煤矿地表岩移及其规律分析
第一章地表移动和变形规律-煤矿开采损害与保护
在研究地表移动规律时，首先要确定以下几个特征点： 1．最大下沉点o：下沉值最大。在水平煤层开采时，在采区中央正 上方。 2．盆地边界点A、B：据走向边界角δ0作边界点A、B，此处下沉值 为零。 3．拐点E：拐点是指下沉曲线凹凸的分界点。拐点从理论上讲应位 于工作面开采边界的正上方，但由于工作面边界附近的顶板并不切 煤壁冒落或呈阶状弯曲，存在悬顶距，因此在四周没采情况下，拐 点E不在工作面开采边界的正上方而是略偏向采空区一侧。在地表达 充分采动条件下，拐点处的下沉值约为最大下沉值的一半。
第一章 地表沉陷的一般规律
第三节 地表移动稳定后盆地内移动和变形分布规律 第四节 采动过程中的地表移动和变形的一般规律 第五节 地表下沉盆地稳定后全面积开采沉陷分布规律 第六节 地质采矿因素对开采沉陷的影响 第七节 复杂地质条件对地表沉陷的影响
本章教学大纲
教学目的与要求： 地表沉陷的规律是《开采沉陷学》中最重要的内容之一。 通过本章的学习，要求学生理解并掌握各种开采条件下、开 采过程中及移动盆地稳定后地表沉陷的一般规律。 课程内容： 1．移动盆地稳定后主断面内移动和变形分布规律； 2．采动过程中(动态)主断面内移动和变形分布规律； 3．移动盆地稳定后全面积的移动和变形分布规律； 4．地质采矿因素对地表沉陷的影响； 5．复杂地质条件对地表沉陷的影响。 教学重点： 各种开采条件下不同采动程度的主断面内移动和变形分 布规律；//采动过程中的地表移动和变形的一般规律；//地 表下沉稳定后全面积开采沉陷分布规律及各等值线的特点。 教学难点： 对地质采矿因素和复杂地质条件对地表沉陷的影响进行 分析。
第三节
地表移动稳定后盆地内移动和变形分布规律
下沉曲线分布规律：在地表最大下沉点O处下沉值最大， 自盆地中心至盆地边缘下沉值逐渐减小，在盆地边界点A、 B处下沉值为零。
采煤工作面上覆岩层移动及其矿压显现规律
基本顶破断后形成的结构易于平衡，或呈缓慢下沉，则周期来压较弱。反之则较强。 （二）开采深度
开采速度h→原岩应力σz→支承压力kσ 开采深度对巷道矿压显现影响很明显。深部巷道变形量大，支架损坏严重、支护困难。 对采煤工作面矿压显现影响不明显。工作面的支护强度与深度无直接关系。解释原因：岩
L初 h
2Rt q
• L与岩性、厚度、载荷有关。 统计数字：10~30m 54%
30~55m 37.5%
>55m 8.5% • 2.初次来压的显现
（1）工作面顶板剧烈下沉； （2）支架载荷增加，安全阀开启，活柱下缩； （3）煤壁片帮严重； （4）顶板的断裂声
（三）基本顶的周期来压
• 1.周期来压的形成 基本顶初次断裂后，随工作面推进，工作面上方的基本顶呈悬梁状态，当悬臂长度
以围岩运动和支架受力表现出的现象叫矿山压力显现。 • 显现的形式： • （一）顶底板移近 • （二）支架的变形与损坏 • （三）顶板破碎 • （四）局部冒顶 • （五）煤壁片帮 • （六）台阶下沉 • （七）大面积冒顶和垮落
二、直接顶的运动规律
• （一）直接顶的分类与垮落形式
（二）直接顶的运动形式
（4）与煤层的相对位置 接近采空区，支承压力变小，远离煤层支承压力变小
第三节 影响采煤工作面矿山压力显现的主要因素
• 地质因素：顶底板、倾角、开采深度等 技术因素：采高、控顶距、采煤工序、推进速度
• 一、地质因素 （一）顶板岩层的影响 1.直接顶
直接顶的稳定性影响工作面的安全和生产效率，决定支护方式选择。 直接顶稳定性取因素1）岩层力学强度；2）层理和裂隙的发育程度。 2.基本顶的影响 基本顶的运动是工作面矿压显现的原因。基本顶的来压强度对工作面的支护强度、支柱可
赵庄井田五盘区地表岩移规律研究
2019年08月工作就技术难点进行探讨，帮助他们解决技术上的难题，只有这样才能将安全管理工作具体地落到实处。
不断完善安全管理机制。
安全管理机制在油田安全环保管理过程中，发挥着非常重要的作用。
通过安全管理机制的运行，能够保证各种油田安全环保管理工作更加有序得到开展。
油田企业安全管理部门，应该加大对安全管理理论学习的力度，及时有效落实各种安全生产要求，建立一套科学、合理的安全管理机制。
在安全管理体系的建设过程中，应该严格落实安全生产责任，一旦出现安全生产事故，应该及时追究相关人员的责任，还应该做好安全生产过程中的监督工作，严抓各种安全隐患，建立完善的安全事故应急体系。
为了进一步提高企业安全管理工作开展的效果，应该做好企业安全文化的建设工作，打造一个良好的安全生产环境。
随着时代的不断发展，企业面临的发展环境也发生了非常大的变化，需要企业更进一步做好做好安全管理工作中的创新，不断提高自身的安全管理水平，这时油田企业发展的必然要求。
在企业发展的过程中，应该根据实际生产和发展要求、周围环境因素的变化，及时对各种安全管理条例进行更新。
此外，安全管理机制的建设在油田安全管理体系当中，也发挥着非常重要的作用。
为了保证各种安全管理工作可以得到有效的落实，就需要保证在安全管理中的投入，提高对安全管理资金的利用率，对安全管理中长期存在的问题，应该引起足够的重视，认真分析其发生的根本原因，然后及时采取应对措施，不断提高生产的安全性。
在实际油田生产的过程中，往往会使用到非常多的设备，这些设备在实际使用过程中，一旦出现异常，就有可能会造成安全隐患的发生。
因此，企业应该认真做好对油田生产机械的管理工作，定期对机械的使用情况进行检查，技术排除设备的故障隐患，避免设备在运行过程中出现故障。
为了降低设备的故障率，还应该做好对设备的维护工作，不仅要做好对设备的定期维护，还应该做好对设备的日常维护工作，有效延长设备的无故障使用时间。
为了避免设备出现严重故障从而导致安全问题的发生，可以对设备加装故障诊断设备，通过各种传感器来采集设备的运行状态信息，然后通过对这些信息的处理和分析，就能够掌握设备的情况。
阳煤五矿地表移动和变形规律研究与分析
阳煤 集 团五 矿 位 于 阳 泉市 以南 平 定 县境 内 ， 矿 井井 田面积 ７ ９ ． ９ ４ ｋ ｍ ， 现主采 １ ５ ＃ 煤 层 。为 了充 分 合理 地开 采 煤 炭 资 源 ， 有 效 地 保 护 地 面 受 护 对 象 的 安全， 在 五矿 三采 区 １ ５号 煤 ８ ３ ０ ３工 作 面 上 方 建 立 了地 表移 动 观 测 站 ， 本 观 测 站 观 测 资 料 分 析 的 主 要 任务 是研 究 本 矿 区 厚 煤 层 、 大 工 作 面 综 合 机 械 化 开
开 采 以及 处 理村 庄 、 土地 、 水 源 等 采动 损 害 问题 提 供 技术 依据 。观测 站于 ２ ０ ０ ８年 １ ２月 １ ７ 日进 行 了首次 观测 ， 至２ ０ １ ０年 ５月 １ ０ 日最 后一 次 观 测 工作 结 束 ，
ｍ； 煤 层倾 向大 致 向 东 ； 煤层倾角 ３ 。 一１ ７ 。 ， 平 均 倾 角
均 距离 约 ３ ５ ０ ｍ。太 旧高速 公路 西南 侧 为北川 河 。
１ ． ２ 煤层赋 存 条件及 覆 岩特 性
８ ３ ０ ３工作 面开采 石炭 系 太原组 １ ５号煤 层 ， 煤层 厚度为 ５ ． ７ ４～５ ． ４ ２ ｍ， 平均 ５ ． ６ ｍ， 夹矸 ０ ． １～０ ． ３
关键 词 ：观 测站 ； 移 动 变形 ；参数 ；分析
中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ３ ２ ５ ． ３ 文献标 识 码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ １— ３ ５ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ４ ０— ０ ５ 庄 —— 红岭 村 。太 旧公 路 在 观 测 站 的西 南 侧 通 过 ， 大致 与工作 面 推进 方 向 （ 走 向） 平行 ， 距 工 作 面 的平
新义煤矿大采深煤层开采地表移动规律研究
新义煤矿大采深煤层开采地表移动规律研究随着煤矿开采强度的增加以及开采水平的延伸,矿井开采日益深部化,伴随着煤矿区“三下”压煤量也日益增加,要实现深部开采的准确预计以及“三下”压煤的安全回采,必须深入研究深部开采地表移动规律。
根据新义煤矿11010工作面地质采矿条件,建立地表移动观测站,对工作面开采引起的地表沉陷进行了现场实测,根据实测资料,通过整理分析得到地表移动变形规律和岩层移动的角量参数,结果表明:深部开采条件下地表沉陷影响范围和沉陷变形只均明显减小,岩
层移动各角量参数大于充分开采条件下的角量参数,地表沉陷变形趋于平缓。
提出了基于Matlab求取地表移动预计参数的方法,用此方法方便、准确地求取了地表移动变形预计参数,为新义煤矿确定深部开采条件下的地表移动变形参数提供了参考依据;并且以新义煤矿的地质采矿条件为原型,建立了数值模拟模型,采用UDEC数值模拟软件分析新义煤矿深部开采条件下岩层破坏及地表移动规律,并且研究了开采深度、开采厚度、开采尺寸对深部开采地表移动变形的影响规律。
研究表明:在大采深条件下,覆岩裂隙带发育高度会有所增加,本文的研究成果对新义煤矿深部开采及类似矿区的地表沉陷及控制、“三下”采煤具有一定的理论价值和指导意义。
煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用
煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用煤矿地表移动与覆岩破坏是煤矿开采过程中不可避免的问题，对煤矿生产和安全造成了很大的影响。
因此，研究煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用具有重要的理论和实践意义。
一、煤矿地表移动规律煤矿地表移动是指在煤矿开采过程中，由于煤层采空引起的地表下沉和变形。
煤矿地表移动的规律主要受到以下因素的影响：1. 煤层厚度和倾角：煤层厚度和倾角越大，地表移动越明显。
2. 采煤方法：不同的采煤方法对地表移动的影响也不同。
如采用长壁采煤法，地表移动范围较大；采用短壁采煤法，地表移动范围较小。
3. 采煤深度：采煤深度越深，地表移动越大。
4. 煤层岩性：煤层岩性越硬，地表移动越小。
二、煤矿覆岩破坏规律煤矿覆岩破坏是指在煤矿开采过程中，由于煤层采空引起的覆岩破坏。
煤矿覆岩破坏的规律主要受到以下因素的影响：1. 覆岩厚度和倾角：覆岩厚度和倾角越大，覆岩破坏越明显。
2. 采煤方法：不同的采煤方法对覆岩破坏的影响也不同。
如采用长壁采煤法，覆岩破坏范围较大；采用短壁采煤法，覆岩破坏范围较小。
3. 采煤深度：采煤深度越深，覆岩破坏越大。
4. 覆岩岩性：覆岩岩性越软，覆岩破坏越大。
三、煤矿地表移动与覆岩破坏的应用煤矿地表移动与覆岩破坏的研究不仅有助于了解煤矿开采过程中的地质灾害，还可以为煤矿生产提供科学依据。
具体应用如下：1. 煤矿规划：在煤矿规划中，需要考虑地表移动和覆岩破坏的影响，以避免对周围环境造成不良影响。
2. 煤矿安全：煤矿地表移动和覆岩破坏会对煤矿安全造成威胁，因此需要采取相应的安全措施。
3. 煤矿开采：在煤矿开采过程中，需要根据地表移动和覆岩破坏的规律，选择合适的采煤方法和采煤深度，以减少地质灾害的发生。
总之，煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用是煤矿开采过程中的重要问题，需要加强研究，以保障煤矿生产和安全。
地表与岩层移动
所谓充分采动是指 地下煤层采出后， 地下煤层采出后 ， 地表 下沉值达到该地质采矿 条件下应有的最大值。 条件下应有的最大值 。 一般情况下， 一般情况下 ， 当采空区 的长度和宽度均达到或 超过采深的1 倍时， 超过采深的1.2-1.4倍时， 地表可达到充分采动。 地表可达到充分采动。 凡是采空区的尺寸 没有达到充分采动的临 界值， 地表下沉也未达 界值 ， 到该地质采矿条件下应 有的最大下沉值时， 有的最大下沉值时 ， 这 种采动称为非充分采动 非充分采动。 种采动称为 非充分采动 。
2 断裂带 在采空区上覆岩层中产生裂缝、 离层和断裂， 在采空区上覆岩层中产生裂缝 、 离层和断裂 ， 但 仍保持层状结构的那部分岩层称为断裂带。 仍保持层状结构的那部分岩层称为断裂带 。 断裂带位 于冒落带和弯曲带之间。 于冒落带和弯曲带之间 。 断裂带内岩层不仅发生垂直 于层理面的裂缝或断裂， 于层理面的裂缝或断裂 ， 而且产生顺层理面的离层裂 缝。 3 弯曲带 断裂带之上直至地表都属于弯曲带。在弯曲带内， 断裂带之上直至地表都属于弯曲带 。 在弯曲带内 ， 岩层在自重力作用下产生沿层面法线方向的弯曲， 岩层在自重力作用下产生沿层面法线方向的弯曲 ， 但 仍保持其原有的层状结构； 仍保持其原有的层状结构 ； 岩层的移动是连续而有规 律的。弯曲带的高度主要受开采深度的影响， 律的 。 弯曲带的高度主要受开采深度的影响 ， 当采深 很大时，弯曲带的高度将很大， 很大时 ， 弯曲带的高度将很大 ， 但地表的移动和变形 相对较平缓。 相对较平缓。
水平矿层开采岩层移动形态
倾斜矿层开采岩层移动形态
二、 移动稳定后采动岩层内的三带 煤层采出后， 煤层采出后 ， 所产生的地表与岩层移动过程较为 复杂，为了满足采矿工程的需要， 复杂 ， 为了满足采矿工程的需要 ， 将移动稳定后的采 动岩层按其破坏程度不同， 动岩层按其破坏程度不同 ， 分为三个不同的开采影响 即冒落带、断裂带和弯曲带。 带，即冒落带、断裂带和弯曲带。 1 冒落带 冒落带是指采用全部垮落法管理顶板时， 冒落带是指采用全部垮落法管理顶板时 ， 回采工 作面放顶后引起煤层直接顶板产生破坏的范围。 作面放顶后引起煤层直接顶板产生破坏的范围 。 其特 点是顶板岩石发生破碎， 点是顶板岩石发生破碎 ， 而且越是靠近煤层的岩石破 坏愈严重。 坏愈严重 。 冒落带的高度主要取决于采出煤层的厚度 和上覆岩石的碎胀系数，一般为采出煤层厚度的3 和上覆岩石的碎胀系数，一般为采出煤层厚度的3-5倍。
采场上覆岩层移动规律
对采场产生明显的动压冲击，支架阻力不够易产生沿煤 壁切下的重大冒顶事故，即使不垮也会出现台阶下沉。
必须有高初撑力，其阻力能抗衡顶板沿煤壁切下，把 切断线推至控顶距之外。支架缩量按照出现台阶下沉而 不能压死支架考虑。
出现台阶下沉时支架阻力与缩量分别为：
PT A m L k k G
2LK
q
Qx
Mx
综上：老顶岩梁破坏形式有两个受弯矩作用拉断受剪力 作用剪断
二、梁式断裂时的极限跨距：
q
（一）固支情况 1、按弯矩计算：
M
任意点A 处正应力： My
Q
其中断面矩
JZ
Jz
1 h3 12
最大拉应力在梁的端部
max
M
max
h 2
Jz
1 ql 2 h 12 2
1 h3
ql 2 2h 2
12
当 max 时Rt，则岩梁被拉断裂。
说明：
1）先计算第一层载荷 q1 1h1
2）计算第二层对第一层的作用；计算至第三层时第一层载荷…… 3）一直计算到第n+1层时，第一层载荷反而小于第n层时的载荷为止 4）取第n层时的计算载荷为 q ，此值为计算过程中得到的最大值。
四、老顶运动规律 1）老顶的初次垮落 由开切眼到老顶初次垮落时工作面推进的距离称为老顶的初 次垮落步距。 2) 老顶的周期性垮落 随工作面的推进将周期性地出现，称为老顶的周期性垮落。
ql 2
ql 2 M1 M 2 12
２）任意截面剪力：（Ｄ—Ｄ’）
Qx
R1
qx
ql 2
qx
ql 1 2
2x l
ql Q |x0 2
Q |xl 0 2
Q
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2009.2.10 2009.3.8 2009.4.5 2009.5.6 2009.6.3 (0.200)
(0.100)(0.300) 点名 NhomakorabeaV.
0.006 0.004 0.002 0.000
K（mm/m/m）
地表曲率的发展规律
工作面走向线曲率曲线图
2008.9.28 2008.10.25 2008.11.26
走向观测线的设计
倾向观测线设计 监测点间的间距设计
数据采集
连接观测 全面观测
日常观测
规律分析
I. II. III. IV. V. VI.
地表各点受开采影响移动过程
地表水平移动发展规律 地表下沉发展规律 地表倾斜发展规律 地表曲率的发展规律 地表下沉速度的发展规律
I.
地表各点受开采影响移动过程
II.
15.000
地表水平移动发展规律
工作面走向线水平移动曲线图
10.000
5.000
U（mm）
2009.1.13 2009.6.3 0.000
R7 R5 R3 11 13 15 17 19 20 22 2 4 6 8
(5.000)
(10.000) 点名
III. 地表下沉发展规律
工作面走向线下沉曲线图 10.000 点号 0.000
R7 R5 R3 11 13 15 17 19 20 22 2 4 6 8
(10.000) (20.000) (30.000) (40.000) (50.000) (60.000)
W（mm）
2008.9.28 2008.10.25 2008.11.26 2008.12.23 2009.1.13 2009.2.10 2009.3.8 2009.4.5 2009.5.6 2009.6.3
结论
最大下沉值 最大倾斜值
10
3
最大曲率值 最大水平移动 最大水平变形 最大下沉速度
-73mm 0.3mm/m -0.22mm/m 0.005/m -0.01/m 13.6mm 0.13mm/m -0.17mm/m 0.55mm/d
在18号点上 在7-8号边上 在22-23边上 在10号点附近 在20号点附近 在10号点上 在5-6边上 在14-15边上 在21点附近
10 15
开采深度 （m） 200-300
>300
点间距离 （m） 20
25
作业基点点与相邻监测点之间的距离在50— —100m范围内选定
R5 R3 11 13 15 17 19 20 22
R7
2008.12.23 2009.1.13 2009.2.10 2009.3.8
2
4
6
(0.002) (0.004) (0.006) (0.008) (0.010) (0.012) 点名
8
2009.4.5 2009.5.6 2009.6.3
VI. 地表下沉速度的发展规律
(70.000) (80.000)
IV. 地表倾斜发展规律
工作面走向线倾斜曲线图 0.400
0.300 2008.9.28 0.200 2008.10.25 2008.11.26
i（mm/m）
0.100
2008.12.23 2009.1.13
0.000
R7 R5 R3 11 13 15 17 19 20 22 2 4 6 8
工作面走向下沉速度曲线 0.600
0.500 2008.9.28 0.400 2008.10.25 2008.11.26
V(mm/d)
0.300
2008.12.23 2009.1.13
0.200
2009.2.10 2009.3.8 2009.4.5
0.100
2009.5.6 2009.6.3
0.000
2008.9.28 2008.10.25 2008.11.26 2008.12.23 2009.1.13 2009.2.10 2009.3.8 2009.4.5 2009.5.6 2009.6.3
W（mm）
(70.000) (80.000)
0.000 R1 (10.000) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 R2
-0.41mm/m
0.54mm/d
在9-10边上
在11号点附近
感谢曲国庆老师的悉心指导 感谢测绘系的各位恩师和同学 三年来对我的关心和照顾。 祝各位恩师和同学： 身体健康！ 万事如意！
开采深度与监测点间距关系表
开采深度 （m） <50
50-100 100-200
点间距离 （m） 5
R7 R5 R3 11 13 15 17 19 20 22 2 4 6 8
(0.100) 点号
工作面走向线下沉曲线图
10.000 点号 0.000
R7
R5
R3
11
13
15
17
19
20
22
2
4
6
8
(10.000) (20.000) (30.000) (40.000) (50.000) (60.000)
煤矿地表岩移及其 规律分析
专 业：测绘工程 学生姓名：杨秋 指导教师：曲国庆
主要内容
目的和意义
观测站布设 数据的采集
规律分析
目的和意义
目的：对煤矿地表移动进行监 测，确保煤矿的安全生产 意义：减少煤矿事故，减少国 家损失，减轻矿难给人们带来 的不必要的痛苦
地表岩移观测站的布设
①
② ③
工作面倾向线下沉曲线 点名
(20.000) 2008.10.25 2008.11.26 2008.12.23 2009.1.13 2009.2.10 2009.3.8 2009.4.5 2009.5.6 2009.6.3
(30.000)
W(mm)
(40.000)
(50.000)
(60.000)
(70.000)
最大下沉值
最大倾斜值 最大曲率值 最大水平移动 最大水平变形 最大下沉速度
-72mm
0.45mm/m -0.58mm/m 0.011/m -0.013/m 24.5mm
在11号点上
在7-8边上 在14-15边上 在16号点附近 在12号点附近 在7号点上
-17mm
0.72mm/m
在14号点上
在5-6边上