层岩性特征：煤层的岩性特征决定了其开采导致的沉陷程度。
软岩煤层更容易发生沉陷，而硬岩煤层的沉陷程度较小。
2. 采煤工艺：采煤工艺的不同也会对沉陷程度产生影响。
目前，常用的采煤方式有顶煤爆破法、胶运放顶法、割缝法等。
对于不同的煤层类型选择合适的采煤工艺可以减轻沉陷程度。
3. 开采方式：煤矿开采一般采用的方式有直接开采和分层开采。
直接开采是指从地表直接开采煤炭，分层开采则是在地下不同深度开采不同层煤。
两种方式对沉陷程度都有不同的影响。
二、煤矿开采沉陷防治和控制技术为了减轻煤矿开采引起的沉陷问题，需要探索并应用适合的防治和控制技术。
1. 改变开采方式：采用分层开采方式可以减轻沉陷程度。
这种方式可以在不同深度开采不同层煤，减少单层厚度，从而减少沉陷量。
2. 改进采煤工艺：改进采煤工艺可以减轻煤层的失稳和破裂，从而减少沉陷程度。
例如，在顶煤爆破法中使用合适的爆破参数和爆破顺序可以减少煤层的破裂面积，降低沉陷量。
3. 应用支护技术：在采煤过程中使用支护技术可以减少沉陷程度。
目前常用的支护技术包括采空区充填法、支架法等。
这些技术可以填充采空区，维持地表稳定，减少沉陷程度。
4. 灌浆技术：灌浆技术可以减少地层的破裂和沉陷。
通过注入填料，将地层中的空隙填实，增加地层的稳定性，从而减少沉陷量。
5. 数值模拟研究：利用数值模拟方法可以预测煤矿开采引起的沉陷。
通过模拟煤矿开采的过程和条件，可以预测沉陷程度，并提出相应的防治和控制措施。
三、案例分析以某煤矿为例，该煤矿采用了分层开采方式，并结合支护技术和灌浆技术对沉陷进行了防治和控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
应该指出，在地表移动向前发展的过程中，其后方的地表点仍在继续移动， 但其移动的剧烈程度逐渐减弱，直至稳定。一般是最先进入移动的点，也最先稳
定下来。
图 7 动态和静态的移动盆地比较示意图
盆地的平面形状为椭圆形。 (3)移动盆地内外边缘区的分界点，大致位于采空区边界的正上方或略有偏
离。 在水平煤层开采的条件下，非充分采动和刚达到充分采动的地表移动盆地的
特征，和超充分采动的移动盆地特征相似，所不同的是移动盆地内不出现中性区 域，只有一个最大下沉点，而且最大下沉点位于采空区中心的正上方。
开切眼开始向前推进的距离相当于 1/4~1/2H0(H0 为平均采深)时，开采影响即波 及到地表，引起地表下沉。然后，随着工作面继续向前推进，地表的影响范围不 断扩大，下沉值不断增加，在地表就形成一个比开采范围大得多的下沉盆地。
图 6 展示了地表移动盆地随工作面推进而形成的过程。当工作面由开切眼推 进到位置 1 时，在地表形成一个小盆地 W1。工作面继续推进到位置 2 时，在移 动盆地 W1 的范围内，地表继续下沉，同时在工作面前方原来尚未移动地区的地 表点，先后进入移动，从而使移动盆地 W1 扩大而形成移动盆地 W2。随着工作 面的推进相继逐渐形成地表移动盆地 W3、W4。这种移动盆地是在工作面推进过 程中形成的，故称动态移动盆地，即还在移动中的盆地。工作面回采结束后，地 表移动不会立刻停止，还要持续一度时间。在这一段时间里，移动盆地的边界还 将继续向工作面推进方向扩展。移动首先在开切眼一侧稳定，而后在停采线一侧 逐渐形成最终的地表移动盆地 W04。通常所说的地表移动盆地就是指最终形成的 移动盆地，又称为静态移动盆地。在工作面的推进过程中，如果图 7 所示的工作 面停在 1、2、3、4 的位置上，待地表移动稳定后，其对应的每一个位置都会有 一个相应的静态移动盆地 W01、W02、W03、W04。
图 8 充分采动时地表移动盆地示意图 a—刚达到充分采动时的移动盆地；b—超充分采动时的移动盆地
1．移动盆地的中间区域（又称中性区域） 移动盆地的中间区域位于盆地的中央部位，即图中用 2 字标出的部分。在此 范围内，地表下沉均匀，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，其它 移动和变形值近似于零，一般不出现明显裂缝。 2．推动盆地的内边缘区（又称压缩区域）
与水平煤层充分采动区内相似。
图 11 倾斜煤层非充分采动时的地表移动盆地示意图
急倾斜煤层开采时，地表移动盆地(图 12)有如下特征： (1)地表移动盆地形状的不对称性更加明显。工作面下边界上方地表的开采 影响达到开采范围以外很远；上边界上方开采影响则达到煤层底板岩层。整个移 动盆地明显地偏向煤层下山方向。 (2)最大下沉值不是出现在采空区中心正上方，而是大致位于采区下边界上 方。 (3)地表的最大水平移动值大于最大下沉值。 急倾斜煤层开采时，不出现充分采动的情况。
图 1 采空区影响范围内的影响带的划分示意图 1-地表下沉曲线；2-支承压力区内的正应力图；3-沿层面法向岩石变形曲线图；4-冒落带
(二)裂缝及台阶 在地表移动盆地的外边缘区，地表可能产生裂缝。裂缝的深度和宽度，与有 元第四纪松散层及其厚度、性质和变形值大小密切相关。若第四纪松散层为塑性 大的粘性土，一般是地表拉伸变形值超过 6~l0mm/m 时，地表才发生裂缝。塑性 小的砂质粘土、粘土质砂等，地表拉伸变形值达到 2~3mm/m 时，地表即可发生 裂缝。地表裂缝一般平行于采空区边界发展。当采深和采厚的比值较小时，在推 进中的工作面前方地表可能发生平行于工作面的裂缝。但裂缝的宽度和深度都比 较小。这种裂缝是随工作面推进先张开而后逐渐闭合。地表裂缝的形状为楔形， 地面的开口大，随深度的增大而减小，到一定深度尖灭。但在基岩直接出露地表 的情况下，裂缝深度可达数十米。当采深很小、采厚较大时，地表裂缝有可能和 采空区相连通。
下，用房柱式采煤或峒室式水力采煤时，由于采厚不均匀，造成覆岩破坏高度不 一致，也会在地表产生漏斗状塌陷坑。图 4 为某矿用水力采煤法开采浅部煤层时 地表出现的塌陷坑。应当指出，在采深很小、采厚很大、用长壁式采煤法开采时， 若采厚不一致，地表也可能出现漏斗状塌陷坑。
图 4 浅部开采地表塌陷示意图
急倾斜煤层开采时，煤层露头处附近地表呈现出严重的非连续性破坏，往往 也会出现漏斗状塌陷坑。塌陷坑大体位于煤层露头的正上方或略微偏离露头位 置，偏离的距离与煤层倾角、顶底板岩性及基岩表面风化程度有关。塌陷坑的形 状取决于松散层的性质和厚度。在有厚松散层覆盖的情况下，多呈圆形或井形， 有时也呈小肚子大的坛式塌陷漏斗，如图 5 所示。
有用矿物的开采可以是井工方法开采，也可以是露天方法开采；开采的有用 矿物可以是层状的也可以是非层状的。本材料主要指的是层状有用矿物(特别是 煤层)的井工开采，“开采沉陷”也是特指煤层地下开采后产生的开采沉陷。
岩体本身是一种非常复杂的介质，它不仅是出各种不同性质的岩层组成，而 且还由于各种地质作用(如褶皱、断层、开裂、火成岩侵入、陷落柱等)而产生了 大量的不连续面。岩体在受到各种不同开采方法的开采影响时，产生的开采沉陷 是一个在时间和空间上都是非常复杂的过程。在时间上来说，在移动过程中，开 采沉陷的形式和大小在不同的时间是不同的，也就是说，此时的开采沉陷是“动 态的”；随着时间的推移，开采沉陷的形式和大小逐渐趋向于稳定，开采沉陷变 成“静态的”或“最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较小、开采的矿 物的埋藏深度较大，则开采沉陷波及的范围往往只局限于开采区域周围的岩体； 若开采范围较大、开采矿物的埋藏深度较小，则开采沉陷波及的范围就会从岩体 发展到地表，引起“地表移动”。由于人类的生产和生活活动大部分都是在地表 进行，所以地表移动对人类的影响更为普遍。
第一节 煤矿地下开采引起的地表移动与变形 一、地表移动的形式
所谓地表移动，是指采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表， 使地表产生移动和变形，在地表沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动。开 采引起的地表移动过程，受多种地质采矿因素的影响，因此，随开采深度、开采 厚度、采煤方法及煤层产状等因素的不同，地表移动和破坏的形式也不完全相同。 在采深和采厚的比值较大时，地表的移动和变形在空间和时间上是连续的、渐变 的，具有明显的规律性。当采深和采厚的比值较小(一般小于 30)或具有较大的地 质构造时，地表的移动和变形在空间和时间上将是不连续的，移动和变形的分布 没有严格的规律性，地表可能出现较大的裂缝或塌陷坑。地表移动和破坏的形式，
归纳起来有下列几种： (一) 地表移动盆地 在开采影响波及到地表以后，受采动影响的地表从原有标高向下沉降，从而
在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域。这种地表沉陷区域 称为地表移动盆地，或称下沉盆地(见图 1)。在地表移动盆地形成的过程中，改 变了地表原有的形态，引起了高低、坡度及水平位置的变化。因此，对位于影响 范围内的道路、管路、河渠、建筑物、生态环境等等，都带来不同程度的影响。 在华东地区，由于地下潜水位很高，地表下沉 l m 左右，移动盆地内便可积水， 严重影响土地的使用，造成矿区耕地大量减少。
图 2 地表裂缝实测图
在急倾斜煤层条件下，地表移动取决于基岩的移动特征，特别是松散层较薄 时，地表可能出现裂缝或台阶，如图 3 所示。
图 3 急倾斜煤层开采地表移动特征
(三)塌陷坑 塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下。但在浅部缓倾斜或倾斜煤层开采， 地表有非连续性破坏时，也可能出现漏状塌陷坑。在采深很小或采厚很大的情况
图 9 地表移动盆地内三个区域划分示意图
为了便于理解和比较，下面分开介绍水平煤层(或近水平煤层)和倾斜煤层开
采后所形成的地表移动盆地的特征。 图 10 为水平煤层开采时地表达到充分采动的地表移动盆地，它有下列的特
征： (1)地表移动盆地位于采空区的正上方。盆地的中心(最大下沉点所在的位置)
采空区中心是一致的。盆地的平底部分位于采空区中部的正上方。 (2)地表移动盆地的形状与采空区对称。如果采空区的形状为矩形，则移动
地表出现的裂缝、台阶或塌陷坑，对位于其上的建筑物危害极大。有铁路通 过此处时，会影响列车正常运行，若不能及时发现，将造成行车事故。所以在建 筑物下、铁路下或水体下采煤时，应极力避免出现大的裂缝、台阶和塌陷坑。
图 5 地表塌陷漏斗示意图
二、地表移动盆地的形成及特征 (一)地表移动盆地的形成 地表移动盆地是在工作面的推进过程中逐渐形成的。一般是当回采工作面自
图 10 水平煤层充分采动时的地表移动盆地示意图
倾斜煤层开采、地表未达到充分采动时，(图 11)，地表移动盆地有如下特征： (1)在倾斜方向上，移动盆地的中心(最大下沉点处)偏向采空区的下山方向， 采空区中心不重合。 (2)移动盆地与采空区的相对位置，在走向方向上对称于倾斜中心线，而在 倾斜方向上不对称，煤层倾角越大，这种不对称性越加明显。 (3)移动盆地的上山方面较陡，移动范围较小；下山方面较缓，移动范围较 大。 倾斜煤层充分采动时，移动盆地出现平底，充分采动区内的移动和变形特点
开采沉陷形成机理及其预测方法
有用矿物被采出以后，开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏， 应力重新分布，达到新的平衡。在此过程中，使岩层和地表产生连续的移动、变 形 和 非 连 续 的 破 坏 ( 开 裂 、 冒 落 等 ) ， 这 种 现 象 称 为 “ 开 采 沉 陷 ”(Mining subsidence)。
在采深和采厚比值较小时，地表裂缝的宽度可达到数百毫米，裂缝两侧地表 可能产生落差。落差的大小取决于地表移动的剧烈程度。在松散层很厚的条件下， 分层开采厚煤层时，开采第一分层时地表产生的主要裂缝，会在第二、三、四等 分层开采时再次出现。这种裂缝在地表以下几米或十几米的深度上消失。
当煤系地层覆盖有含水砂层的厚松散层或地表下沉值较大时，地表移动盆地 的边缘区可能产生一系列类似地堑式的张口裂缝。相邻两条张口裂缝发展到一定 的宽度和深度后，两条裂缝中间的土层下陷而造成中间低、两侧高的地堑式裂缝。 有时在采空区周围的地表形成环形破坏堑沟，如图 边界附近到最大下沉点之间，即图中用 3 字标出部分。在此区域内，地表下沉值不等，地面移动向盆地的中心方向倾斜， 呈凹形，产生压缩变形，一般不出现裂缝。