山区煤岩采动对地表移动和变形的影响研究
地下开采地表移动变形规律研究
３ ． 地表移 动 变形 的影 响 因素
３ ． １ 覆 岩 力学 性质 、 岩层 层位 的 影响 地表 移动变 形的影 响 因素 有很多 ， 开 采沉陷 的分 布规 律取决 于地质 和采矿 的综 合影 响。 第 一个 是岩 石 的力 学性质 （ 坚硬、 中硬 软弱） 【 ４ ］ ， 它对 层状 矿体 开 采引 起的岩 层和 地表 沉 陷影 响很大 。 一 般来 说 ， 顶层 岩石 的坚硬 程度 与地 表移 动变形具 有一 定的联 系性 ， 当岩石 坚硬 时 ， 拐点偏 移度会 向采 空区一侧 靠近 ， 当 这个坚硬 度 比较小 时 ， 会 呈现 出相 反 的态势 。 上层 岩石越 发坚硬 ， 地 表下沉 度就 会越小 。 同时 ， 岩 石和地 表下 陷还受 到层位 的影 响 ， 当软岩石 覆盖在 硬岩石 层上 方时 ， 硬岩 层在 锻炼 过程 中产 生 的力量 会受 到一 定的抵 销 ， 降低 移动 变化 带来
的破坏 程 度 。 ３ ． ２ 松散 层对 地表 移 动特征 的影 响
陷在体积 和面 积上呈 现一种 比例 关系 ： 如果采 出体积 为 １ ， 则 塌陷体 积就 大约是 ０ ． ７ ； 面积差 异就 比较 大 ， 开 采 面积 为 １ ， 塌 陷区面 积大概 就是 １ ２ ［ １ ］ 。 可 以看 出， 它 对 人们 的生 活环 境会 造成 极大 危害 ， 开 采损 害纠纷 也 时有发 生 。 地下 开 采出 的 矿石 的冶炼 会造 成空 气污 染 以及水污 染 ， 开 采影响 可 以用“ 三带 ” 型来描 述 ， 并 且 具有 很 强的针 对 性和 适用 性 。 ２ ． 地衰 移动 过稷 中的 变形 规律 ２ ． １ 开采 引起 的岩 层和 地表移 动 地下 岩层 在地 应力 场的 作用下 是一 种平衡 状态 ， 在 矿体 被采 出来 的时候 ， 会 在岩体 内形 成一个 采空 区［ ２ 】 ， 若它 的平衡遭 到破 坏 ， 岩 体 只有 移 动、 变 形和破 坏达 到新 的平衡 。 岩层 移 动就 是这 个过程 的产物 。 在开 采过 程 中 ， 矿 区 的岩石 等地表 物会 在重 力作用 下产 生下 沉 ， 这就 会导 致 原本 平坦 的地 面 会 变得 扭 曲 ， 如果 内部 的作 用 力超 过岩 层 自身 的受 力强 度
采动引起边坡地表移动变形规律研究
采动引起边坡地表移动变形规律研究随着我国国民经济的快速增长,人们对矿产资源的需求量也越来越大,由于地下矿产的大量开挖,使得一些老的工业城市形成大规模的采空区,采空区所导致的地质灾害日益严重。
于此同时随着我国城市化进程和城市人口的不断增加,一些大的工业厂房、民用建筑、隧道、高速公路、桥梁等不得不修建在采空区之上。
煤炭储量丰富的西部城市大多位于地形地质条件复杂的丘陵地区或山区。
由于地表移动角、沉陷角预测困难等原因使得矿区规划不合理,一些采煤工作面所形成的采空区直接或间接影响着边坡稳定性,极易造成边坡失稳形成大的滑坡、崩塌、沉陷等地质灾害,严重影响着人民的生命安全和建筑物的稳定性。
因此,开展采空区对边坡稳定性的研究就显得尤为重要。
本文以晋城至侯马高速公路阳城～关门段(本文中以下简称阳关高速公路)下伏蒿峪煤矿、北崖煤矿采空区为实验研究基地,运用现场调查、相似材料模拟实验和运用FLAC 3D建立蒿峪煤矿采空区数学模型的方法,系统地研究和分析水平煤层当采煤工作面采宽从小变到大时,不同边坡角度情况下边坡覆岩稳定性及地表变形移动规律、采空区裂隙的分布发育规律以及荷载作用下采空区残余变形破坏规律。
取得的主要成果如下：1.根据物理模型实验研究了水平煤层在各工作面不同开采宽度条件下的开采沉陷规律；不同开采宽度、开采厚度,不同埋深以及地形等因素对覆岩移动和地表变形破坏规律的影响。
2.研究在不同等级荷载作用下采空区的残余变形规律,确定荷载的影响深度和影响范围。
3.运用FLAC 3D软件模拟矿山开采,得到煤层开采后的垂直、水平位移场图、应力场图和破坏场图,分析在不同边坡角度条件下边坡覆岩的稳定性及地表变形破坏情况,并根据模拟所得数据绘制不同地表移动曲线,探讨边坡覆岩岩层移动和地表沉陷的一般规律。
4.运用FLAC 3D软件模拟矿山开采,得到煤层开采后的垂直、水平位移场图、应力场图和破坏场图,分析在不同边坡下采煤工作面由小变大的过程中边坡覆岩的稳定性及地表变形破坏情况,绘制不同曲线探讨边坡覆岩稳定性和地表变形的一般规律。
煤层开采地表移动变形监测方法浅析
煤层开采地表移动变形监测方法浅析摘要：根据矿区实际情况，设计合理的变形监测网实施方案，对煤层开采地表移动和变形进行监测，将变形监测数据进行处理，求出下沉的影响范围及分析移动变形规律。
关键字：开采沉陷、地表移动、充分采动一、前言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，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同。
地下采矿对地表移动的影响主要有垂直方向的移动和变形（下沉、倾斜、曲率、扭曲），水平方向的移动变形（水平移动、拉伸与压缩变形）以及地表平面内的剪应变三类。
二、地表移动变形监测与数据分析的基本理论（一）监测方案1．观测站设计时必须具备以下资料:(1) 设站地区的井上对照图,以便确定观测地区井下开采和地面位置的关系.图的比例尺一般为1：1000或2：1000。
(2) 设站地区的地质和水文地址资料，包括：地形地质图、地质柱状图、煤层赋存条件、覆岩物理力学性质、水文条件等。
(3) 开采工作面设计资料，包括：巷道布设、采煤方法、顶板管理方法、开采厚度、工作面推进速度、回采时间及周围开采情况。
(4) 观测地区井上下测量资料，主要是；控制点、导线点和水准点的坐标。
(5) 矿区已有的开采沉陷资料，如：移动角、最大下沉角、充分采动角、松散层移动角及其他有关参数。
若矿区尚无自己的沉陷参数时，可选用地质采矿条件相似矿区的参数进行设计。
2．观测站的布设形式根据设站目的，合理地选择观测站的布设形式是十分重要的，目前我国矿区大多数采用剖面线状观测站，在研究地表非主断面上任何点的移动时才设成网状观测站。
剖面线状的地表移动观测站测线布设形状如图1：图1 观测站的布置形式示意图观测站一般由两条观测线组成，一条沿煤层走向方向，一条沿倾斜方向，它们互相垂直并相交。
观测线布设形式主要考虑如下问题：（1）开采工作面尺寸是否达到充分采动；（2）目前工作面是否开采，开采工作面推进速度，测线设置的测点位置在设置前不应采动；（3）根据设站目的确定观测线的长度和条数；（4）设站区地面地貌和地物情况；如图2：图2地面移动观测站示意图3．地表移动观测站的观测工作表移动观测站,无论是短期观测站还是长期观测站均观测观测线上各测点在时间和空间上的位置变化。
不同开采顺序引起山区地表移动规律的研究200606.29
不同开采方向引起山区地表移动规律的研究摘要:采动影响下的山区地表移动规律与平地动规律有很大的区别。
山区地表移动除了一般的地表移动形式以外，还有可能伴随山体的滑移，甚至引起山体滑坡灾害的发生。
有关研究表明，不同的开采方向对控制山区地表移动量具有显著的效果。
就此，本文运用非线性大变形问题有限差分法(FLAC3D),对铜川地区某矿在不同开采顺序条件下所引起的岩体移动和地表沉陷进行了数值模拟分析,总结出了在不同开采方向情况下山区地表岩体移动的基本特征和地表沉陷的相关参数，所得结论对其他矿的开采具有一定的指导意义。
关键词:数值模拟;FLAC3D;开采方向;地表移动变形0前言进入21世纪，环境问题已经成为人类面临的最为严重的难题之一，如何保护环境，如何最大程度地降低对环境的破坏对人类的发展具有重要的意义。
采矿工业的发展带来了开采损害问题，这涉及开采对地下、地表建筑物的损害；开采对矿产资源、水资源、土地资源的损害；开采引起山体滑坡、地质灾害等损害问题。
其中，开采引起地表沉陷、地表变形是最为严重的问题之一。
尤其是在复杂地质条件下，地表移动变形的正常规律被掩盖，表现出特殊的规律性。
这方面的理论研究还很不够，是采动损害领域研究中的难题[1]。
其中，采动影响下的山区地表移动规律具有其自身的特点，与平地的移动规律有很大的区别。
山区地表移动除了一般的地表移动形式以外，还可能伴随山体的滑移，甚至引起山体滑坡灾害的发生，给国家带来巨大的损失。
在山区地表条件下，开采引起地表的水平位移值不但与岩层的岩性有关，而且与地表的坡度的大小及开采方向有关。
本文运用非线性大变形问题有限差分法(FLAC3D),模拟了在山区地表条件下，不同开采方向对地表移动变形的影响。
1研究区域概况本文所选的研究区域位于铜川矿区的东坡矿东南约2km处。
该区域地貌复杂，梁峁高耸，沟谷深切，地表平均坡度15°左右，最大坡度达30°以上，比高达90m。
复杂地质体下开采矿体引发地表移动变形致灾的危险性预测分析
复杂地质体下开采矿体引发地表移动变形致灾的危险性预测分析本文通过对矿体开采地质条件分析，概括总结了矿区地表移动变形的影响因素，针对不同的地表破坏形式，结合地面塌陷变形的定量化计算方法，对复杂地质体条件下采空区引发的地质灾害进行预测分析，估算采空区移动盆地影响范围内地表移动变形量，预测结果对于矿区的安全生产具有一定的指导意义。
标签：覆岩移动地面塌陷地质灾害危险性预测0前言矿区采矿工程引发的地表移动变形是矿区工程活动存在的主要工程地质问题，特别是复杂地质体下开采矿体引发的地质灾害对矿区地表稳定性影响日趋严重。
本文正是基于某煤矿区工程开采技术现状与环境地质条件来对复杂地质体下开采活动引发地表移动变形进行预测分析。
1矿区地质环境条件1.1地质条件该矿区地处场地地貌类型为冲洪积平原地带，局部地形稍有起伏，地形地貌较为简单，地表上部为褐色黄土、砂砾层覆盖，矿井揭露地层由老至新主要为：奥陶系马家沟组，石炭系本溪组，二叠系山西组，二叠系石盒子组，侏罗系三台组，古近系官庄组。
区域内岩浆活动剧烈，分布主要受构造控制。
中生代晚期活动最强烈，第三纪以来也有活动，多以断裂形式出现。
1.2水文地质条件矿区地下水按赋存介质类型可分为松散岩类孔隙潜水、碎屑岩裂隙水以及岩溶水。
孔隙潜水主要分布在第四系覆盖层内，岩性主要由黏性土、中砂等组成，埋藏浅，该含水层富水性强，循环条件好，直接接受大气降水补给，动水补给循环条件较好，平时地下水水位埋深季节变化幅度一般为2～3m，一般埋深在6.50～10.50m，平均8.47m。
裂隙水，埋藏较深，主要赋存于下伏基岩，为砂岩地层裂隙中，属非可溶岩组。
富水性差，水循环条件差，该层接受第四系潜水补给。
岩溶水主要赋存太原组和本溪组薄层石灰岩中，由于石灰岩层随着埋藏深度加大水头压力也相对增高。
2采空区地质及开采煤层概况该矿区内矿井可采煤层为第2、4、7、9、15、19煤层，共6层，目前矿区主要开采2、4、7、15煤层，估算深度为标高-300～-500m，采煤方法采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。
再谈开采影响下的山区地表移动规律与变形预计
再谈开采影响下的山区地表移动规律与变形预计孔祥生(太原理工大学,太原,030024)【摘 要】本文在分析现有山区地表移动规律和变形预计入手,根据采深与影响半径和水平移动系数构成的函数关系进行山区地表移动与变形的预计,给出了具体预计公式,并利用实例进行了验证,得出了山区地表移动与变形规律。
【关键词】开采影响 地表移动 变形预计 开采沉陷的研究始于欧洲一些采煤较早的国家,但因这些国家的煤田大多位于平原或丘陵地带,所以其沉陷预计公式的建立都是以平地为基础的。
到本世纪八十年代末,美国和英国的学者开始注意到了山区问题,但尚未发表系统的研究成果。
我国有三分之一的煤矿位于山区,从五十年代起就建立了较多的地表移动观测站,系统的研究成果的出现是始于八十年代初。
目前,用于山区地表移动与变形预计的方法主要有三种。
1、山区概率积分法:颜荣贵教授根据影响半径r(x,y,z)=(Ho-f(x,y))/tgb随点的位置的变化而变化,并依据直线传播原理,以平地概率积分法为基础,推导出山区地表移动与变形预计公式。
以平面问题中半无限开采条件下沉和水平移动公式为例得出预计公式如下:W=(x,z)=W m a x*[er f(c Xr(x,z))+1],U(x,z)=U max*exp[-c X2r2(X,Z)]r(x,z)=R o-tga*x/tgb式中a为地表点与坐标原点联线与水平面的夹角式中tgb为主要影响角正切式中R o为坐标原点处地表点的主要影响半径其它开采条件下的移动与变形预计公式,可按与平地概率积分法相同的方法求出,本文略去。
2、采动应力应变分析法:刘广容教授从力学的角度研究表土层滑移问题,根据表土层采动受力的弹塑性性质,导出了山区地表附加移动与变形预计的计算公式,其原理如图f ig.1 将等厚表土采动影响部分划分为若干块段,块段Ai 在采动下滑力Si 的作用下沿下坡方向发生的压缩水平变形可表示为:X o j =[∑n i =j +1W i tg h l i-1+l i 2-∑j -1i=1W i tg h l i-1+l i 2]K 5r 由X o j 即可计算附加水平和下沉移动分量: △u j =X o j l j △W j =△u j tgh k ——为山区地表移动系数 h ——为地表倾角 r ——为主要影响半径将滑动附加移动变形值与以平地预计法求得的相应移动变形值取代数和,便可求出山区地表移动变形预计值。
煤矿地表移动与变形规律研究报告课件
56 4
3907000
3907500
3908000
3908500
3909000
dy2009/02/19 dy2009/7/1 dy2009/10/16 dy2010/3/25 dy2010/11/1 测点
12
CL线实测南北方向（沿走向）水平移动曲线图
④ 采区中部倾向观测线-AF线
AF线是位于1302s、1303s、1304s与1305s工 作面走向方向中央上方的全盆地倾向观测线，由 观测成果可知，实测最大下沉点为A18号点，最 大下沉值为520mm；
13
AF线实测下沉曲线图
实测东西方向最大水平移动点为A06号点，最大水 平移动值为291mm；东西方向最大倾斜 1.85mm/m；东西方向最大拉伸变形1.19mm/m， 最大压缩变形-1.68mm/m。
300
200
100
0
49
397000
48
397426004544-144
43 41 40 39
50 0
3907400
-50 -100 -150
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E0 E1 E3 E4 E5E6 E8 E9 E10 E11
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E14 E15 E16 E17
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E线实测下沉曲线图
w2009/2/19
w2009/3/9
w2009/3/23
w2009/4/8
w2009/4/22
w2009/5/13
w2009/5/25
03-采动影响区房屋损害地表移动变形临界值研究-煤矿开采2017年第4期
Study of Surface Movement Deformation Critical Value of House Damage in Mining Influence Area
刊 j.n 形值对于建筑物下安全采煤具有关键性作用。
1. 1 我国建筑物破坏等级与地表移动变形关系
此外，河南鹤壁与焦作、江苏徐州、山西阳泉 等多个矿 区［5］， 也 建 立 了 适 合 本 矿 区 的 建 筑 物 破
a 在我国煤矿区，村民房屋结构大多数为砖混或 坏等级与地表移动变形对应关系。
期 c 砖木结构，少数房屋为窑洞、彩钢、木竹排架或土 1. 2 国外建筑物破坏等级与地表移动变形关系
坏。国外于 15 世纪就已涉及建筑物下采煤工作， 我国建筑物下采煤的研究试验工作始于 20 世纪 50 年代初，经过 60 余年的研究与实践，形成具有中 国特色的建筑物下采煤成果： 建筑物下采煤的主要 方法有全柱开采、条带开采、房柱式开采、协调开 采、限厚 开 采、充 填 开 采、离 层 区 注 浆 开 采［2］、 留设不规则煤柱开采等。
a 坯结构，且大多为平房、建筑尺寸小于 20m。评定
不同国家因建筑物本身特性不同，其临界移动
炭 in 标准与地表移动变形值往往采用 《建筑物、水体、 变形值也不尽相同，表 1 列出了一些国家建筑物的
铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》［3］中的 允许变形值。由该表可知，对于地表水平变形对建
煤 h 建筑物破坏等级划分，并按照建筑物损坏程度不 筑物的损坏等级情况，中国没有就地表水平压缩变
煤矿开采地表移动变形观测与分析
煤矿开采地表移动变形观测与分析李扬5刘威5鲁坤4（2陕西煤田地质勘查研究院有限公司，陕西西安710021；2.中煤航测遥感集团有限公司，陕西西安710169）摘 要：因开采导致的地表沉陷问题日益严重，对矿区地表村庄、道路和铁路等的安全运行都构成了严重的威胁。
为了最大程度保护煤炭开采区地表地物不受地表沉陷的损害，开展了地表移动变 形观测和规律分析。
结合彬长矿区某煤矿开采工作面的现场实地条件，对地表移动变形观测线的布 设、测量方法、观测数据处理、变形参数算法及移动变形规律等方面进行了详细的阐述和分析。
分析认为，地裂缝是最明显和易于发现的变形形式，坡度较大的地表移动具有向采空区和山坡下偏移的双 向性，且变形在冲积层层厚大，其下岩层层厚小。
深入、持续的进行观测，并总结归纳出煤矿实际的开采沉陷规律，可以为保障煤矿安全高效地进行“三下”采煤提供科学的依据。
关键词:地下开采；工作面；地表移动；变形观测 中图分类号:TD375文献标志码：B文章编号：1671-749X （2222）26-0266-250引言煤炭资源作为我国基础能源之一，在国家经济收稿日期：2227-25-36作者简介:李 扬（987—），男,陕西蒲城人,2712年毕业于西安科 技大学测绘工程专业，注册测绘师,工程师,现从事煤田地质测绘、工 程测量等测绘地理信息相关工作。
Obseavation and analysie of serface movementand deformation in ceai mining areaLI Yang 1 , LIN Wei 1 , LU Kun 7(1. Shaanxi Cooi Geology Iovestigatioo Research Institute Co.^Ld.3i ' a 710071 , China ；7, Chinn Cooi Aerini PhotogrnmmetTc ang Remote Sensing Co.^Ld.^Xn nn 710199 ,Chnn)Abstract :The surface suPsiUexce causef by coal mining is becoming more and more seOops,which poses a seOops threat tothe s/ety of surface viUa/es , roa/s and railways. In order to protect the surface structures and buildings of coat mining area from the Uama/e of surface suPsiUexce ； the surface move m eet and UeformaPop oPserratiop and law analysis were carrief opt. Combinef with the field conditiops of a coat mining face in Binchang mining area , the oPserraPop line layopt , measure- mext methoP , oPservaPon data processing , deformation parameter calchlaPon and movemext Ueformation law of surface move- mext and deformation are analyzef- The analysis shows that /ropnd fissure is the most oPviops and easy to find deformationform. The surface movemext with laraef slope has 01(:1X600/0 mi/raPon to /ob and hiUside,and the deformation is laraef in abuvium and smaller in befmeh. Thropph continuops observatiop ,the actu/i mining suPsiUexce law in coat mine is summa- rizef , which can provide a sciextific Oasis for exsuring the sbety and eUiciexcy of " three imder" coat mining.Key worat : u/dervrob/d mining ； working face ； surface movemext , deformabon obsemaPop和社会发展进程中长期占据着不可或缺、举足轻重 的地位。
煤矿开采地表沉降与岩石移动规律的观测研究
煤矿开采地表沉降与岩石移动规律的观测研究发布时间：2022-07-24T05:54:30.781Z 来源：《工程管理前沿》2022年第3月5期作者：陈亮[导读] 本文从煤矿开采对地表移动的观测、对岩层移动钻孔的观测陈亮（淮北矿业股份有限公司临涣煤矿，安徽淮北 235136）摘要：本文从煤矿开采对地表移动的观测、对岩层移动钻孔的观测、地表和岩层变形预计参数的确定，以及综合观测运用实例等几方面的分析，进而可确定开采工作面地面沉陷量和岩移的规律等参数。
又可进一步为本矿开采地面塌陷沉降和岩石移动规律提供参考数据，并为全面合理、安全开采和地面沉陷建筑物保护奠定基础。
关键词：煤矿开采；地表沉陷；岩层移动；观测研究引言：煤矿开采期间，由于挖掘与采出破坏了周围岩体内部的原始应力平衡，致使岩层产生移动、变形和破坏。
随着大面积的不断开采，进而造成地表出现沉陷。
为实时测量沉陷情况，可在回采工作面上建立地表岩层移动观测站，通过收集实测所得的各类数据，根据原有的矿井地质资料再经科学系统的研究分析，进而可以确定岩层与地表变形的预计参数，以便为地面建筑物的保护和井下生产提供可靠的技术数据。
1.对地表移动的观测对于地表移动的观测，可以先设置观测站，再开展观测工作与资料的整理。
①设置地表观测站：这分三种：回采单一工作面、回采多个工作面和网状观测站。
②观测工作：在观测站设置10d后，就可开展具体观测工作。
一是连接观测。
根据地面控制网和观测站具体位置情况，并按照《规程》对近井点的测量要求，可用敷设经纬仪导线的方法进行。
测定观测线一个控制点的平面坐标与高程，其余的控制点则按5s导线侧角方法侧角和观测线边长丈量的结果求得。
二是全面测量。
内容有各测点的水准测量、测点间距离的丈量和测点偏离观测线的支距测量。
在测量过程中，要进行多次的全面测量，间隔时间可参照下式计算得出。
另外，要在地表移动前和稳定后分别进行两次全面测量。
三是巡视测量。
为确定地表移动与稳定的时间，要进行局部水准测量。
煤层开采地表移动与变形规律研究分析
煤层开采地表移动与变形规律研究分析发布时间：2023-01-10T03:47:21.244Z 来源：《中国建设信息化》2022年第16期8月作者：李顺万[导读] 为了确保国家高铁建设和运营安全，同时也对提高煤炭资源回收率、增加可采储量李顺万斌郎煤矿，四川达州 635000摘要：为了确保国家高铁建设和运营安全，同时也对提高煤炭资源回收率、增加可采储量、延长矿井服务年限、合理留设保护煤柱提供科学依据，必须开展煤层采动影响下地表移动与变形规律研究分析。
关键词：煤层开采、地表移动与变形规律、保护煤柱、移动角值引言西(西安)渝(重庆)高铁是全国高速铁路客运通道“八纵八横”中“八纵”之一“包头至海口客运专线”的重要组成部分，高铁设计线路贯穿达州市境内，以南至北从斌郎煤矿井田边界以西约770m处通过，线路全长约660km，速度目标值350km/h，该线路是我国重要的南北向综合运输通道。
为确保铁路建设和运营安全，斌郎煤矿急需开展采动影响下地表移动与变形规律研究分析。
1研究目的获得真实的地表移动变形数据，为确保西渝高铁建设和运营安全提供基础数据；获得可靠的地表岩移参数：包括各种角值参数（移动角、边界角等）；为更好的指导“三下”压煤开采和保证生产接续提供技术依据。
2 矿井概况2.1斌郎煤矿基本情况斌郎煤矿允许开采外连、内连，开采标高为+450m～-200m，南北长7.0km，东西平均宽1.8km，面积13.7111km2。
矿井开拓方式为斜井开拓，分东西两翼开采，开采水平划分为+200m、±0 m、-200m三个开采水平。
2.2自然地貌斌郎煤矿位于川东褶皱带中山背斜北段，属构造剥蚀成因的中、低山地貌单元，地貌与构造形态基本吻合，主体山脉走向与中山背斜构造线展布方向基本一致，即呈北北东—南南西向展布，中山背斜轴部较高，两翼较低，整体地形特征表现为向背斜东、西两翼方向倾斜，次级岭谷相间的顺向斜坡，坡度东缓西陡，自然坡角一般10°～42°，局部略陡，达50°～60°，山脊一般标高600～700m，最低点一般标高200~300m。
D—InSAR监测煤矿区采动地表移动变形规律研究
凭借其宏观性 、 周期性 、 信 息量大 、 高精度 等特点 ， 具 有
其它监测技术无法 比拟的优势 ， 已在环境变 化监测和军
到求 解 的地 表 形 变 信 息 。其 几 何 关 系如 图 １所 示 ，
地表 形变 公式 表示 为
Ｄ—Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ监测 煤 矿 区采 动地 表 移 动变 形规 律 研 究 术
张学东 ， 肖斌 ， 李金 平 ， 侯妙乐
（ １ ． 北京 建筑 大学测绘 与城 市空 间信 息学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ；
２ ． 现 代城 市测 绘 国 家测 绘地 理信 息局 重点 实验 室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ；
持每年也需要消耗大量 的人 力财力 。因此 ， 迫 切需 要应用遥感遥测新技术 进行矿 区沉陷监测 Ｊ 。２ ０世 纪
线距离较短 ， 利用差 分的方法 ， 可 以消 除两个天线 接 收 信号 中的共 同误 差 ， 如 卫星轨 道误 差 、 大 气影 响等 。Ｄ
—
Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ可 以分为二轨差分法 和三轨差分法 ， 由于三轨
３ ． 江西核 工 业测绘 院 ， 南昌 ３ ３ ０ ０ ３ ８ ； ４ ．云 南师 范 大学旅 游与地 理科 学学院 ， 昆明
６ ５ ０ ５ ０ ０ ）
摘要 ： 煤炭 开 采引起 的地 表沉 陷 灾害对矿 区资 源和 生 态环境 造 成 了严重 的破 坏 ， 为 了研 究其 采动 地
表 移 动 变形规 律 ， 论 文 以荆 各 庄 矿 为 实验 区， 采用２ ０ ０ ４年 ｌ １月 至 ２ ０ ０ ６年 ３ 月 的 ７景 Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ Ｓ Ａ Ｔ Ａ Ｓ Ａ Ｒ影像 ， 利 用 两轨 差分 Ｄ—Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ方 法提 取 了研 究 区的动 态 下沉 曲线和 下沉速 度 等值 线 ， 分析 了 荆各 庄矿 区的采动 地表 移动 变形情 况。研 究表 明 ： 荆 各庄 矿 区在 ２ ０ ０ ４ １ １ ２ １—２ ０ ０ ５ ０ ４ １ ０时段 累积 最
探析煤矿井工开采引起地表变形问题
探析煤矿井工开采引起地表变形问题摘要：本文着重分析了煤矿井工开采过程中产生的地表变形问题，针对实际问题提出了相应的优化策略，既能保证开采的效率，又能保护环境，以及降低采煤过程中出现的环境问题，从而达到防治环境污染的目的，以此来提高煤炭开采的效率和质量。
关键词：煤矿；开采；地表变形在矿井生产中，各种因素都会导致地表变形的产生，从而提高矿井的安全风险，因此必须对地表变形进行实时动态监测，并采取相应的措施，减少地表变形的发生。
本文通过一家煤矿的实例，对煤矿井工开采所引发的地表变形问题进行了剖析与探讨，从而保证了矿井的正常生产。
1煤矿井工开采引起地表变形的形式分类井工开采产生的地表变形指的是由于开采而引起的地面沉降、地面裂缝、地面塌陷等地质灾害。
从定义上讲，它主要分为三类。
1.1地面沉降地面沉降的原因地表塌陷，形成了一个碟形的凹陷。
地面沉降会对建筑物、生活设施等产生危害，如生活场所出现积水、海水倒灌等。
1.2地面塌陷地面塌陷是指洞室、巷道等区域的地面突然崩塌，导致地面下沉、开裂。
由于地表塌方所引起的地表变形，其变形量相对较大，且发生的时间比较短，难以预测。
而且，一旦发生塌方，会引起地面建筑物的破坏，严重时会引起公路、桥梁等交通要道的破坏，严重时会危及人身和财产的安全。
1.3地裂缝(1)首先是在煤矿采掘区边缘拉伸区内的永久裂缝，这些裂缝一般平行于矿井采掘区的边界，总体上，它的宽和深度相对较深。
在这样的情况下，有三种情况会发生，一是在邻近的工作面上进行采矿，二是利用人工来填充裂缝，三是自然现象，但需要很长一段时间。
(2)二是动力断裂，由于受矿井工作面的驱使，在工作面前方方向上处于动态张拉区，常出现动态裂缝。
动态裂缝呈弓形分布，与永久裂缝的宽度、深度相比，其宽度和深度较短，与采掘工作面大致平行，但与采掘工作面的推进方向垂直。
为了使动态裂缝重新闭合，必须在采场持续的作用下，将动态张拉带改为动态压缩带，这样才能使动态裂缝闭合[1]。
晋华宫煤矿地表移动变形规律研究
晋华宫煤矿地表移动变形规律研究[摘要]晋华宫煤矿煤层平均埋深500m，平均煤厚26m，采用分层综采放顶煤开采方法，工作面宽度为120m，分层采放高13m。
随着后续工作面的开采地表移动变形将明显增大，本文通过对晋华宫煤矿开采地表移动规律进行研究，确定工作面开采对地表建筑物的影响范围和影响程度，同时对地表构筑物提出保护对策。
[关键词]综采；工作面；地表移动；分析；中图分类号：F224-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0259-01前言由于煤炭资源的过量开采，矿区环境支离破碎，矿震、滑坡、泥石流等次生地质灾害随时有可能发生。
并且由于开采引起地下水破坏，地表建筑物损毁也日益增多。
为了实现可持续发展，建立采煤与环境友好型的开采机制，如何安全、高效、环保的采出煤炭资源，同时实现矿区的绿色恢复成为重大的社会民生问题。
因此深入矿区，调查矿区开采情况，积极观测，掌握矿区地表移动规律，科学指导实际开采，保护矿区的环境及人员安全，将为当地经济建设，和社会稳定做出巨大贡献。
1 地表移动变形观测由于工作面开采，地表房屋来不及搬迁，因此需在地表设置观测站，对晋华宫煤矿地表移动下沉情况进行观测。
由于工作面开采周期较长，达到2年。
需同一采区地质条件、覆岩岩性基本一致，因此后续工作面开采布置走向观测线时可参考已采工作面的布置，倾向测线布置可按照现有布测方式，东西双向延伸即可。
走向观测线应根据最大下沉角θ确定其位置，距回风顺槽的水平距离Dz可由下式计算：Dz=D1/2+H0?ctgθ=59+500×ctg（90°-kα）=85.2m由于D3=2438m≥1.4H0+59=759m，走向属于超充分采动。
因此，本次走向观测线设计为半条走向观测线。
北端以郭家庄北部为界，停采线外侧测线最小长度L外由下式计算：L外=（H0-h冲）?ctg（δ-Δδ）+h冲?ctgψ=（500-0）×ctg（65°-20°）+0×ctg45°=500（m）受地形限制，南端起点布置在北?I河北岸，并设控制点2个。
矿区采动诱发地表变形
⑴评估区地表移动变形预测采用倾斜长壁、走向长壁为主的采煤方法，顶板管理采用全部垮落法，设计工作面长度150—260m ，推井长度1800—2800m ，属充分采动。
国内外采矿经验认为，当煤层采深采厚比小于30时，煤采出一定面积后，会引起岩层移动并波及到地表，其地表沉陷和变形在空间上和时间上都有明显的不连续特征，地表变形剧烈，煤矿采空区上方会形成较大的裂缝或塌陷坑。
当采深采厚比介于30—100之间，地层中没有较大地质破坏情况下，煤采出一定面积后，会引起岩层移动并波及到地表，其地表沉陷和变形在空间上和时间上都有明显的连续性和一定的分布规律，常表现为地表移动盆地。
上组煤层埋深及采深采厚比特征见下表。
表3—4 上组煤采深采厚比特征表采深采厚比特征表明，当上组煤层联合采出后，将会引起岩层移动并波及到地表，局部地段地表变形剧烈，煤矿采空区上方会形成较大的裂缝或塌陷坑。
为定量评估开采上组煤层后地表变形特征，下面依据国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（以下简称《规程》）中的经验公式，对煤层开采后地表最大移动、变形和倾斜值进行计算。
采用公式如下：地表移动与变形极值计算：最大下沉值：Wmax=Mqcos α 最大曲率值：Kmax=±1.52 2maxr W 最大倾斜值：Imax=rW max最大水平移动值：Umax=b Wmax 最大水平变形值：εmax=±1.52brW max式中：q—下沉系数M—煤层采空区厚度（m）r—主要影响半径，其值为采深与影响角正切值tgβ之比α—煤层倾角b—水平移动系数本矿无实测的地表移动变形基本参数数据，本次评估中煤层厚度、埋深采用《煤矿资源储量核实报告》中的数据，其它参数根据根据覆岩性质及顶板单向抗压强度在《规程》P222附表5-3中选择经验参数。
根据《选煤厂改扩建可行性研究报告（修改）》，在方案适用期内，开采北一采区（5#）、北二采区（2#煤）和北三采区（3#+4#）。
大采深条件下采煤活动引起的覆岩移动变形及破坏规律研究
对未来发展趋势预测
随着科技的进步和煤炭行业的不 断发展，对大采深条件下采煤活 动引起的覆岩移动变形破坏规律 的研究将更加深入和全面。
未来可能会涌现出更多先进的监 测技术和数值模拟方法，为相关 领域的研究提供更加有力的支持 。
同时，随着环保意识的不断提高 和可持续发展理念的深入人心， 煤炭开采将更加注重环境保护和 资源利用效率的提升，这也将对 覆岩移动变形破坏规律的研究提 出更高的要求和挑战。
包括工作面位置、地质条件、煤层赋存情况 等。
覆岩移动变形观测
布置观测站，采用仪器对覆岩移动变形进行 实时监测。
效果评价指标体系建立
安全性指标
包括顶板冒落、煤壁片帮、支架稳定性等。
生产性指标
包括采煤机割煤速度、工作面推进度、煤炭采出率 等。
经济性指标
包括吨煤成本、设备维护费用、人工费用等 。
效果评价方法及实施步骤
3
后续研究方向
根据研究现状和存在问题，提出后续研究方向和 重点。
07
结论与展望
主要研究结论总结
01
大采深条件下采煤活动会引起覆岩产生显著的移动 、变形和破坏。
02
覆岩移动变形破坏规律受地质条件、开采技术、支 护方式等多种因素影响。
03
通过现场监测、数值模拟等手段，可以有效分析覆 岩移动变形破坏的过程和机制。
边界元法
将问题域边界离散化为边 界单元，通过求解边界积 分方程得到域内任意点的 解。
数值模拟方案设计及实施
模型建立
根据实际地质条件和采煤工作面参数，建立 三维数值模型。
边界条件设置
考虑采动影响范围、地质构造等因素，设置 合理的边界条件。
材料参数选取
根据岩石力学实验结果，选取合适的岩石物 理力学参数。
煤矿井工开采引起地表变形问题探究
煤矿井工儿釆丨起地表变形间题探究□陈晓奇山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西太原 〇3_摘要：“绿水青山就是金山银山”，资源问题以及环境问题是目前全世界人类共同面临的课题。
随着煤炭资源开发规模的逐渐扩大及煤炭资源利用的日益深入，人们固然提升了经济水平并带动了相关就业，但生态环境问题也随之而来。
由于开采形式的不尽合理，过程中不重视生态环境保护，导致煤矿所在区域出现地表变形、下沉等一系列问题，关键词：煤矿井工；开采；地表变形问题1煤矿井工开采引起地表变形的形式分类井工开采产生的地表变形是指采矿过程中引起的地面 沉降、地裂缝和地面塌陷等以地面垂直和水平变形破坏为 主的地质灾害m。
根据定义，其主要分为以下三种类型：1.1地面沉降地面沉降主要是由于地下空间缺失导致土地下沉，使 地面出现碟状洼地。
地面沉降能够对建筑物、生活生产 设施等造成损害，例如：生活区域产生积水，海水倒灌等问题。
1.2地面塌陷地面塌陷主要是指人员所在的洞室、巷道位H的土地 失去其原有的稳定性而突然之间塌陷掉落，出现地面下沉、开裂等现象。
地面塌陷造成的地表变形，其速度相对较快、变形量较大，而且事发较为突然，很难在，故发生之间进 行预判，此外，地面塌陷一旦发生，将导致地面上的建筑 物损坏，严重时发生倒塌，公路、桥梁等交通通道损害.甚至威胁着人们的生命安全，造成人员伤1':的后果。
1.3地裂缝地裂缝主要可以分成两个方面：（1)第一方面是永久 性的裂缝，这种裂缝带处于煤矿开采区域的边沿拉抻K域, 裂缝通常与煤矿开采区域的界限相平行.总的来看，其宽 度相对较宽、深度相对很深。
这种情况下的地面裂缝.往往在以下三种情况下有可能再次重新合拢，一是在其紧紧 相邻工作面进行煤矿开采，二是使用人工对裂缝进行充填, 三是在天然作用的情况下，但是此种情况时间相对漫长。
(2)第二方面是动态的裂缝，在煤矿开采工作面的推动下, 动态裂缝往往发生在煤矿开采工作面前面方位地处于动态 的拉伸区域。
煤矿开采引起地表移动变形的现场观测
煤矿开采引起地表移动变形的现场观测孙鹏飞【摘要】煤炭开采引起的地表移动变形一直困扰着矿区的经济可持续发展和环境保护.以潞安矿区某矿回采工作面为例,通过建立地表岩移观测站进行现场实测,并通过对实测数据进行统计整理和分析得出:试验工作面开采影响期间,地表移动变形规律符合煤矿开采引起地表移动变形的一般规律;同时计算出开采影响期间不同时间段内的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值.统计分析结果为该矿井已规划开采区域的地表移动变形预计提供基础资料,为煤炭开采的工程设计和矿井施工提供理论依据,同时对"三下"采煤具有一定的指导意义.【期刊名称】《山西煤炭》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】4页(P5-8)【关键词】煤矿开采;地表移动变形;现场观测【作者】孙鹏飞【作者单位】山西潞安集团温庄煤矿 ,山西长治046103【正文语种】中文【中图分类】TD823.6煤炭资源作为我国的主要能源,占一次能源构成的60%左右。
由于煤炭资源的开采,势必会引起地表移动和变形,进而造成水土流失、地表沉陷、山体滑坡、水源破坏和污染等一系列矿山环境问题。
长期以来,煤炭开采引起的地表移动变形一直困扰着矿区的经济可持续发展和环境保护。
为了确保煤炭开采形成采空区后,不至于造成大的安全事故和环境问题,对地表移动变形进行现场观测和掌握其规律是非常必要的[1-5]。
以潞安矿区某矿回采工作面为例,通过建立地表岩移观测站进行现场观测,为研究该矿的地表岩移规律提供实测资料。
1 工作面概况试验工作面位于该矿井的中南部,上覆岩层由砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩及表土层组成;其中表土层厚度为132m,地表的地势平坦,以耕地为主,地面标高+940 m～+945 m。
该工作面开采煤层为3号煤层,沿煤层走向布置,周围均为未采动影响区域。
试验工作面为本采区首采工作面,工作面开切眼长度为300 m,推进长度为1 200 m,煤层平均厚度为6.17 m,倾角为0°～5°,开采深度为320 m,工作面生产期间,平均推进速度为3.66 m/d,采煤方法采用走向长壁综采放顶煤方法,顶板管理采用全部垮落法。
采动区建筑物移动变形与地表移动变形关系研究
采动区建筑物移动变形与地表移动变形关系研究发表时间：2018-09-12T16:51:49.900Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：刘治国[导读] 摘要：矿山开采导致地表移动变形，从而使位于采动区的建筑物损害，建筑物移动变形与地表移动变形关系是采动区建筑物损害评定及抗变形设计的基础，对此进行研究具有重要的理论与实际意义。
山西华润煤业有限公司山西省太原市 030012摘要：矿山开采导致地表移动变形，从而使位于采动区的建筑物损害，建筑物移动变形与地表移动变形关系是采动区建筑物损害评定及抗变形设计的基础，对此进行研究具有重要的理论与实际意义。
本文通过现场实测及对实测资料的分析，研究了不同类型建筑物位于工作面不同位置时，建筑物下沉、倾斜、曲率、水平变形与相应的地表移动变形的关系，获得了其变化规律，分析了不同区域建筑物应采取不同的抗变形措施，这一研究为采动区建筑物保护和设计提供了基础。
关键词：拉伸变形区，压缩变形区，井下开采1建筑物观测站概况研究区的建筑物为位于国内某矿的超长工作面上方，选择一幢村学校和一幢民房，村学校两层楼房，建筑尺寸为58m×8m×6m，建筑质量一般；民房为平房，建筑尺寸为16m×8m×3.5m，建筑质量一般。
学校、民房均为砖石结构建筑物。
为研究建筑物移动变形破坏与地表移动变形的关系，分别在建筑物和对应地表设置观测点，根据这些观测点观测不同时间建筑物移动变形与地表移动变形，从而研究建筑物移动变形与地表移动变形的关系，下面的分析基于该方法进行的。
2建筑物变形与地表变形关系在地下开采的影响下，地表的移动和变形取决于地表各点在时间-空间上与回采工作面相对位置关系。
建筑物的变形是由于采空区上方及其周围地表产生的移动与变形作用于建筑物的基础，导致建筑物受到附加应力而产生的。
在采动过程中地表产生各种变形（下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形），建筑物亦将受到这些变形的影响。
采动影响下岩体破坏运移的动态特征研究
ｍｅｎｔｓｗｉｌｌｂｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙ—ｂａｓｅｄａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ—ｉｎｄｕｃｅｄｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ—ｒｅｌｅｖａｎｔｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ．ｍｒｄｓｓｔｒｅｓｓｔｏｌｅｒａｎｃｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｇｅｎｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｃｏｍｍｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｆｆｅｃｔｍａｔｅｒｎａｌｅｆｆｅｃｔＫｅｙ采动影响下岩体破坏运移的动态特征研究’王永红施龙青尹增德陆泓颜世杰黄福昌王宗胜（山东矿业学院）（龙口矿务局）（兖州矿务局）摘要由于安全开采及地面沉陷的岩体控制等工程而导致了对岩体采动破坏动态特征的研究，这是岩体强度特征研究的一个新方面。
文中讨论了岩体破坏的初始强度条件，水一岩相互作用对其强度特征的影响；分析了岩体节理扩展和演化的损伤机理，探讨了岩体采动破坏动态规律的现场探测试验。
关键词采动岩体破坏动态特征探测１前言对岩体强度特征及其破坏形式的研究一直是岩石力学与地下开采等学科研究的热点，其中原场岩体破坏特征及其强度确定是目前这一领域最困难的问题之一“３。
但由于岩体结构和工程的复杂性，使得这一研究进展缓慢，且长期处于静态研究范畴。
新近，Ｅ．Ｈｏｅｋ和Ｅ．Ｔ．Ｂｒｏｗｎ等人对这一问题的探索把这一研究提高到一个新水平，并提供了新思路。
３。
但随着对水体下安全开采的进一步要求，还有地面变形及开采沉陷控制等一系列问题的出现。
，尤其是矿山岩体采动影响与工程学的深入发展“’，使得对采动影响下岩体破坏特征的研究，由原来静态认识转向其动态规律的研究；从原来只注意“顶三带”的特征和范围，转向对其时空上运移规律和发育演化过程等的研究；从原来以唯象学为基础，即用大量统计资料进行经验决策，转向对其深入阐明内在破坏机理为基础，即运用现代数学和力学理论进行科学的研究。
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山区煤岩采动对地表移动和变形的影响研究姓名：学号：专业：年级：授课教师：山区煤岩采动对地表移动和变形的影响研究摘要：地下煤层部分被采出后，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，直至达到心的平衡。
随着工作面的推进，这一过程不断重复，导致地表产生移动和变形。
地表移动变形的过程十分复杂，它是许多地质采矿因素综合影响的结果，本文主要研究山区煤岩采动对地表移动和变形的影响。
关键词：煤岩采动；地表移动；变形；影响一、绪论我国有1 /3 的煤矿位于山区，由于山区的地形起伏、复杂，开采煤炭资源对地表产生的影响远大于平原地区，其中最突出的问题是开采地下煤炭资源使地表产生移动、变形和下沉，移动范围较难掌握，而且可能出现滑移甚至滑坡现象等。
最终导致地表建筑物、水体、公路铁路等受到影响。
而且会给煤炭企业带来巨大的经济赔偿负担同时也会影响到矿区乃至社会的稳定和可持续发展。
因此对山区煤岩采动对地表移动和变形的影响研究尤为重要。
二、开采引起的地表移动和破坏（一）地表移动的形式1.地表移动盆地当地下工作面开采达到一定距离后（约为采深的1/4～1/2时），开采影响到地表，受采动影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区大得多的沉陷区域，称为地表移动盆地，或称下沉盆地（Subsidence Basin）。
地表移动盆地的形成，改变了地表原有的形态，引起地表标高、水平位置发生了变化，对地表的建筑、道路、河流、铁路、生活环境等产生了影响[1]。
2．裂缝及台阶在地表移动盆地的外边缘区，地表可能会产生裂缝，裂缝的深度和宽度与有无松散层及其厚度有关。
松散层的塑性大，地表拉伸变形值超过6～10mm/m，才产生裂缝，松散层的塑性小，变形值超过2～3mm/m，即可产生裂缝。
一般地表裂缝与地下采空区不连通，到一定深度可能尖灭。
当松散层较薄时，地表的移动取决于基岩的移动特征，地表可能出现裂缝或台阶。
3．塌陷坑急倾斜煤层开采时，煤层露头处附近地表呈现出严重的非连续性破坏，往往会出现漏斗状的塌陷坑。
塌陷坑大致位于煤层露头的正上方或略偏离露头位置。
但是在某种特殊的地质采矿条件下也易产生塌陷坑。
比如，在采深很小、采厚很大时，由于采厚不一致，造成覆岩破坏高度不一致，地表也可能出现漏斗状塌陷坑。
在有含水层的松散层下采煤时，不适当地提高回采上限也会引起地表产生漏斗状的塌陷坑[2]。
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。
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。
（二）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采深的1/4～1/2时，开采影响波及到地表，引起地表下沉。
然后，随着工作面继续向前推进，采空区面积增大，地表的影响范围不断扩大，下沉值不断增加，下沉盆地也逐渐扩大。
如图2-1所示，当采空区达到一定程度时，最大下沉值将不再增加而形成一个平底的下沉盆地。
当工作面停止以后，地表的移动不会马上停止，要延续一段时间，然后才能稳定，形成最终的地表移动盆地，此时的盆地又称静态移动盆地[3]。
图2-1 地表移动盆地形成过程1、2、3、4—工作面推进的位置；W1、W2、W3、W4—相应工作面上方的地表移动盆地；W04—最终的静态移动盆（三）充分采动程度1．地表移动盆地的类型根据采动对地表影响的程度，一般将地表移动盆地划分为三种类型：（1）非充分采动下沉盆地当采空区尺寸小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时，地表任意点的下沉值均未达到该地质采矿条件下应有的最大值，这种采动称为非充分采动（Subcritical Mining），此时地表移动盆地称为非充分采动下沉盆地（Subcritical Subsidence Basin），形状为漏斗形。
工作面在一个方向（走向或倾向）达到临界开采尺寸，而另一个方向未达到临界开采时，也属非充分采动，此时的地表移动盆地为槽形。
（2）充分采动下沉盆地当地表移动盆地内只有一个点的下沉达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值的采动状态，称为充分采动（Critical Mining），又称临界开采。
此时地表移动盆地称为充分采动下沉盆地（Critical Subsidence Basin），形状为碗形。
现场实测表明，当采空区的长度和宽度均达到和超过1.2～1.4H0（H0为平均开采深度）时，地表达到充分采动。
（3）超充分采动下沉盆地当达到充分采动后，开采工作面的尺寸再继续扩大时，地表的影响范围相应扩大，但地表最大下沉值不再增加，地表移动盆地将出现平底。
地表有多个点的下沉值达到最大下沉值的采动情况，称为超充分采动（Supercritical Mining），此时地表移动盆地称为超充分采动下沉盆地（Supercritical Subsidence Basin），形状为盆形[4]。
2．充分采动角引入充分采动的概念主要是研究地表移动盆地的性质，充分采动程度常用充分采动角（常用ψ表示）来确定。
充分采动角（Angle of Full Subsidence）是指在充分采动条件下，在地表移动盆地的主断面上，移动盆地平底的边缘在地表水平线上的投影点和同侧采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角称为充分采动角，确定方法如图3-1所示。
下山方面的充分采动角以ψ1表示，上山方向的充分采动角以ψ2表示，走向方向的充分采动角以ψ3表示[5]。
图 3-1 地表移动盆地主断面（四）地表移动盆地主断面1．定义通常将地表移动盆地内通过地表最大下沉点所作的沿煤层走向和倾向的垂直断面称为地表移动盆地的主断面（Major Section of Subsidence Basin）。
沿走向的主断面称为走向主断面，沿倾向的主断面称为倾向主断面[6]。
从以上定义可看出，当非充分采动和刚达到充分采动时，沿走向和倾向分别只有一个主断面；当超充分采动时，地表有若干个最大下沉值，通过任意一个最大下沉值沿煤层走向或倾向的垂直断面，都可成为主断面，此时主断面有无数个；当走向达到充分采动，倾向未达到充分采动时，有无数个倾向主断面，只有一个走向主断面；当倾向达到充分采动，走向未达到充分采动时，有无数个走向主断面，只有一个倾向主断面。
2.地表移动盆地主断面的特征从主断面的定义可知，地表移动盆地主断面具有如下特征：（1）在主断面上地表移动盆地的范围最大；（2）在主断面上地表移动量最大；（3）在主断面上，不存在垂直于主断面方向的水平移动。
由于主断面的上述特征，在研究开采引起的地表移动和变形分布规律时，为简单起见，首先研究主断面上的地表移动和变形[7]。
3．最大下沉角最大下沉角（Angle of Maximum Subsidence）就是在倾斜主断面上，由采空区的中点和移动盆地最大下沉点在基岩面上投影点的连线与水平线之间沿煤层下山方向一侧的夹角，常用θ表示。
实测资料表明，最大下沉角θ与覆岩岩性和煤层倾角α有关，在倾斜或缓倾斜煤层条件下（α＜60°-70°），θ值随煤层倾角的增大而减小。
一般用下式表示：Θ=90°-kα式中 k—与岩性有关的系数；α—煤层倾角[8]。
(五）地表移动盆地的特征1.地表移动盆地的三个区域实测表明，地表移动盆地的范围远大于对应的采空区范围。
地表移动盆地的形状和位置取决于采空区的形状和煤层倾角。
在移动盆地内，各个部位移动和变形的大小不尽相同。
在采空区上方地表平坦，达到超充分采动，采动影响范围内没有大地质构造的条件下，最终形成的静态地表移动盆地可划分为三个区域：（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，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）移动盆地的内边缘区(又称压缩区域)移动盆地的内边缘区一般位于采空区边界附近到最大下沉点之间。
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。
（3）移动盆地的外边缘区(又称拉伸区域)移动盆地的外边缘区位于采空区边界到盆地边界之间。
地表下沉不均匀，地面移动向盆地中心方向倾斜，呈凸形，产生拉伸变形。
当拉伸变形超过一定数值后，地面将产生拉伸裂缝[9]。
三、盆地主断面内的地表移动和变形分析（一）下沉地表点的沉降叫下沉，是地表移动向量的垂直分量，用W表示。
它反映了一个点不同时间在垂直方向的变化量。
（二）水平移动地表下沉盆地中沿某一点水平方向的位移叫水平移动，用U表示。
（三）倾斜地表倾斜是指相邻两点在竖直方向的下沉差与其基本水平距离的比值，它反映了地表移动盆地沿某一方向的坡度。
（四）曲率曲率是相邻线段的倾斜差与水平距离的比值，它反映了观测线断面上的弯曲程度，通常用K表示。
（五）水平变形水平变形是指相邻两点的水平移动差与两点间水平距离的比值，它反映了单位长度的线段的拉伸或压缩，通常用ε表示[10]。
四、结论为了便于分析理解，本文以近水平煤层开采为例，说明岩层移动和破坏过程及应力状态的变化等，简要分析了山区煤岩采动对地表移动和变形的影响，说明了地表移动和变形的形式。
随着大量煤炭资源从地下采出，开采所引起的岩层与地表沉陷及其环境灾害问题日益突出，因此开采损害与保护是一项重要的技术。
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