开采沉陷第十二讲
【采矿课件】12立井井筒延深
将原梯子间内的梯子间平台和梯子梁拆除，布置施工设备。它的井
筒断面利用率高，但改装工程量大，只适用于有梯子间的副井中。
3．利用永久提升间布置施工设施
当井内生产水平为多套提升容器提升、又无预留延深间或梯子
间、并对矿井生产提升影响不大时，可摘掉一套提升设备，利用该提升
设备的提升间布置施工设备。并可利用原有的提升机，挂上吊桶即可施
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【采矿课件】12立井井筒延深
•㈡准备工作
• 在原生产水平的车场附近向下掘一斜巷，当其垂直深度 约位于井底水窝下10米时，转为平巷掘进到延深井筒的位 置，并开凿硐室形成—个较小的延深辅助水平。该辅助水 平的作用是安设钻机钻中心孔以及布置提绞设备。
• 提升吊罐钢丝绳所穿过的钻孔称为绳孔，绳孔应尽量 位于井筒中心，绳孔的偏斜不得使反井超出井筒掘进断 面范围。
工，它的改装量小，可布置大吊桶，施工速度快。
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㈡延深井筒纵断面布置 1．提升机和卸矸台布置在地面
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•2．提升机设于地面，卸矸台布置在井下
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•二、井筒设备悬吊及硐室布置
•2．提升间施工
• ㈡井筒延深施工过程
•延深工作的内容和各施工工序与利用辅助水平延深井筒相同。
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【采矿课件】12立井井筒延深
四、利用延深间延深井筒的优缺点
这种延深方法具有延深辅助工程量小，延深准备工期 短，施工总投资少等优点。 这种延深方法的缺点是提升吊桶容积小，提升一次循环 时间较长，影响井筒延深施工速度。特别是当延深提升高度 超过500米时，其提升能力很准满足延深施工的要求。
第十二章 开采沉陷及其观测
2．观测站的设臵 （1）观测站的布设形式
观测站布设形式一般分为线状和网状两种。 网状观测站由于工作量大，材料消耗多，仅作理论研究 时才设臵。 线状观测站一般由沿矿体走向和倾向的观测线组成，在山 区也可以沿山坡滑动方向布设观测线。 观测线的形式又有全盆1 基本概念
（1）地表下沉：地表移动全向量的垂直分量，其单位为m 或mm。地表下沉的符号为W。如图。 Wi H i H 0i 式中，为i点计算时刻的高程；为i点的初始高程。
（2）地表水平移动：地表移动全向量的水平分量，其单位 为m或mm。地表下沉的符号为U。如图。
开采沉陷及其观测
朱宝训 测量与国土信息系
第一节.开采沉陷的基本模式
1. 开采沉陷：矿山有用矿物被采出以后，开采区 域周围的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”。 2.性质：从时间上说，开采沉陷是“动态的”或 “最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较 小、开采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周围的岩体；若开采的范 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到地表，引起“地表移动”。
1 (S23 S34 ) 2 地表曲率也可以用其倒数，即曲率半径表示：
K 234
i34 i23
,
mm/m2或10－3/m
1/ k 。
地表曲率有正负之分，正曲率表示地表呈向上凸形弯曲，负曲 率表示地表呈现下凹形弯曲。
（5）水平变形 地表水平变形是地表移动盆地内一线段的两端点的水 平移动差与此线段长度之比，其单位与地表倾斜相同。
（3）巡视测量：在采空区上方选择几个观测线上的测点进行定期 水准测量以了解地表是否开始移动。观测的时间间隔视回采速度 而定，一般为3～7d。如果发现一些测点有明显的下沉（大于 50mm）可认为地表已开始移动，需进行全面观测。 在回采工作结束以后，地表点的移动逐渐转入衰退期，此时在停 采线两侧选择若干个测点进行定期的水准测量，期间隔时间视开 采深度和岩石顶板性质等具体条件而定，一般为1～3个月，直至 地表各段在6个月内的下沉量都不大于30mm，此时可进行采后 的全面测量。 （4）加密水准测量 此外，必须注意： （1）地表移动过程中的单项观测工作（高程测量，边长丈量等） 应尽可能在一天内完成（特别注意移动活跃期的测点），最多不 得超过两天。 （2）对控制点的高程必须定期进行检查，其间隔时间为1年左右， 如果水准基点距观测站较远，宜选择适当地点增设水准基点。
矿山开采沉陷学(知识点整理)
矿山开采沉陷学第一章：1：在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。
局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡。
随着采矿工作的进行，这一过程不断重复。
它是一个十分复杂的物理、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。
2：充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下，先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。
此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。
成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐被压实。
移动结束后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。
3：岩层移动形式（一）弯曲，这岩层移动的主要形式。
当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲，直到地表。
（二）岩层的垮落（或称冒落）。
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，冒落充填于采空区。
此时，岩层不再保持其原有的层状结构。
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。
（三）煤的挤出（又称片帮）。
采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。
（四）岩石沿层面的滑移。
在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。
岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显。
沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。
（五）垮落岩石的下滑（或滚动）。
煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。
矿山开采沉陷学(知识点整理)
矿山开采沉陷学第一章：1：在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。
局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡。
随着采矿工作的进行，这一过程不断重复。
它是一个十分复杂的物理、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。
2：充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下，先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。
此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。
成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐被压实。
移动结束后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。
3：岩层移动形式（一）弯曲，这岩层移动的主要形式。
当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲，直到地表。
（二）岩层的垮落（或称冒落）。
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，冒落充填于采空区。
此时，岩层不再保持其原有的层状结构。
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。
（三）煤的挤出（又称片帮）。
采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。
（四）岩石沿层面的滑移。
在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。
岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显。
沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。
（五）垮落岩石的下滑（或滚动）。
煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。
矿山开采沉陷学(知识点整理)
矿山开采沉陷学第一章：1：在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。
局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡。
随着采矿工作的进行，这一过程不断重复。
它是一个十分复杂的物理、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。
2：充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下，先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。
此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。
成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐被压实。
移动结束后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。
3：岩层移动形式（一）弯曲，这岩层移动的主要形式。
当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲，直到地表。
（二）岩层的垮落（或称冒落）。
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，冒落充填于采空区。
此时，岩层不再保持其原有的层状结构。
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。
（三）煤的挤出（又称片帮）。
采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。
（四）岩石沿层面的滑移。
在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。
岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显。
沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。
（五）垮落岩石的下滑（或滚动）。
煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。
矿山开采沉陷学(知识点)
矿山开采沉陷学第一章：1：在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。
局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至到达新的平衡。
随着采矿工作的进展，这一过程不断重复。
它是一个十分复杂的物理、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。
2：充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下，先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。
此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。
成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐被压实。
移动完毕后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。
3：岩层移动形式〔一〕弯曲，这岩层移动的主要形式。
当地下开采后，从直接顶板开场沿层面法线方向弯曲，直到地表。
〔二〕岩层的垮落〔或称冒落〕。
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，冒落充填于采空区。
此时，岩层不再保持其原有的层状构造。
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。
〔三〕煤的挤出〔又称片帮〕。
采空区边界煤层在支承压力作用下，一局部被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。
〔四〕岩石沿层面的滑移。
在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。
岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显。
沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的局部岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的局部岩层受压缩。
〔五〕垮落岩石的下滑〔或滚动〕。
煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。
矿山开采沉陷学(知识点整理)
矿山开采沉陷学第一章：1:在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。
局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡•随着采矿工作的进行，这一过程不断重复•它是一个十分复杂的物理、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。
2：充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是:煤层顶板在上覆岩体重力作用下,先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。
此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。
成层状弯曲的岩层下沉使冒落破碎的岩块逐渐被压实•移动结束后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。
3岩层移动形式（一）弯曲，这岩层移动的主要形式.当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲，直到地表。
（二）岩层的垮落（或称冒落）•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，冒落充填于采空区。
此时，岩层不再保持其原有的层状结构。
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.（三）煤的挤出（又称片帮）。
采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。
（四）岩石沿层面的滑移。
在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。
岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显•沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。
（五）垮落岩石的下滑（或滚动）。
煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填•当煤层倾角较大，而且开采自上而下顺序进行，下山部分煤层继续开采而形成新的采空区时，采空区上部垮落的岩石可能下滑而充填新采空区，从而使采空区上部的空间增大下部空间减小，使位于采空区上山部分的岩层移动加剧，而下山部分的岩层移动减弱（六）底板岩层的隆起。
矿山开采沉陷学
矿山开采沉陷学第一章：1：在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。
局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化，引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形和破坏，直至达到新的平衡。
随着采矿工作的进行，这一过程不断重复。
它是一个十分复杂的物理、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。
2：充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下，先向采空区方向弯曲，然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。
此后，岩层成层状向下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。
成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐被压实。
移动结束后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位，层内各点的移动向量与煤层法线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。
3：岩层移动形式（一）弯曲，这岩层移动的主要形式。
当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲，直到地表。
（二）岩层的垮落（或称冒落）。
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，冒落充填于采空区。
此时，岩层不再保持其原有的层状结构。
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。
（三）煤的挤出（又称片帮）。
采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩，从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。
（四）岩石沿层面的滑移。
在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。
岩层倾角越大，岩层沿层面滑移越明显。
沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。
（五）垮落岩石的下滑（或滚动）。
煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。
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开采沉陷第十二讲
河南理工大学
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（三）观测站的分类
2．按照观测的时间 （1）普通观测站
普通观测站（Ordinary Observation Station），观测时 间较长（一般一年以上），它是从地表移动的开始到结束的 整个过程中定期进行观测，主要为了研究地表移动和变形的 规律。
三维激光扫描仪
地表
工作面
1
12
河南理工大学
激光扫描仪对矿区地形测量
河南理工大学
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InSAR技术在矿区地表移动观测中的应用
InSAR测量原理是D-InSAR（合成孔径雷达差分干涉 测量技术）和PS-InSAR（永久散射体差分干涉测量 技术）技术的理论基础，它是利用雷达回波信号的 相位值来提取地面目标高程的。 其基本原理是利用单轨双天线同时接收雷达回波或 者重轨单天线间隔一定时间两次接收雷达回波，获 取同一区域的两个雷达回波信号，然后根据这两个 雷达回波信号之间产生的相位差和一些轨道数据来 计算地面目标的高程信息。由于两种轨道模式原理 一样，下面以重轨为例来阐述InSAR的基本原理。
河南理工大学
（三）观测站的分类
3．按布站的形式 （2）剖面线观测站 剖面线观测站（Sectional Line Observation）是 目前各矿区用得较多的一种布站形式。它是在沿移 动盆地主断面的方向上，将观测点布设成直线的观 测站。通常由两条互相垂直且相交的观测线所组成。 其中，沿走向主断面布设的观测线称为走向观测线， 沿倾斜主断面布设观测线称为倾向观测线。
河南理工大学
Than术在矿区地表移动观测中的应用
如图所示，A1、A2分别表 示两副雷达天线的位置， 基线长度为B，基线与水平 方向夹角为α，H表示平台 高度，地面高度为z的P点 到两天线间的斜距分别为R ，R+ΔR，θ为第一副雷达 天线到地面P点的视角。
河南理工大学
InSAR技术在矿区地表移动观测中的应用
（2）短期观测站
短期观测站（Short-term Observation Station），观测 时间较短（一般几个月到一年），它是在地表移动过程中的 某个阶段进行观测。主要是为了求出一些近似的移动参数， 如最大下沉速度、走向移动角等。短期观测站只是在急需开 采沉陷资料的情况下才采用。
河南理工大学
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（三）观测站的分类
R1 R3
巷道 回采工作面
巷道
G F
E D
C
B
R4
A
剖面线状观测站及其布置形式
R2 网状观测站布设示意图
按布站的形式进行观测站布设示意图
河南理工大学
矿区地表移动观测研究前沿
基于三维激光扫描的快速地表移动观测站
河南理工大学 基于InSAR技术的矿区地表移动观测
河南理工大学 基于三维激光扫描的快速地表移动观测站
基于三维激光扫描的煤矿井工开采的地表沉陷监测及参数获取技术路线
运用激光三维扫描仪监测煤炭井工开采的地表沉陷示意图如下图，技 术路线为：当工作面推进到位置1时，用三维激光扫描仪观测一次地表， 获得当时的数字高程模型DEM(1)。当工作面推进到位置2时，再用三维激 光扫描仪对同一位置地表进行第二次扫描，获得数值高程模型DEM(2)。用 DEM(1)减去DEM(2),可以得到监测区域的地表下沉值，再结合井下开采情 况，便可以反演出地表移动变形预测参数。
（三）观测站的分类
3．按布站的形式 （1）网状观测站
网状观测站（Reticular Observation Station） 是在产状复杂的矿层或在建筑物密集的地区开采时， 将测点组成网格状观测站。优点：网状观测站可以 对整个采动影响范围进行观测，所得资料比较全面、 准确。缺点：测点数目较多，野外观测、内业成果 处理工作量大，且受地形、地物条件的限制，所以 只在研究专门问题时才采用。