5开采沉陷的预计

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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

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

开采沉陷形成机理及其预测方法
(二)地表移动盆地的特征 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 形状取决于采空区的形状和煤层倾角。移动盆地和采空区的相对位置取决于煤层 的倾角。 在移动盆地内,各个部位的移动和变形性质及大小不尽相同。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(见图 8):
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。

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述摘要:本文主要介绍了当前使用的开采沉陷预计方法(基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法)的原理、特点及应用情况,并简要介绍了开采沉陷预计的发展趋势,相信会对开采沉陷工作具有一定的帮助意义。

关键词:开采沉陷;预计方法;概率积分法;理论模拟法1 引言开采沉陷预计是矿山开采沉陷的核心内容之一,它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义[1]。

由于采矿引起的地面沉陷损坏地面建筑、公路、铁路等,不但给人民生活带来了威胁,而且破坏环境。

开采沉陷的预计,对建筑物和生态环境的保护有重要意义。

因此,有必要对开采沉陷预计方法进行探讨,以指导矿山的开采。

开采沉陷预计方法很多,按建立预计方法的途径可分可分为三类:基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法[2-4]。

2 开采沉陷方法简介基于实测资料的经验方法是通过对大量的已知开采沉陷实测资料进行数据处理,确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。

这种方法在预测时,首先根据开采的地质条件,确定经验公式中的预计参数,再代入公式确定预计函数进而求出移动和变形值。

这种方法是当前最为可靠的一种预测方法,常见的经验方法有:典型曲线法和剖面函数法等。

理论模拟法把岩体抽象为某个数学的、力学或数学-力学的理论模型,按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。

如认为岩层和地表是一种连续的介质,则此模型属于连续介质模型;否则,就属于非连续介质模型。

此法所用的函数一般均由理论研究得出,所用的参数常用实验室试验或理论推导求得,一般与现场实测资料没有直接关系,常用的理论模型法主要有连续介质力学法等。

影响函数法是介于经验方法和理论模型方法之间的一种方法,它的实质是根据理论研究或其他方法确定微小单元开采对岩层或地表的影响(以影响函数表示),把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微小单元开采影响的总和,并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形,目前此方法中所用的参数根据实测资料获得。

如何进行矿区沉陷监测与预测

如何进行矿区沉陷监测与预测

如何进行矿区沉陷监测与预测矿区沉陷是指在开采矿产资源过程中,由于地下矿藏的挖掘和排空,地面上产生的坍塌、下沉现象。

矿区沉陷不仅给工程建设和城市规划带来了巨大隐患,对环境和生态系统也构成了一定的威胁。

因此,进行矿区沉陷的监测与预测是非常必要的。

首先,沉陷监测是了解矿区沉陷情况的基础。

在沉陷监测中,可以利用不同的技术手段,如地面测量、卫星遥感、地形测量等。

地面测量是常用的一种方法,通过测量点位的坐标变化来确定地表的沉陷情况。

而卫星遥感可以利用卫星传感器获取地表沉陷的动态变化信息,有助于全面了解矿区的沉陷情况。

此外,地形测量可以通过测量地表高程来判断地表的沉陷状况。

这些测量手段可以相互协调配合,提高监测的准确性和可靠性。

其次,沉陷监测需要结合预测模型进行分析。

沉陷预测是对未来矿区沉陷情况进行预测的过程,可以根据历史数据和监测数据,建立数学模型和统计分析模型,来预测未来的沉陷趋势。

例如,可以利用时间序列分析、回归分析等方法,对沉陷数据进行处理和拟合,以得出沉陷的规律和趋势。

同时,可以结合地质勘探和地下水位监测等数据,综合分析形成完整的预测模型。

通过对预测结果的分析和验证,可以进一步优化和完善预测模型,提高预测的准确性。

除了监测和预测,还需要对矿区沉陷进行风险评估和防治措施的制定。

风险评估是对矿区沉陷产生的潜在风险进行评估和分析,包括对工程建设和城市规划带来的风险进行定量和定性的评估。

通过风险评估,可以确定矿区沉陷可能对周边环境和设施造成的损害程度,从而为制定相应的防治措施提供依据。

防治措施的制定是根据风险评估结果,采取相应的技术和管理措施,减少或避免矿区沉陷对周边环境和设施的损害。

例如,可以采取地下回灌水、地表加固、增加支撑等技术手段,来减轻矿区沉陷的影响。

此外,矿区沉陷的监测与预测还需要与环境保护和资源管理相结合。

矿区沉陷不仅会对地表环境造成影响,还会对地下水资源的开采和利用产生影响。

因此,在进行矿区沉陷监测与预测的过程中,应综合考虑环保和资源管理的要求。

煤矿开采地表沉陷规律

煤矿开采地表沉陷规律
负极值为最大压缩值,位 于两个拐点之间;
盆地边界点、拐点和中点处 水平变形为零;
盆地边缘区为拉伸区,中部 为压缩区
x
W(mm)
δo
ψ3
ψ3
δo
r
ε(m/mm)
+
+
x
-
-
地表移 动盆地 内五项 指标变 化规律
x
δo
ψ3
W(mm)
ψ3
δo
r
-
x
+ i(mm/m)
-
x
+ U(mm) K(10 -3 /m)
采空区处理方法与
采空区处理方法与
采空区处理方法 全部垮落法 带状充填法(外来材料) 干式全部充填法(外来材料) 风力充填法 水砂充填法
下沉系数 0.40.95 0.550.70 0.40.50 0.300.40 0.060.20
重复采动对地表下沉系数影响
矿区
淮南 峰峰 本溪 阜新 鹤岗 平顶山 枣庄
+
x
-
-
(d)
5、水平变形
单位长度上水平移动的变化,单位:mm/m 坐标向上为正
ΔX
o
X
UA
A
UB
B
U(x)
AB
U B p1-25U A X
U X
limt
x0
U X
dU dX
B
dw2 dX 2
H
水平 移动
水平 变形
1 2 3 4 o5 6 7 8 w
δ0
ψ3
ψ3
δ0
r
o
-
+
i
K
+
- o-
+

开采沉陷简答题

开采沉陷简答题
简答题
1.什么是开采沉陷预计,其目的是什么?(P116)
(1)对一个计划进行的开采,在开采进行以前,根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数,预先计算出受此开采影响的岩层和(或)地表的移动和变形工作,称为开采沉陷预计。(2)开采沉陷预计对开采沉陷理论的研究和生产实践都有重要意义。①在理论研究生的作用在于,利用预计的结果可以定量地研究受开采影响的岩层与地表移动在时间上和空间上的分布规律。②对指导建筑物下、铁路下、水体下的开采实践具有重要的作用。
1.下图为水平煤层非充分采动时主断面内地表移动和变形分布规律,说明下图中各曲线(1)~(5)代表地表移动和变形的名称。
1—下沉;2—倾斜;3—曲率;
4—水平移动;5—水平变形
10.什么叫充分采动角?画图说明水平煤层开采时采动程度的判定方法。P9
答: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。
曲率变形引起的建筑物上附加应力的大小,与地表曲率半径、土壤物理力学性质和建筑物特征有关。一般是随曲率半径的增大,作用在建筑物上的附加应力减小;随建筑物长度的增大、底面积增大,建筑物产生的破坏也加大。
8. 水体下开采主要采哪些主要技术措施? P165答:(1)试探开采:先远后近,先厚后薄,先深后浅,先简单后复杂。(2)分区开采:同一井田内隔离采区进行开采、建立若干单独井田同时开采。(3)合理选择开采方案:留安全煤柱顶水开采、疏干或疏降水体开采、顶疏结合开采。(4)合理选择开采方法及开采措施。其中常用的开采方法有:部分开采、分层间歇开采、充填开采、长走向小阶段开采、正常等速开采、倾斜长壁开采。
7.试分析曲率变形对地表建筑物的影响。P127

矿区开采沉陷预计方法与治理对策研究

矿区开采沉陷预计方法与治理对策研究

矿区开采沉陷预计方法与治理对策研究作者:朱明非,陈小轶,秦礼明来源:《科技创新与生产力》 2016年第5期朱明非,陈小轶,秦礼明(安徽理工大学测绘学院,安徽淮南 232001)摘要:介绍了灰色系统理论法、剖面函数法、典型曲线法、函数影响法、相似材料模拟法5种矿区开采沉陷预计方法,并结合各自特点分析了实际应用情况,提出了选择绿色环保的开采方式、恢复和再利用已破坏土地、加大矿区生态环境保护的执法力度等治理对策,这样可以降低开采沉陷带来的损害,实现对矿区环境的保护。

关键词:开采沉陷;沉陷预计;沉陷治理;矿区生态环境中图分类号:TD327;TD82 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2016.05.112收稿日期:2016-02-26;修回日期:2016-04-03作者简介:朱明非(1993-),男,安徽亳州人,在读硕士,主要从事开采沉陷损害评价系统研究,E-mail:281095506@。

近年来我国国民经济飞速发展,煤矿的开采在其中发挥了重要的作用,然而随之而来的是对生态环境的消极影响,如耕地数量减少、土壤盐渍化、对路面交通和村庄房屋的损害以及矿区水资源破坏等,因此,做好开采沉陷预计工作刻不容缓。

在矿区开采中,开采沉陷的预计是一个重要的课题,对开采沉陷的理论和实践都有重要意义。

讨论预计方法并找出治理对策,能够为安全生产提供必要的信息,便于相关人员对生产过程中出现的问题做出相应的决策,有利于矿区的可持续发展。

1 矿区开采沉陷预计方法在开采之前,根据地质采矿条件选择预计函数,计算出岩层和地表变形,称为开采沉陷预计。

在我国,主要有以下5种开采沉陷预计方法[1]。

1.1 灰色系统理论法灰色系统又称为贫信息系统,顾名思义,它含有很多未知或不确定信息,同时又含有部分已知信息。

难以建立数学模型的系统都可以归入灰色系统。

对于灰色系统,只需要对其内部参数、系统结构进行总体的研究,而不需要完全了解系统的物理机制,可以充分体现已有信息的价值,利用已有信息判断系统的发展,并对局势进行决策。

开采沉陷预计的方法及发展趋势

开采沉陷预计的方法及发展趋势
移动和变形 的方法 统 称为剖 面 函数 法 。剖 面 函数 的
国学者刘 宝 琛 、廖 国华 在 随机 介 质理论 基 础上解 决
了地表 移动 剖面 预计 问题 。近 3 0年来 , 又成 功地 解
优点 是使用 方便且 直 观 ;利 用数 学式子 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 。 是 , 面函数 不一定 但 剖 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
决 了地 表移 动预计 空 间问题 、 覆岩 内移 动预计 问题 、
主要有 : 峰矿 区 和平 顶 山矿 区的典 型 曲线 。 峰 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【 ” 。采 矿 引起 的地 面沉 陷损坏 地 且 破坏 铁 不 而 环境 。 采沉 陷 的预计 , 开 对建筑 物 和生态 环境 的保护 有重 要意义 。 因此 , 有必 要对 开采沉 陷预计 方 法进行 剖 面 函数法 和典型 曲线 法 ,都是 建立 在实 测资 料 的基 础上 ,而 对 由地 下 开采引 起 的地表 沉 陷机理 研 究较 少 , 有些 学者将 这种 方法 称为 “ 唯象说 ” 由于 。
( ) 型 曲线 法 。 型 曲线 的基 本原理 与 剖面 函 2典 典
断 裂等 弱 面 ,因此可 以将矿 山岩 体看 作是 松散 介质
体。 开采 引起 的岩层 与地 表移 动过程 , 似于松 散介 类
数完 全相 同 ,只是剖 面 函数是通 过解 析 函数 的形式

开采沉陷预计参数的确定方法

开采沉陷预计参数的确定方法

w z
γxz
=
u z
+
w x
,
(2)
收稿日期 :2001-01-15 ;修回日期 :2001-03-11 基金项目 :教育部高等学校骨干教师资助计划 、 煤炭科学基金 (96 采 10811) 和焦作工学院博士基金 (5922) 资助 . 作者简介 :邹友峰 (1964-), 男 , 湖北天门人 , 教授 , 博士 , 焦作工学院副院长 , 主要从事开采沉陷方面的教学与研究 .
ρ—岩体的平均质量密度 , g/ cm3 ;
g —重力加速度 , m/ s2 .
(7)
2 地表下沉系数 q
对地表而言 , z = H 为一定值 , 而 υ和 λ对地表下沉的影响较小 .由下沉系数的定义可知 : q = f E/ E m , ρH 2/ 100 E m M .岩体的综合变形模量 E 可由表 1 中各岩层的变形模量按公式 E =
25 4 焦作工学院学报 (自然科学版) 2001 年第 20 卷
物理方程 :
边界条件 :
εx = 1 + E υ[ (1 -υ)σx -υσz ]
εz =1 E+υ[ (1 -υ)σz -υσx]
γxz
=
2(1
+ E
υ)τxz
, (3)
焦作工学院学报(自然科学版), 第 20 卷 , 第 4 期 , 2001 年 7 月 Journal of Jiaozuo I nstitute of Technology (Natural Science), Vo l.20, N o .4 , Jul.2001
开采沉陷预计参数的确定方法
邹友峰
(焦作工学院 , 河南 焦作 454000)

开采沉陷预计方法研究

开采沉陷预计方法研究

摘要针对矿区开采造成的沉陷及其诱发的自然地质灾害,沉陷监测工作显得尤为重要,从监测数据的处理分析中,我们可以获取该地区可能会发生的灾害或破坏,为地表的人、物安全提供灾害预报。

本文分析了目前常用的开采沉陷预计方法、不同预计方法的优缺点和适用情况。

在此基础上,选择目前使用较为广泛的基于概率积分法原理的预计方法,开展一个矿井的沉陷预计工作,根据预计结果分析这样的沉陷将给地表建筑物和构筑物造成的破坏,破坏是否会带来矿区人民生命和财产的危害。

最后对使用概率积分法进行的开采沉陷预计产生误差的原因进行了分析,并提出相应的处理措施,对提高开采沉陷预计的精度有一定的借鉴意义。

关键字:矿区开采沉陷预计ABSTRACTAccording to the subsidence caused by mining induced geological disasters and natural, subsidence monitoring work appears especially important, from monitoring data processing analysis, we can obtain the region may happen for the disaster or destroy, the person, content security surface provide disaster prediction. This paper analyzed the common subsidence prediction method, the advantages and disadvantages of different methods and apply is expected. On this basis, choose a wide range of currently using the principle based on probability integral method of the expected method, the subsidence is expected to begin a mine mining job, get the first panel on the surface subsidence curve, coal and coal seam of isoline map of surface subsidence, according to analysis of the results of such subsidence will give surface buildings and structures, whether the damage caused by mining damage will bring the people's lives and property damage. Finally an error of subsidence prediction, this paper analyses the reasons and puts forward the corresponding measures to improve subsidence prediction accuracy is a certain significance.Keyword:Mining Area Mined Subsidence prediction目录1 引言 (1)1.1 选题的意义和实用价值 (1)1.2 国内外开采沉陷学的发展历史及取得的成就 (1)1.2.1 国外的研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状 (2)1.3 现代的开采沉陷预计体系介绍 (9)1.3.1 现代开采沉陷预测方法简介 (9)1.3.2 概率积分法 (9)1.3.3 典型曲线法 (10)1.3.4 剖面函数法 (10)1.3.5 数值计算法 (11)1.3.6 相似材料模拟方法 (12)1.3.7 人工神经网络预测法 (12)1.3.8 灰色系统理论法 (12)1.3.9 时序预计法 (13)2 基于概率积分法的开采沉陷预计 (14)2.1 概率积分法的原理简介 (14)2.1.1 走向主断面上充分采动、半无限开采时预计公式 (14)2.1.2 非充分采动时预计公式 (15)2.1.3 充分采动时,地表移动变形最大值计算公式 (15)2.2 利用概率积分法对一个煤矿开采沉陷进行预测 (16)2.2.1 矿井开拓概况 (16)2.2.2 地表移动变形预测基本参数选取 (16)2.2.3 地表移动变形预计 (17)3 对于提高概率积分法预计精度的方法探究 (20)3.1 现行概率积分法基本参数的确定 (20)3.1.1 下沉系数 (20)3.1.2 主要影响半径r (20)3.1.3 水平移动系数b (20)3.1.4 开采影响传播角θ (20)3.2 存在的缺陷 (21)3.3 数学回归分析的对象 (21)3.3.1 回归分析的对象 (21)3.3.2 回归分析的样本 (22)3.3.3 各参数影响因素的选取原则 (22)3.4 回归分析的步骤 (22)3.4.1 影响因素选取 (22)3.4.2 筛选完全样本 (22)3.4.3 散点图分析 (22)3.4.4 选择合适的回归模型 (23)3.4.5 回归分析(优中取优) (23)3.4.6 确定回归模型并进行误差验证 (23)3.5 概率积分参数的回归分析 (23)3.5.1 最大下沉值W (23)cm3.5.2 最大水平移动值U (24)cm3.5.3 影响半径r (24)3.5.4 开采影响传播角θ (24)3.6 误差分析 (25)3.7 改进预计方法 (25)4 地表沉陷对地表的影响及对地下水的破坏分析 (26)4.1 对建筑物的影响 (26)4.2 对土地、农田、植被及道路的影响 (26)4.3 对地下水的影响 (26)5 结论 (27)6 致谢 (28)参考文献 (29)1 引言1.1 选题的意义和实用价值地下有用矿物采出后,开采区周围岩土体的应力平衡状态遭到破坏,应力重新分布,达到新的平衡。

开采沉陷形成机理及其预测方法

开采沉陷形成机理及其预测方法
地盆动移的时动采分充超—b�地盆动移的时动采分充到达刚—a 图意示地盆动移表地时动采分充 8图
�)8 图见(域区个三为分划可地盆动移表地态静的成 形终最�下件条的造构质地大有没内围范响影动采、动采分充超到达、坦平表地 方上区空采在。同相尽不小大及质性形变和动移的位部个各�内地盆动移在 。角倾的 层煤于决取置位对相的区空采和地盆动移 。角倾层煤和状形的区空采于决取状形 的地盆动移表地。围范区空采的应对于大远围范的地盆动移表地�明表测实 征特的地盆动移表地)二(
况情的大很厚采或小很深采在。坑陷塌状漏现出能可也�时坏破性续连非有表地 �采开层煤斜倾或斜倾缓部浅在但。下件条采开层煤斜倾急在现出多坑陷塌 坑 陷 塌) 三(
征特动移表地采开层煤斜倾急 3图
。示所 3 图如�阶台或缝裂现出能可表地�时 薄较层散松是别特�征特动移的岩基于决取动移表地�下件条层煤斜倾急在
11 图
图意示地盆动移表地的时动采分充非层煤斜倾
。似相内区动采分充层煤平水与
观地实于由。法数函面剖即�法方验经的形变和动移表地计预下件条矿采质地同 不合适出结总渐逐�识认的律规形变和动移表地对深加断不�累积的料资测观着 随�象现陷沉采开表地识认段手的测观过通要主们人�期初究研陷沉采开在 。法数函面剖为称统 法方的形变和动移表地计预种这�式公的形变和动移表地计预为作�地盆沉下述 描于用数函面剖的同不定确来 �状形面剖地盆沉下表地下件条采开同不据根 法数函面剖、1 。法线曲型典和法数函面剖有要主法方计预和算计验经的性表代有具且而泛广 较比用应�前目。式公验经计预算计及以格表者或线曲、式公析解括包式形数函 的值形变和动移种各计预定确�系关的件条采开下地与形变和动移表地出找�析 分和结总行进料资测观际实的量大对过通�础基为料资测实以是法方验经 法方验经的料资测实于基 �一� �有法方的形变 和动移表地计预的用常 。务任的计预陷沉采开是值形变和动移种各的内地盆沉下 算计件条矿采质地体具据根�形变和动移种各现出内围范地盆沉下表地在。地盆 沉下个一成形表地在�表地到展发动移层岩�候时的大够足围范采开下地当 法方计预陷沉采开 、一 。的同不是值的数参计预�说来采开的同不对�数常是数参 计预�说来采开的定特个一对。的定确素因和据数矿采质地的采开个那的计预所 据根是据数些这�据数列系一的到用中)等形图或式公析解(数函计预在指是�数 参计预。中数参和数函的计预在映反�素因和据数矿采质地些这�时计预在 。等度进进推面作工和 � 。H、H、2H、1H 度深采开的均平和的上面断主向走、界边山上、界边山下区空 采� 。α 角倾层煤�m 度厚采开向法的层煤�有件条矿采质地的到用时计预 状形面作工�质性的层岩覆上�法方理管板顶�2D 长斜向倾、1D 长向走区空采

沉陷预计技术交流

沉陷预计技术交流

充填开采
矸石自溜充填 带状充填 混凝土充填
3、非充分采动条件下的最大下沉值 当其它条件相同时,非充分采动条件下的最大下沉值为:
Wm qmcos k n1n 2
式中 k──系数,一般取为2~3; n1 、n2──沿倾向和走向的采动系数。其值可按下式进行计算:
D1 n1 D01
式中
D2 n2 D02
D1、D2 ──分别为采空区沿倾向和沿走向的长度; D01 、D02 ──地表达到充分采动时采空区相应的临界长度。
当平均开采深度、最大下沉角θ 、下边界充分采动角、上边 界充分采动角和走向充分采动角已知时,采空区临界长度的值应 为:
当倾向和走向的充分采动程度系数、同时大于1时,地表 达到充分采动,计算时取n1=1、n2=1,否则为非充分采动。
注:实测表明,通常在 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,地表可达到充分采 动——临界开采尺寸
A W0
B
δ
0
ψ3
ψ3
δ
0
图2 a—刚达到充分采动时的移动盆地
b .有多个地表点达到最大下沉值――超充分采动――超临界开 采(Supercritial extraction),地表移动呈盘形(如图2b和图3)
(二)地表裂缝(Surface fracture)及台阶(step):
在一定条件下,地表移动盆地 外边缘拉伸变形区可能 产生裂缝。 裂缝的深度、宽度与有无第四系松 散层及其厚度、性质和变形值大小 有关。国内外观测表明,对于塑性 大的粘土,一般是地表拉伸变形值 超过6~10mm/m时,地表才发生裂 缝。塑性小的粘土的砂质粘土、 粘 土质砂或岩石,当地表拉伸变形达 到2~3mm/m时就发生裂缝。

矿山开采沉陷的完备预计模型

矿山开采沉陷的完备预计模型

矿山开采沉陷的完备预计模型
矿山开采沉陷是指矿山开采造成的地质结构沉陷现象,这一现象常常会破坏矿山周围的地质环境,影响当地的水质、空气质量等,也会导致某些地区的土地沉陷,甚至出现山体滑坡等灾害。

因此,预测矿山开采沉陷,并有效地防范沉陷带来的灾害,对于矿山开采安全及环境保护非常重要。

为了预测矿山开采沉陷,现有研究已经建立了完备的预测模型。

该模型主要分为三个部分:第一部分对矿山开采沉陷形成的机理进行分析,主要考虑矿山开采后的地质变化,如岩体力学性质的变化、卸载效应等;第二部分是建立矿山开采沉陷的数学模型,主要考虑开采沉陷的数量,以及其受影响的范围;第三部分是采用数值模拟的方法,对开采沉陷的发展过程和规律进行预测。

借助这一完备的预测模型,可以有效地预测矿山开采沉陷的发展趋势,从而针对不同情况采取有效措施,以防止可能出现的沉陷灾害。

例如,当发现矿山开采沉陷发展趋势符合预测模型时,可以采取有效的抗沉陷措施,如增加压力支撑,建立稳定工程等;当发现矿山开采沉陷发展趋势超出预测模型时,应尽快采取紧急措施,如采取灾害防治措施,避免灾害扩大。

通过建立完备的矿山开采沉陷预测模型,可以有效地预测开采沉陷的发展趋势,并采取有效措施,防止开采沉陷带来的灾害,保护地
质环境,有助于矿山开采的安全和环境保护。

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计⽅法概述开采沉陷预计⽅法概述摘要:本⽂主要介绍了当前使⽤的开采沉陷预计⽅法(基于实测资料的经验⽅法、影响函数法和理论模拟法)的原理、特点及应⽤情况,并简要介绍了开采沉陷预计的发展趋势,相信会对开采沉陷⼯作具有⼀定的帮助意义。

关键词:开采沉陷;预计⽅法;概率积分法;理论模拟法1 引⾔开采沉陷预计是矿⼭开采沉陷的核⼼内容之⼀,它对开采沉陷的理论研究和⽣产实践都有重要意义[1]。

由于采矿引起的地⾯沉陷损坏地⾯建筑、公路、铁路等,不但给⼈民⽣活带来了威胁,⽽且破坏环境。

开采沉陷的预计,对建筑物和⽣态环境的保护有重要意义。

因此,有必要对开采沉陷预计⽅法进⾏探讨,以指导矿⼭的开采。

开采沉陷预计⽅法很多,按建⽴预计⽅法的途径可分可分为三类:基于实测资料的经验⽅法、影响函数法和理论模拟法[2-4]。

2 开采沉陷⽅法简介基于实测资料的经验⽅法是通过对⼤量的已知开采沉陷实测资料进⾏数据处理,确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。

这种⽅法在预测时,⾸先根据开采的地质条件,确定经验公式中的预计参数,再代⼊公式确定预计函数进⽽求出移动和变形值。

这种⽅法是当前最为可靠的⼀种预测⽅法,常见的经验⽅法有:典型曲线法和剖⾯函数法等。

理论模拟法把岩体抽象为某个数学的、⼒学或数学-⼒学的理论模型,按照这个模型计算受开采影响岩体产⽣的移动、变形和应⼒的分布情况。

如认为岩层和地表是⼀种连续的介质,则此模型属于连续介质模型;否则,就属于⾮连续介质模型。

此法所⽤的函数⼀般均由理论研究得出,所⽤的参数常⽤实验室试验或理论推导求得,⼀般与现场实测资料没有直接关系,常⽤的理论模型法主要有连续介质⼒学法等。

影响函数法是介于经验⽅法和理论模型⽅法之间的⼀种⽅法,它的实质是根据理论研究或其他⽅法确定微⼩单元开采对岩层或地表的影响(以影响函数表⽰),把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微⼩单元开采影响的总和,并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形,⽬前此⽅法中所⽤的参数根据实测资料获得。

矿山开采沉陷学(名词解释)

矿山开采沉陷学(名词解释)

矿山开采沉陷学:研究煤矿地下开采引起的岩层与地表移动规律、移动变形控制方法及相关问题的科学。

它是一个工程技术研究领域,也是矿山测量、采矿工程学科的专业方向之一。

开采沉陷:矿层地下开采引起的岩层移动、松散层移动、地表移动现象和过程。

岩层移动:地下有用矿物被采出以后,开采区域周围岩体原有的应力平衡状态受到破坏,使岩体产生变形、位移和破坏的现象和过程。

地表移动:当开采的面积达到一定范围之后,岩层的移动和变形将发展到地表,引起地表的移动、变形和塌陷的现象和过程。

岩层移动六种形式:弯曲、煤的挤出(片帮)、垮落(冒落)、底板岩层的隆起、岩石沿层面的滑移、垮落岩石的下滑。

弯曲:岩层沿层面法向一次向采空区方向的弯曲。

煤的挤出(片帮):煤壁在支承压力作用下压碎向采空区突出的现象。

岩层的垮落(冒落):顶板岩层受上覆岩层压力弯曲而拉伸破坏,从岩体中垮落。

底板岩层的隆起:在煤层采出后,底板在垂直方向减压,水平方向受压,导致底板向采空区方向隆起。

岩石沿层面的滑移: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,还会产生沿层面下坡方向的移动。

垮落岩石的下滑:倾斜煤层时,采空区上部垮落的岩石下滑充填下方采空区。

岩层移动分区:充分采动区、最大弯曲区、岩石压缩区、垮落带、断裂带(裂隙带)、弯曲带、底板采动导水破坏带、底板阻水带、承压水导升带。

地表移动的四种形式:下沉盆地、裂缝与台阶、塌陷坑、采动滑移或滑坡。

下沉盆地:受影响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范围大得多的沉陷区域,也称“地表下沉盆地”。

裂缝与台阶:地表产生的延伸性裂缝,裂缝两侧地表有时还会有一定的落差而形成台阶。

塌陷坑:边缘较陡、塌陷深度大的漏斗状或沟槽状塌陷坑。

常发生在浅部开采急倾斜煤层或特厚煤层时。

采动滑移或滑坡:采动滑移是指地下开采引起的山区地表附加移动;采动滑坡是指地下开采引起的坡体整体性大面积滑动或坍塌。

充分采动:地表最大下沉值不随采区尺寸增大而增大的临界开采状态。

矿山开采地表沉陷预测初探

矿山开采地表沉陷预测初探
A、下沉系数的确定:q=0.5(0.9+P),。式中:mi—覆岩i分层的法线厚度,m;Qi—覆岩i分层的岩石评价系数;P—覆岩综合评价系数。
B、水平移动系数的确定:b=bc(1+0.0086α)式中:α—煤层倾角;bc取0.3。
C、影响半径的确定:r=H/tgβ,式中:H—开采边界处的采深,m;tgβ—取1.92~2.40。
通过对煤矿未来5年开采区的地表下沉、移动与变形值预测、地面塌陷时间预测,有助于矿山企业开发中保护、在保护中开发,有助于开采过程中的生态环境恢复治理,选择适宜的保护与治理方案,进一步减轻矿山开采对生态环境的破坏,实现矿产资源开发利用和生态环境保护的协调发展。
参考文献:
[1]矿山生态环境保护与恢复治理方案(规划)编制规范(试行),2013.7,原环境保护部。
2、下韩梁煤矿开采情况
下韩梁煤矿开采方式为地下开采,含煤地层为侏罗纪中统延安组,可采煤层为4层,由上至下煤层编号为2-2、3-3、4-4、5-1煤。截止目前,2-2、3-3已全部开采结束,本文对未来5年计划开采的4-4、5-1煤层形成的采空区进行地表沉陷预测,其中4-4煤层采用薄煤层综合机械化采煤方法,5-1煤层采用中厚煤层一次采全高综合机械化采煤方法,均为全部垮落法管理顶板。
关键词:地表沉陷煤矿生态环境治理
1引言
矿山沉陷区是指矿山开采导致采空区之上覆岩层发生冒落、断裂、弯曲等移动变形,最终导致地表形成下沉盆地和裂隙等的沉陷区域[1]。进行矿山地表沉陷预测,有助于矿山开采企业实现在开发中保护,在保护中开发,从源头上控制生态环境破坏,减少对生态环境的影响;同时,在矿山开采过程中,通过生物、工程和管理措施及时开展生态环境恢复治理,进一步减轻对生态环境的影响,实现矿产资源开发利用和生态环境保护的协调发展。

矿山开采沉陷的完备预计模型

矿山开采沉陷的完备预计模型

矿山开采沉陷的完备预计模型矿山开采沉陷的完备预计模型是一个用来预测矿山开采中可能发生的沉陷的模型,也是有效控制矿山开采沉陷的重要工具。

这种模型包括有地质状况、矿山开采方式、地表结构特征以及矿山开采和放炮期间可能发生的地面沉陷等因素,能够准确地预测矿山开采期间会发生的沉陷现象,并由此形成一个完备的预计模型。

首先,矿山开采沉陷的完备预计模型需要考虑到矿山开采过程中受到的地质状况的影响。

矿山开采所处的地质状况会对沉陷程度和发生沉陷的位置产生一定的影响。

例如,当矿山处于深层受压状态时,矿山开采会造成岩石受到极大的外力压缩,从而造成地表沉陷;另一方面,当矿山处于低压状态时,矿山开采会造成岩石在原有位置上移动,从而不会出现地表沉陷的情况。

其次,矿山开采沉陷的完备预计模型还需要考虑到矿山开采方式对沉陷程度的影响。

不同的矿山开采方式会导致不同程度的地表沉陷现象,例如,在软岩矿山开采中,采用隧道开采技术可以极大地减少开采沉陷的程度;而在硬岩矿山开采中,采用露天开采技术,由于开采的层数更多,开采沉陷的程度会更大。

此外,矿山开采沉陷的完备预计模型还需要考虑到地表结构的特征,因为地表结构的特征会影响矿山开采期间地面沉陷的程度和位置。

例如,当地表结构特征为水平时,由于地表受到的支撑力均匀,因此地面沉陷的程度相对较小;另一方面,当地表结构特征为垂直时,由于地表受到的支撑力不均匀,因此地面沉陷的程度会更加明显。

最后,矿山开采沉陷的完备预计模型还需要考虑矿山开采和放炮期间可能发生的地面沉陷现象。

在矿山开采和放炮期间,由于地表受到爆破和采空区的影响,会导致地表发生沉陷,因此矿山开采沉陷的完备预计模型必须考虑到这一因素。

总之,矿山开采沉陷的完备预计模型是一种考虑到多种因素的模型,可以为矿山开采提供有效的沉陷预测,并且可以根据不同的矿山开采情况和环境条件,提供不同的沉陷预测方案。

5开采沉陷的预计

5开采沉陷的预计

ε 0=1.52bw0/r=5.7mm/m
4)查表
xA/r=0.2,(xA-l)/r=-0.8
A(xA/r)=0.6919 A’ (xA/r)=0.8819 A’’ (xA/r)=-0.730 5)计算 A((xA-l)/r)=0.0225 A’ ((xA-l)/r)=0.1339 A’’ ((xA-l)/r)=0.422
开采影响传播角: ; =900 -k 900 0.8 180 75.60
沿走向方向计算开采宽度: ; 沿倾斜方向计算开采宽:
l L1 2S0 240 61 179m
77.5 sin 86.40 79.9m sin 75.60
0 ( L2 S1 S2 )sin(180 ) 。 L sin
19
68
200
474
924
1500
2076
2526
2800
2932
2981
7
(4) imax
(5) Kmax (4) Umax
0.65
2.01
4.84
9.07
13.23
15.00
13.23
9.073
4.843
2.003
0.65
8
K ( x)(mm / m2 )
U ( x)(mm)
0.020
例题4-2
1
例题4-2
1
例题4-2
1
1
1
(七)补充例题
某一矩形工作面(水平煤层),采用走向长壁全部垮落法 采煤,工作面走向长 140m ,倾向长 120m ,采厚 2.0m ,平均 采深100m。已知地表移动变形预计参数为:s=0.1H、q=0.9、 tgβ =2.0 、 b=0.3 。试用概率积分法预计位于 A 点下沉及沿走 向逆时针转450方向的倾斜和水平移动。 (距边界右50m,距上边界40m)

浅议煤矿开采引起地表沉陷预测

浅议煤矿开采引起地表沉陷预测

浅议煤矿开采引起地表沉陷预测摘要:煤矿开采过程中及开采后会导致地面沉陷,我们可以采用概率积分法和极值情况预测两种方法进行煤层开采沉陷计算,得出地表移动变形最大值。

通过对计算结果分析得出开采后沉陷在保护煤柱外侧较小,内侧呈逐渐增大趋势。

通过沉陷预测可以有效减少地质灾害的发生,为土地复垦及地表沉陷防治措施提供依据,对以后煤层开采具有参考价值。

关键词:煤矿开采地表沉陷预测当今随着我国经济的快速发展,能源和电力的需求也迅猛增长。

煤矿开采后会破坏岩体内部原有的力学平衡,导致上覆岩层和地表发生移动和变形,随着开采的推进将扩散到地表,导致地面发生沉陷,破坏现有土地资源并给周边建(构)筑物带来直接或间接危害。

因此,合理预测沉降范围和最大沉降量对减少次生地质灾害和保护建(构)筑物等具有重要意义。

1 煤矿开采实例某井田主要含煤地层为1组、2组,1组可采煤层4层,编号为2、3、4、5号煤层,煤层总厚度为 1.20m—5.40m,平均值 3.20m,1组地层平均厚度为58.35m,含煤系数5.2%;2组可采煤层5层,编号6、7、8、9、10号煤层,煤层总厚度4.50m—8.00m,平均值6.23m,2组地层平均厚度90.23m,含煤系数为6.3%。

煤层老顶为组砂岩,以石英、长岩为主,厚度为10.34m;直接顶为砂质泥岩,厚度为2.6m;伪顶为泥岩,厚度0.15m;直接底为砂质泥岩。

矿井采用两斜井一立井开拓方式,由井田中部大巷逐层下行开采。

设计采用走向长壁一次全高采煤方法,采用全部跨落法管理顶板。

文章通过概率积分法和极值法对地表沉陷值进行了比较。

2 基于概率积分法的沉陷预测2.1概率积分法把岩层看作大量松散的颗粒体介质组成,由随机介质理论将岩层移动看作服从统计规律的随机过程。

根据统计理论可知整个开采对岩层及地表的影响等于各单元开采对地表影响之和。

整个开采引起的下沉剖面方程可表示为概率密度函数的积分方程。

2.2地表沉陷的预测方法及模式根据概率积分法预测井田范围内地表移动、变形的过程和范围,据体计算公式如下:2.3参数选取按覆岩性质并结合附近煤矿现生产矿的实测经验,综合考虑各因素后得出相关参数值。

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

引言:煤矿开采沉陷是指由于地下煤层开采引起的地表沉降和变形现象。煤 矿开采沉陷不仅对矿区生产安全和地面设施造成影响,还涉及到土地资源、水资 源和生态环境的保护。因此,对煤矿开采沉陷预计理论与方法进行研究,对于保 障矿区生产安全、保护矿区生态环境具有重要意义。本次演示将重点探讨煤矿开 采沉陷预计理论与方法的研究现状、研究成果、不足和建议。
三、管理措施
1、完善制度
加强煤矿开采沉陷控制的制度建设,制定相关法规和标准,明确企业对环境 保护的责任。同时,建立健全的监管体系,确保制度的严格执行。
2、加强监测
增设监测设备,对矿区进行实时监控,及时发现并解决潜在的安全隐患。同 时,对开采沉陷进行定期评估,以便及时调整控制措施。
四、经济效益
一、研究现状
目前,国内外对于煤矿开采沉陷自动化监测系统的研究已经取得了一定的成 果。其中,基于GPS、GIS、RS等技术的监测系统是研究的重点。这些技术可以实 现对开采沉陷区域的实时监测,获取地表变形数据,为开采沉陷的分析和控制提 供数据支持。
二、应用
煤矿开采沉陷自动化监测系统的应用十分广泛。首先,在采煤作业中,该系 统可以实时监测地表变形情况,及时发现和解决安全隐患,保障采煤作业的安全。 其次,在矿区环境保护方面,该系统可以监测矿区地表塌陷、裂缝等问题,为矿 区环境治理提供数据支持。此外,自动化监测系统还可以应用于矿区土地复垦、 灾害预警等方面。
2、生态失衡
煤矿开采沉陷会对周边生态造成严重的影响,导致植被破坏、水资源污染等 问题。通过采取新的控制途径,可以在一定程度上保护矿区生态环境,降低生态 失衡的风险。
六、结论和建议
煤矿开采沉陷有效控制的新途径为矿业领域提供了一种新的解决方案。通过 采用充填开采和条形煤回采等技术手段,结合完善的管理制度和加强监测等措施, 不仅可以提高煤炭资源的利用率、降低企业成本,还能有效保护矿区环境,减少 对周边社区的影响。
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算例:某工作面煤层厚度2.2m,倾角18°,采用走向长壁采煤法开采,全陷
法管理顶板。工作面走向长 240m,倾斜长138.5m,下边界采深 220m,上边 界采深187m。概率积分法预计参数为:下沉系数0.65,tanβ=2.0,拐点偏移距 0.15H,水平移动系数0.3,开采影响传播系数 0.8。试计算沿走向和倾斜主断 面的下沉和水平变形值。 解: 1、计算地表采动程度和充分采动时地表最大下沉值 (1)预测参数计算 H1 220 r 下山主要影响半径: ; 1 tg 2.0 110m 上山主要影响半径: ;
-40
0
+40
+80
+120
+160
+200
3
查表7-7
0.0062
0.0225
0.0665
0.1581
0.3081
0.5000
0.6919
0.8419
0.9335
0.9774
0.9938
4
查表7-7
x i x U x A' ( ) r i0 U0
x K x x A'' ( ) r K0 0
0.050
0.091
0.114
0.083
0.000
-0.083
-0.114
-0.091
-0.050
-0.020
9
38.88
120.51
290.43
544.41
793.71
900.00
793.71
544.41
290.43
120.51
38.88
10
(5) max
( x)(mm / m)
1.157
1.8 0.976
2.0 0.988

2.计算沿走向主断面的下沉和水平变形 (1)预计走向主断面移动变形时应用公式(7-101),但求得出的移动变形 值应乘上倾向采动程度系数 n y ,计算走向主断面的下沉和水平变形计算 公式如下:
W

0 ( x)
Wmax 2
x l x ) 1 ny erf ( ) 1 erf ( r r
0.0432
0.1339
0.3227
0.6049
0.8819
1.0000
0.8819 0.7291
0.6049
0.3227 0.8004
0.1339 0.4428
0.0432 0.1786
5
查表7-7
0.1786
0.4428
0.8004
1.000
0.7291
0
-1.000
6
(3) Wmax
W ( x)(mm) i ( x)(mm / m)
(0y )
y ( ry )2 y L ( yr L )2 0 2 2 bWmax 2 e 1 2 e i( y ) c tg r2 r1
nx
i(0y )
1 ( ry )2 1 ( yr L )2 2 Wmax e 1 e nx r2 r1
表7-8 半无限开采走向主断面移动与变形值计算过程表
计算 序号 1 计算方法 计算内容 (单位) 计算结果
x r
(1) r x ( m)
W x x A( ) r Wmax
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.20
0
+0.2
+0.4
+0.6
+0.8
+1.0
2
-200
-160
-120
-80
2.869
5.186
6.480
4.724
0.000
-4.724
-6.480
-5.186
-2.869
-1.157
(三)补充例题
某煤矿一矩形工作面,近水平煤层,采用走向长壁全部垮落法采 煤,倾向充分采动,工作面走向长 120m ,采厚 1.88m ,平均采深 200m 。 已 知 地 表 移 动 变 形 预 计 参 数 为 : s=0.05H 、 q=0.80 、 tgβ =2.0、b=0.25。试用概率积分法预计 A 点沿走向的移动变形值。
-0.4 145 4.1
-0.6 61 3.3
-0.8 21 1.8
-1.0 6 0.7
-1.2 1 0.2
W(0 x ) (mm)
(0x) (mm / m)
nx
3.计算沿倾斜主断面的下沉和水平变形 (1)预计倾向主断面移动变形时应用公式(7-102),但求得出的移动变形 值应乘上走向采动程度系数 n y ,计算倾向主断面的下沉和水平变形计算 公式如下: Wmax y yL 0 W( y ) erf ( ) 1 erf ( ) 1 nx 2 r1 r2
0 ( x)
x 2 ) x ( r x l ( yrl )2 2 bWmax 2 e 2 e ny r r
查表计算可得沿走向主断面下沉和水平变形值如表7-10: 表7-10沿走向主断面下沉和水平变形计算值
x r
0 458 0
-0.2 282 3.0
简解:
1)坐标原点在采空区中心建立坐标系统。图略。
2)确定A点坐标及预计方向 A点坐标为:A(20,20);预计方向为φ =450。 3)计算参数及最大值 S=0.1H=10m
r=H/tgβ =50m
w0=mqcosα =1800mm i0= w0/r=36mm/m u0=bw0=540mm 4)计算主断面上的移动变形
(2)采动系数计算 ; l 179 由 1.758, 查表7-9,得沿走向采动程度系数n x 0.972 。 r 101.8
由 L 79.9 0.785, 查表7-9,得沿倾向采动程度系数ny 0.674 r1 r2 101.8 2
因沿走向和倾向的采动程度系数都小于1.0,所以该工作面属双向非充分采动。 (3)充分采动时地表最大下沉值:
ε 0=1.52bw0/r=5.7mm/m
4)查表
xA/r=0.2,(xA-l)/r=-0.8
A(xA/r)=0.6919 A’ (xA/r)=0.8819 A’’ (xA/r)=-0.730 5)计算 A((xA-l)/r)=0.0225 A’ ((xA-l)/r)=0.1339 A’’ ((xA-l)/r)=0.422
例题4-2
1
例题4-2
1
例题4-2
1
1
1
(七)补充例题
某一矩形工作面(水平煤层),采用走向长壁全部垮落法 采煤,工作面走向长 140m ,倾向长 120m ,采厚 2.0m ,平均 采深100m。已知地表移动变形预计参数为:s=0.1H、q=0.9、 tgβ =2.0 、 b=0.3 。试用概率积分法预计位于 A 点下沉及沿走 向逆时针转450方向的倾斜和水平移动。 (距边界右50m,距上边界40m)
Wmax mq cos 2200 0.65 cos180 1360mm
表7-9 采动程度系数计算表
l/r
erf ( l ) 2 r
0 0
0.2 0.1 98
0.4 0.383
0.6 0.547
0.8 0.684
1.0 0.789
1.2 0.867
1.4 0.920
1.6 0.955
19
68
200
474
924
1500
2076
2526
2800
2932
2981
7
(4) imax
(5) Kmax (4) Umax
0.65
2.01
4.84
9.07
13.23
15.00
13.23Байду номын сангаас
9.073
4.843
2.003
0.65
8
K ( x)(mm / m2 )
U ( x)(mm)
0.020
(4-6)
(4-6)
例题2---半无限
设开采工作面倾向为无限开采,走向为半无限开采,煤层开采深度 H=400m;煤层倾角0º;煤层开采厚度m=4.0m;下沉系数q=0.75;水 平移动系数不=0.3;开采主要影响角正切值tanβ=2.0;拐点偏移距s= 0,求半无限开采走向主断面移动与变形值。 解: (1)确定预计参数: S=0.0H=0m; r=H/tanβ=400/2.0=200m (2)预计最大移动变形值 w0=mqcosα=3000mm i0= w0/r=15.0mm/m k0=±1.52w0/r2=±0.114mm/m2 u0=bw0=900mm ε0=±1.52bw0/r=±6.84mm/m (3) 计算半无限开采走向主断面移动与变形值 半无限开采走向主断面移动与变形计算值的计算过程见表7-8。 (4)绘图,根据预计结果,可以绘制各移动变形曲线(略)
例4-1
例4-1
(1)确定预计开采的地质采矿条件
(2)确定预计参数:
S=0.1H=31m; r=H/tgβ =141m
(3)预计最大移动变形值 w0=mqcosα =1078mm i0= w0/r=7.65mm/m
k0=1.52w0/r2=±0.082mm/m2
u0=bw0=388mm ε 0=1.52bw0/r=4.18mm/m (4)预计走向主断面移动变形 原点选在s=31m处。预计方法、步骤――表4-6。 (5)绘制移动变形曲线图。 注意比例尺。
r2 H 2 187 93.5m tg 2.0
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