岩层及地表移动的各种参数
矿山开采沉陷学答案整理 2
1．“三带”的定义?答：冒落带是指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岩层产生破坏的范围。
裂缝带：在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层。
弯曲带：又称整体移动带，位于裂缝带之上直至地表。
2.地表移动盆地边界的确定（此题答案不确定）一、地表移动盆地边界的划分地表移动盆地划分成如下三个边界：(一)移动盆地的最外边界移动盆地最外边界是以地表移动和变形都为零的盆地边界点所固定的边界。
这个边界由仪器观测确定。
考虑到观测误差一般取下沉为10mm的点为边界点。
所以，最外边界实际上是下沉为10mm的点圈定的边界。
（图中ABCD）(二)移动盆地的危险移动边界危险移动边界是以盆地内的地表移动与变形对建筑物有无危害而划分的边界。
（图中A’B’C’D’）不同结构的建筑机能承受最大变形的能力不一样，所以各种类型的建筑物都应有对应的临界变形值。
在确定移动盆地内危险移动边界时，用相应建筑物的临界变形值圈定，会更接近于实际。
(三)移动盆地的裂缝边界裂缝边界是根据移动盆地内最外侧的裂缝圈定的边界。
3.地表移动观测站设计内容有哪些？答：观测站设计包括便携设计说明书和绘制设计图两部分工作。
设计说明书应包括下列内容：1)建立观测站的目的和任务2)设站地区的地形、地物及地质采矿条件3)观测站设计时所用的开采沉陷参数4)观测线的位置及长度的确定，测点及控制点的数目、位置及其编号5)工作测点和控制点的构造及其埋设方法6)观测内容及所用仪器，与矿区控制网的联测方法，精度要求，联测的起始数据，定期观测时间、方法及精度要求，有关地表采动影响的测定，编录方法。
7)经费估算：包括观测站所需材料、购地、人工等费用的预算8)观测成果的整理方法与分析步骤，所需获得的成果4.水平煤层(或沿煤层定向主颁)非充分采动时主断面内下沉曲线特征?答：判别：水平煤层开采时的采动程度可用走向充分采动角φ3来判别。
当用φ3 角作的两直线交于岩层内部而未及地表时，此时地表为非充分采动。
地测领导、科室、个人岗位责任制
地测领导、科室、个人岗位责任制总工程师岗位责任制1、在矿长领导下，对地质、测量、水文地质、防治水的技术工作负主要领导责任。
2、认真贯彻执行《矿井地质规程》、《矿井水文地质程》、《煤矿测量规程》和《煤矿防治水工作条例》等以及上级和集团公司下发的有关规定,抓好地测防治水质量标准化工作。
3、负责组织制定审查地质、测量、水文地质、防治水方面的安全技术规定和安全技术措施项目。
地测科长岗位责任制1、在主管矿长领导下，对地质、测量、水文地质、防治水的技术工作负全面责任。
2、认真贯彻执行《矿井地质规程》、《矿井水文地质程》、《煤矿测量规程》和《煤矿防治水工作条例》等以及上级和集团公司下发的有关规定,搞好地测业务保安，抓好地测防治水质量标准化工作。
3、负责本专业职工的思想政治工作、业务学习、技术培训工作，组织本专业人员开展科研攻关，学习先进经验，推广地测先进技术等活动。
4、负责对本专业编制的各种文字、技术资料、图表，进行审查。
地测副科长岗位责任制1、在主管矿长、生产科长领导下，对地质、测量、水文地质的技术工作负全面责任。
2、认真贯彻执行《矿井地质规程》、《矿井水文地质程》、《煤矿测量规程》和《煤矿防治水工作条例》等以及上级和集团公司下发的有关规定,搞好地测业务保安，抓好地测质量标准化工作。
3、负责本专业职工的思想政治工作、业务学习、技术培训工作，组织本专业人员开展科研攻关，学习先进经验，推广地测先进技术等活动。
4、负责对本专业编制的各种文字、技术资料、图表，进行审查。
地测防治水科岗位责任制一、业务范围1、负责矿井地质工作。
查明地质构造、煤层赋存条件以及影响安全生产的其它地质因素。
提供矿井水平、采区、工作面和掘进巷道的地质资料，做好地质预报工作。
3、负责矿井水文地质工作，查明影响安全生产的各种充分因素，分析研究和掌握地下水的运动规律，提供必要的水文地质资料，做好水情、水害的预测、预报工作。
4、负责地表和岩层移动的观测工作，提供地表和岩层移动的各种参数。
一 、岩层与地表移动的基本规律
柴里矿301工作面地表裂缝实测图
开采急倾斜煤层时地表移动特征
3. 塌陷坑
煤层开采时（尤其是急倾斜），煤层露头 处附近地表呈现出严重的非连续性破坏，往 往会出现漏斗状塌陷坑，北票矿区地表塌陷 漏斗如图。
地表塌陷漏斗
在缓倾斜或中倾斜煤层浅部开采条件下，地 表出现非连续性破坏时，也可能出现塌陷坑。 鹤岗富力矿浅部开采引起的地表漏斗状塌陷 坑如图。
垮落带及断裂带高度计算
• 1、影响因素：顶板岩性、煤层倾角、采厚、 采煤方法、采空区尺寸、采空区处理 • 2、统计回归公式（重点） • 3、其他方法（类比、实测） • 4、近距离煤层
垮落带高度 （P7）
• a.若煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层，开采后能形成悬 顶，垮落带最大高度Hk按（1-1）式计算。
图1-17 近水平煤层非充分采动时的地表移动盆地示意图
图1-15 槽形盆地示意图
3. 地表移动盆地特征
• 为了研究方便，常选取地表移动盆地主断 面进行研究，主断面是指通过盆地内最大下沉 点沿煤层倾向或走向的垂直剖面，地表移动盆 地在主断面内表现为通过最大下沉点的地表下 沉曲线。主断面具有以下特点：（1）主断面上 地表移动盆地范围最大；（2）主断面上地表移 动值最大。 • 地表移动盆地的范围总是比采空区的面积 大，它的形状取决于采空区的形状及煤层倾角 大小。当采空区为长方形时，移动盆地大致呈 椭圆形，它与采空区的相对位置取决于煤层倾
• 式中Mz—上下煤层综合开采厚度，m； M2—下煤层厚度， m； M1—上煤层厚度，m； h—上下煤层层间距，m； y2—下煤层的垮落带高度与采厚之比。 • 当上下煤层的层间距很小时，综合开采厚度取上下煤层厚 度之和，即 M Z M 1 M 2 （1-4） • 求出综合开采厚度后，可按单一煤层开采的条件计算垮落 带和断裂带的高度。
安徽理工大学矿山特殊开采知识点
矿井特殊开采技术1.充填法沉陷控制技术有哪些？2.什么是下沉系数？（p44）充分采动时，地表最大下沉值与煤层法线厚度在铅轴方向的投影长度的比值。
3.什么是超充分采动？（p14）地表有多个点的下沉值达到最大值的采动状态成为超充分采动。
4.在观测站设置时应该注意哪些问题？（p193）1）设站地区的地形、地物及地质采矿条件。
2）观测站的位置及长度的确定，测点及控制点的数目、位置及其编号。
3）工作测点和控制点的构造及其埋设方法观测中应该注意的问题：1）观测线设计在移动盆地的主断面上2）观测线长度应该大于移动盆地的范围3）观测期间不受临近采区的影响4）观测站的控制点在移动盆地范围之内，埋没牢固，在冻土区应该在冻土线0.5m以内。
另外：1）原始数据不得涂改转抄2）字迹清楚，不得连环涂改3）项目填写清楚，不得空页4）观测中不得抓、靠脚架5）一测回中间，不得整平5.开采预计时需要考虑哪些地质采矿条件？1）煤层的法向开采厚度m，煤层倾角a2）采区上、下山边界3）走向主断面和平均深度等4）采区走向长、倾向长5）顶板管理方法，上覆岩层性质6）工作面形状和工作面推进长度等6.什么是起动距？（p26）在走向主断面上，工作面开切眼推进一段距离到达某点后，岩层移动开始波及地表。
通常把地表开始移动时工作面的推荐距离称为起动距。
7.垮落带岩层破坏的特点？（p6）1)分带性：在垮落带内，从煤层往上岩层破碎程度逐渐减小。
2）碎胀性：由于垮落带岩石破碎成块，岩块之间孔隙增大，体积膨胀。
3）可压缩性：垮落带岩石间的孔隙随着时间的推移和开采范围的加大，在上覆岩层压力作用下，在一定程度上可以得到压实，压实后的碎胀系数仍大于1。
4）垮落带高度取决于采厚、上覆岩层的岩性、碎胀系数和煤层倾角等。
8.什么是最大下沉角？（p19）在移动盆地的倾斜主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表水平线上投影点的连线与水平线在下山方向的夹角为最大下沉角。
（在移动盆地的倾斜主断面上，地表最大下沉点和采空区中点的连线与沿煤层下山方向水平线所成的锐角）9.影响最大下沉速度的因素有哪些？（p27）最大下沉速度与上覆岩层性质、推进速度、深厚比、采动程度有关。
第1章覆岩与地表移动规律
第1篇覆岩与地表移动规律第1章覆岩与地表移动规律1.1 概述各种有用的矿物赋存在地下岩体中的一定位置，与周围的岩体相接触，并保持其应力平衡状态。
地下矿物开采后，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。
这一过程随着开采工作面的不断推进，逐渐地从采场向外、向上（顶板）扩展，直至波及到地表，引起地表下沉，形成所谓的下沉盆地(Subsidence basin)。
采动覆岩与地表移动变形的过程是开采破坏了原岩应力状态形成新的平衡的必然过程。
开采引起矿层及围岩的移动和破坏在时间及空间上是一个复杂的运动破坏过程，其特点如下：（1）从采空区至地表，覆岩破坏范围逐渐扩大、破坏强度逐渐减弱，根据覆岩破坏特征一般将其划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，即所谓的“三带”如图1—1所示；图1—1 采动覆岩移动破坏三带分布图a－冒落带；b－裂隙带；c－弯曲下沉带（2）覆岩移动状态可划分为5个区，如图1－2所示。
其中：①垂直下移区。
该区域的岩层在重力作用下作垂直于矿层的运动。
②垂直上移区。
该区域的岩层在侧向及底板应力的作用下向上移动。
③垂直与水平移动区。
该区域的岩层在覆岩自重及水平应力的作用下，作向采空区中心方向的移动。
④底板下移区。
该区域的岩层在支撑压力的作用下，向底板卸压区移动。
⑤开采支撑压力区。
该区域的岩层要承受采空区上覆岩体重力的转移，形成开采支撑压力区，开采支撑压力区的应力值一般高达原岩应力的1.5～3.0倍。
第1章 覆岩与地表移动规律第 页2图1－2覆岩内部移动状态分布图1.2 覆岩移动破坏规律1.2.1 “三带”的形成矿层开采后，其覆岩要发生移动和破坏。
经长期的观测证实，覆岩移动和破坏具有明显的分带性，它的特征与地质、采矿等因素有关。
在采用走向长壁全部冒落法开采缓倾斜中厚矿层的条件下，只要采深达到一定深度（采深与采高之比H/m >40），覆岩的破坏和移动会出现三个代表性的部分，自下而上分别称为：冒落带(Caved zone)、裂隙带(Fractured zone)和弯曲下沉带(Continuous deformation zone)（见图1－1）。
确定矿区地表岩层移动参数的方法
Ｑ ．
Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ
工 业 技 术
确 定矿区地表岩层移 动参数 的方法
王 立 强 ຫໍສະໝຸດ （ 宝清县煤炭 管理局行管科 ， 黑龙 江 宝清 １ ５０ ） ５ ６ ０
摘 要： 本文对 观测 站布 置 的方 法、 观测 方 法进行 了详 细 的分析 介 绍 ； 地表 移动 观测 资料 的分 析方 法进 行 了总结 。 文对如 何确 定 对 本 适合 本矿 区岩层 移 动参 数提 供 了思路 。 关键 词 ： 测站 布置 ； 测方 法 ； 移 动观 测资料 分析 观 观 地表 ５ ２高程测量 动角 ‘向上作斜线 ， ｐ 分别交 地表于 ｂ和 ａ 二点 ， 岚峰矿区是一 个地质构造 ，地形条件十分 线段 ａ 即为倾 向观测线 的长度 。 ｂ 其长度 也可按 观测站各 观测点 的高程采用水准测量方法 来确定 。 每条观测线的水准测量 ， 测定转点 应先 复杂 的地 区，不能直接引用其 它矿区 已有 的地 下式计算 ： 表移动成果 ，为 了取得该地 区的地表岩层移 动 的高差 ， 按顺 序依次 测定 中 再 ａ＝ｈｔ ￣Ｈ －）ｇ ）Ｈ －）ｇ／Ｌ ｏｃ （ 一个观 测点 ） ｂ２ｃ ｑ－ １ｈ ｔ１＋ ２ｈ ｔ￣ ｃｓｔ 某 ｇ （ ｃ（ （ ３ ｃ （＋ ） 式 中 ｐ ， 别 为下 山移 动角和上 山移 动 间点 的高差 ， 而后再一次测定转点 的高差 ， 并将 参数 ， 护该矿区井上 、 保 下建筑物等 免受开采 的 有害影响 ，通过实地观测测得 了本 矿区 的岩层 角； 其两次 测定 的高差进行 比较 ， 其差 ， 三等水准不 移动参数 ， 了其移动规律 。 掌握 现把确定 矿区地 Ｈｌ ２ ， —分 别为采 区下边界 和上边 界 的采 应 大于 ２ ｍ， Ｈ ｍ 四等水准不应 大于 ３ ｍ ａ ｒ 。当地表 深； 表岩层移动参数 的方法介绍如下 ： 破坏 较大 ， 或两点 间倾 角超过 ２０ ０， 于进行 不便 １观测线位置 的确定 Ｌ —采 区的倾 斜长度 。 水准测量 时 ，可以采用三角高程方法测 定各观 测点 的高程 。 观测线设置在移 动盆地的主断面上 ，且不 ２ ． ２走向观测线长度的确定 受邻 近采 区开采 的影 响。 主断面的位置， 用本矿 在走 向主断 面图上 ， 由停采 线 、 切眼 ， 开 分 ５ ． ３点问距丈量 区现有 的角度 参数和 已知 的地质采矿条 件以做 别按 ８ 向上作斜线 ，与基岩和松散 层的界面 角 控制点到观测点及观测点到 观测点的点间 图的方 法来 确定。主断面与地表 的交线 就是观 相交 ，再 由交 点在松 散层 中按松 散层移动角 ‘ 距 ， ｐ 采用经过 比长 的钢 尺往返丈量 。丈量时 ， 对 分 和 二点 ， 段 ｃ 钢尺施 以标准拉力 ， 线 ｄ 并测记温度。 每次丈量读数 测线 的位置 。 观测线位置 的确定 ， 是在观测站设 向上作斜线 ， 别交地表于 ｃ ｄ 计 图上进行的 。 即为倾 向观测线 的长度 。其长度也 可按 下式计 三次 ， 互差不超过 ２ ｍ 符合要求后取平均值作 ｍ ， １ ． １确定倾 向观测线 的位置 算： 为丈量结果 。相邻两 观测点问的改正后 的水平 倾 向观测线的位置 的确定 。倾 向观测线的 往返 限差 ， 点间距 小于 １ｍ时 为 ２ ｍ， 间距 ５ ａ ｒ 点 ａ＝ｈｔ ￣Ｈ１ ｔ Ｈ＝２ｌ ｇ ）Ｊ ｂ２ ｃ ｑ－ — Ｈ 一 ［＋ １ ｇ （ ｔｓ Ｉ 位置 ，在观测站 的平 面图和走 向主断面 图上来 式 中 Ｂ ， 别为下 山移动角 和上山移动 大于 １ ｍ时为 ３ ｍ ５ ａ ｒ 。 确定 。 在观测站 的平面 图上 ， 做采区走向的中分 角； ５ ． ４巡视测量 线， 此中分线即是 倾向观测 线的位 置。 在平面图 川 ，２ Ｈ —分别为采 区下 边界 和上边界 的采 在工作面开始 回采 以后 ，在采 区开切 眼上 上 ，按 比例尺量取 由中分线 到采区 的停采 线和 深 ： 方的走 向观 测线上选择 几个观 测点 ，每 隔 ３ 开切眼 的水平距离 Ｄ１ Ｄ 。当最后确定 的中 和 ２ Ｌ—采 区的走 向长度 。 ｌ 天进行一次水准测量 ，当其 中某 一观测点 累计 分线 的位置满 足条件 时 ， 中分线 即是倾 向观 此 ３观测点点位 的确定 下沉量达到 ｌｍ Ｏ ｍ时 ， 为地表 已开始移 动 ， 即认 测线的位置。 观 测点均 匀设 置在观测线 的全长上 。观测 此 时间作 为地 表移动开始的时间。 １ － ２确定走 向观测线 的位置 线 两端向外还要设置控 制点 。观测线每一 端一 当地下工作面加 回采结束后 ， 在采 区停 采线上 走向观测线的位置 ，可 以根据平面 图和倾 般 应设 置两个控制点 。如果 观测线是半 条的或 方走向观测线上选择几个 观测点 ，每隔 １３ ～ 个 向主断面图来 确定 。 在倾向主断面图上 ， 区 由于地 形限制不能在观 测线两端 同时设 置控制 月进 行一次水准测量 ，直到观测点 在 ６ 由采 个月 内 中点作 一水平线 ， 并按最大下沉 角 ０ 作一斜线 ， 点 时 ， 在可设 置控制点 的一端 向外设置 三个 累计 下沉值小于 ３ｍ 应 ０ ｍ时 ，即认 为地 表移动结 交地表于 ０ ，此 ０ 点 点即是走 向观 测线与倾 向 控制点 。 束 ，以最后一 次观测 的时间作为地表移 动稳定 主断面的交｜ 。将此 ０ 点投影到平 面图的倾 向 观 测点之 间的距 离可 以根据采 区的平 均开 的时间。 观测线 上 ， 过此投影点作采 区走 向点平行线 ， 采深度来确定 。 制点 与控制 点之间 ， 并 控 控制点与 ６地 表移动 观测 资料 的分析 此 平行线 即为走 向观测线 的位置 。 为 了求 得带有 普遍性 的地表移 动规律 ， 就 相邻 观测 点 之间 的距离 可 ５—０ ｍ范 围 内选 ０ １０ ２观测线长 度的确 定 定。 必须对大 量的实地观测资料进行综合分 析 。综 在观测线 的位置确定之后 ，即可确 定它们 ４地表移动观测站 的标设 合分析 的步骤和方法如下 。 ６ ． １收集和归 纳资料 在工 作面开始 回采 以前 ， 或 工作 面虽 然已经开始 回采 ， 但岩 为 了进 行地表 移动观测 资料 的综 合分 析 ， ｆ 层 的移动 尚未 波及 到拟 设站 的 应根据综合分析 的 目的和要求 ， 大量 的实地 将 § １： 地表时 ， 将观 测站按照设 计标设 观测资料收集和归纳起来。 在收集过程 中， 注 要 目 到实地上 。 在确定观测站标设到 意资料 的可靠性 和准 确性。地质采矿条件 的数 １ 、 具 体时间 时 ， 充分考虑 到观测 值 ， 应 如煤层 厚度 、 倾角 和采 区尺寸 等 ， 煤层 应收 ／ 站 的标设 ， 点和观测点 的固 集 回采后 的实测值 。 控制 结， 以及确定观 测点移动前 的点 ６ ． ２综合分析 的一般方法 Ｊ 位等 工作所需要的时间 。 观测点 在地表与岩层移动过程 中，影响的 因素很 的标 定工 作与 其他 工程 的标 定 多 ， 在综合 分析时 ， 不可能 同时考 虑全 部因素 ， Ｔ作方法相 同。 即先根据设计解 只能考虑其 中最重要 的 ， 在某 一特定条件下 ， 或 算 ｝标定 的数据 ， Ｈ 再到现场 实地 与移动过程有关 的其 他主要影 响因素。 标设 。 综 合分析 中得 出的移动参 数及数学表达式 的长度。观测线的长度应保证 观钡 线的两端稍 Ｊ ｔ ５地 表移动观测站的观测方法 与实测结果进行 比较 ， 一般都存在偏差 。 产生偏 微超过地表移动盆地边缘一段 距离 ，以便能较 ５ ． １全面观测 差 的原 因很多 ， 如 ， 合分析 中 ， 究方 例 在综 为研 可靠地确 定移 动盆地边界及有关参数 。观测线 在采动前 ， 测点埋设 １－５ 观 ０ １ 天后 ， 以一级 便 ， 常采用简化条 件或设定条件 的办法 ， 如把大 的长度 可以在 观测站设计 图上 图解求 得 ，也可 导线测量精度 对控制点 ， 观测点 独立观测两 次 ， 致相 同的岩 当作完全相 同，煤层倾 角和采厚 用计算方法确定 。 时 间间 隔不超 过 ５ 天 。两次观测 的结果进行 般都采用平 均值 ， 但实际上有差异 ， 就掩 这样 ２ 倾 向观测线长度 的确定 ． １ 比较 ，如 果 同一 个 观 测 点 的 高 程 差 不 大 于 盖 了者 眭 、 厚度和倾角 实际存在 的不 同。其次 ， 在倾 向主断面 图上 ， 由采 区上 、 下边界 点 ， １ｒ 同一个 点间距 之差不 大于 ４ ｍ， ０ ｍ， ａ ａ ｒ 同一个 在综合分析 中 ， 的是 主要因素 ， 因素未 考虑 次要 分别按 ．和 角 向上作斜线 ， ｙ 与基岩 和松散层 观测点 的支距差 不大于 ３ｒｍ时 ， 两次观测 加考虑 ， ０ ａ 取 然而实 际上 次要 因素的影 响是存 在的 。 的界面相交 ，再 由交点在松 散层中按松散层 移 结 果的平均筐 怍为观测点的原始数
第一章地表移动与变形规律
第一章地表移动和变形规律第一节开采引发的岩层和地表移动一、开采引发的岩层移动和破坏（一）岩层移动和破坏进程在地下煤层被采出前，岩体在地应力场作用下处于相对平稳状态。
当部份煤层被采出后，在岩体内部形成一个采空区，其周围岩体应力平稳状态受到破坏，引发应力从头散布，从而使岩体产生移动、变形和破坏，直至达到新的平稳。
随着工作面的推动，这一进程不断重复。
这是十分复杂的物理、力学转变进程，也是岩层产生移动和破坏进程，这一进程和现象称为岩层移动（Strata Movement）。
为了便于明白得，以近水平煤层开采为例，说明岩层移动和破坏进程和应力状态的转变。
本地下煤层开采后，采空区直接顶板岩层在自重应力及上覆岩层重力的作用下，产生向下的移动和弯曲。
当其内部应力超过岩层的应力强度时，直接顶板第一断裂、破碎，接踵冒落，而老顶岩层那么以梁、板的形式沿层面法向方向移动、弯曲，进而产生断裂、离层。
随着工作面向前推动，受到采动阻碍的岩层范围不断扩大。
当开采范围足够大时，岩层移动进展到地表，在地表形成一个比采空区范围大得多的下沉盆地，如图1-1所示。
由于岩层移动和破坏的结果，使采空区周围应力从头散布，形成增压区（支承压力区）和减压区（卸载压力区）。
在采空区边界煤柱及其边界上、下方的岩层内形成支承压力区，其最大压力为原岩应力场的3～4倍。
由于支承压力的作用，使该区煤柱和岩层被紧缩，有时被压碎，煤层被挤向采空区。
如图1-2所示。
由于增压的结果，使煤柱部份被压碎，支承载荷的能力减弱，于是支承压力峰值区向煤壁深处转移。
在回采工作面的顶、底板岩层内形成减压区，其应力小于采前的正常压力。
由于减压的结果，使下部岩层发生弹性恢复变形。
上部岩体由于受下部岩体移向采空区的结果，可能在顶板岩层内形成离层，而底板岩层在采空区范围内卸压，在煤柱范围内增压，两种压力作用的结果，可能显现采空区地板向采空区隆起的现象。
（二）岩层移动和破坏的形式在岩层移动进程中，采空区周围岩层的移动和破坏形式要紧有以下几种：1．弯曲弯曲是岩层移动的要紧形式。
地表岩移参数注释
地表移动和变形的基本概念1、移动盆地主断面：经过移动盆地最大下沉点作的沿煤层走向或倾向的竖直剖面，称为移动盆地的主断面。
2、移动盆地边界：地表受采动影响的边界线，称为移动盆地边界。
目前一般以下沉10mm的点作为圈定移动盆地边界的依据。
3、地表非充分采动和充分采动：随着开采面积的扩大，地表移动盆地的面积和下沉值也随着增大，当最大下沉点只有一个，移动盆地为尖底的碗型时，称为非充分采动；当最大下沉点为一片，最大下沉值不在增加，移动盆地呈平地时，称为充分采动。
4、采动系数：采空区倾斜或走向方向的实际长度与地表达到充分采动时同一方向上的最小长度之比，称为采动系数。
倾斜和走向方向采动系数的符号为n1和n2。
地表充分采动时，采空区倾斜和走向方向的最小长度一般可用采空区平均深度H0表示。
因此采动系数的计算公式为：n1=K1D1H0；n2=K2D2H0；其中：K1，K2为小于1的系数，具体数值根据本矿实测资料求得。
D1，D2为采空区沿倾斜和走向方向的实际长度。
当n1和n2等于或大于1时，地表为充分采动，否则为非充分采动。
5、地表移动的全向量：地表点在空间上移动的最初和最终位置的连线，称为地表移动的全向量。
移动全向量有方向性，可分解为垂直和水平分量。
6、地表下沉：地表移动全向量的垂直分量为地表下沉。
地表下沉符号为W，充分采动最大下沉值为W u，非充分采动最大下沉值为W m。
7、地表水平移动：地表移动全向量的水平分量，称为地表水平移动。
地表水平移动的符号为u，充分采动最大水平移动为u0，非充分采动最大水平移动为u m。
8、地表倾斜：移动盆地内一线段两端点的下沉差与此线段长度之比，称为此线段的地表倾斜。
地表倾斜的符号为i，充分采动最大倾斜为i0，非充分采动最大倾斜为i m。
9、地表曲率：移动盆地内两相邻线段的倾斜差与此两线段长度的平均值之比，称为此二线段的地表曲率。
使地表向上凸起的为正曲率(取正号)，使地表凹入的为负曲率(取负号)，地表曲率的符号为K，充分采动最大曲率为K0，非充分采动最大曲率为K m。
岩层及地表移动的各种参数
岩层及地表移动的各种参数（08-12-2修订）通过地表移动观测确定地表移动参数：边界角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉值为10mm）至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。
移动角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。
三个临界变形值为：倾斜变形3mm/m；水平变形2mm/m；曲率变形0.2mm/m2。
裂缝角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地内最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
充分采动角：在充分采动条件下，地表移动盆地平地边缘点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。
以上各角又都分为上山、下山和走向三角。
最大下沉角：非充分采动时，地表移动盆地中心区的最大下沉点至采空区中心点的连线与水平线在下山方向的夹角。
充分采动时，在松散层不厚情况下，可依据上下山充分采动角作两直线，其交点至采空区中点连线与水平线在下山一侧的夹角。
开采影响传播角：充分采动时，倾向主断面上地表最大下沉值与该点水平移动值的比值的反正切值。
关于最大下沉角和开采影响传播角，有些书和文章不加区分，其实从以上《规程》中的定义来看，一个通过作图得到，一个通过计算得到，二者从数值上是很可能不同的。
地表移动计算参数：下沉系数：充分采动时，地表最大下沉值与煤层法线采厚在铅垂方向投影长度的比值。
水平移动系数：充分采动时，走向主断面上地表最大水平移动值与地表最大下沉值的比值。
主要影响角正切：走向主断面上走向边界采深与其主要影响半径之比。
在概率积分法预计时，不用边界角、移动角和裂缝角作为预计参数而一般采用主要影响角正切作为预计参数。
注意：主要影响角与下山移动角是不同的概念。
拐点偏距：下沉曲线的几何拐点与煤壁在水平方向上的偏离距离（偏向采空区）。
上层煤回采后重复开采下层煤时地表岩层移动参数分析
可靠 的数 据 ，于提 高煤炭 资源 的 回收率 。 以利
２ 项 目简 介
２１ 工 作面 地质 概况 ．
线 上 的测点 间距分 两 部 分考 虑 ， 于 充分 采 动 区 内 位
的点间距为 ３ 。 ０ ｌ 位于非充分采动区内的点间距为 ｎ ２ ， ０ Ｉ以求全面观测采动影响过程。 １ Ｔ
之进一 步完 善与深 化 ，为村 庄保 护煤 柱 留设提 供更
２ 观测线 的布置 ： ） 依据《 山矿区村庄保护煤柱 西 设计 规程 》试行 ）进 行 。依开 采深 度 和煤层倾 角 确 （
定 ：＝ ６＝ ２ 最 大下沉 角为 ： ９ 卢 ７ 。。 Ｗ＝ ０±０ ， 分 ． 充 ６ 采动 角为 ： ３６ 。 ， 整角为 ２ 。 ， ￣＝ １ 调 Ｆ ２ 松散层 移动角 为
３ 观 测 站 的 观测 ： 用 ｔ ｅ ｎ ２ 型全 站 仪 ） 采 ｏ ｏ 一 １Ｄ ｐ １
１４ ２工 作 面 是 东 曲矿第 一 个 ４号 煤 工 作 面 ， ４０
上覆 １４ ２工作 面采 空 区 。 ２０ ４号煤 直接 底 为粉砂 岩 ，
厚 ２７ Ｉ伪 顶为 炭质 泥岩 ， ０２ 直接 顶为 细砂 ． １。 ５Ｔ 厚 ．ｍ。
李 宝元
（ 山西焦煤集团矿业 管理 有限公 司， 山西 摘 太原 ００５ ） ３ ０ ３
要： 经对 东曲矿 １４２工作面岩层移动观测站的观测 、 ４０ 分析 ， 总结 了上层煤回采后 重复开采 下层煤时地表
岩层的移动规律和 实践经验 ， 能为今后 煤矿村庄保护煤柱 的留设提供 了宝贵的基础数据。 关键词 ： 重复开采； 保护煤柱 ； 岩层移动 ； 参数
地 表移 动形 态 产生 明 显影 响 。 １４ ２工 作 面为综 采 ４０ 工 作 面 ， 煤方 法为 倾斜 长壁 ， 采 顶板 自然垮 落 。
岩层与地表移动
在主断面上，移动盆地均匀下沉区边界点与同侧采空区边界点连线，在采空区一侧与煤层之夹角为充分采动角。在采空区下山边界、上山边界及走向边界的充分采动角分别以符号ψ1、ψ2和ψ3来表示。
4、最大下沉角（θ）
地表为非充分采动时，出现碗形盆地。在倾斜主断面上，移动盆地的最大下沉点与采空区中心连线，在下山方向与水平线的夹角为最大下沉角。如果地表充分采动时，可以用均匀下沉区中心点来求最大下沉角。
在移动盆地的主断面上，盆地的尺寸最大，移动变形值也最大，而且在主断面内的地表点基本上没有垂直于主断面的水平移动。所以，地表在主断面内所表现的移动规律是能够代表盆地的移动特征的。
开采水平煤层时，两个主断面均通过采区中心。开采倾斜煤层时，倾向主断面仍通过采区中心，而走向主断面则需根据最大下沉角θ来确定。
二、倾斜煤层及急倾斜煤层
倾斜煤层由于倾角变大，上覆岩层除有沿法线方向的弯曲外，还要沿层面向下错动，使岩层各点的移动偏向采空区下山方向。当移动稳定后，上覆岩层也会出现冒落带、断裂带和弯曲带。
开采急倾斜煤层时，岩层移动的情况就复杂多了。当煤层采空后，顶板岩层向采空区弯曲并沿层面向下移动；底板岩层有时也会向采空区隆起，并沿层面向下滑。当上履岩层的应力超过极限强度后，同样会断裂、垮落，并充填采空区。由于充填的岩石会沿采空区底板下滑，使得采空区下部被填满、压实，而采空区上部又被垮空，于是采空区上部的上覆岩层继续弯曲、断裂、冒落，岩层的移动加剧，而下部的岩层移动趋于稳定。
一、开采水平或倾斜煤层时
在采空区上方地表随基岩下沉、弯曲，形成一个具有一定范围的洼地，这个洼地即是地表移动盆地，又称为下沉盆地。在移动盆地边缘的表土上可能出现不同程度的裂缝，裂缝一般平行于采区的边界方向发展，其形状如楔形，上宽下窄，一般最深到地下五米左右就消失了。
(完整word版)《矿山开采沉陷学》复习题
《矿山开采沉陷学》复习题一、名词解释1.地表移动盆地主断面：地表移动盆地内通过最大下沉点（或者说移动盆地的中心）所作的沿煤层走向的垂直断面。
（P35）2.临界开采面积：地表到充分采动时的采空区面积。
3.防砂安全煤岩柱：在松散弱含水层底界面至煤层开采上限之间为防止流砂溃入井下而保留的煤和岩层块段。
（P321）4.垮落带（冒落带）：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岩层产生破坏的范围。
（P26）5.移动角：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
（P43）6.地表移动起动距：地表开始移动时工作面的推进距离。
（P85）7.半无限开采：工作面煤壁一侧的煤层未被采动，而另一侧的煤层全部采空的开采情况。
8. 超前影响角：将工作面前方地表开始移动（即下沉10mm）的点与当时工作面的连续，此连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
（P85）二、填空题三、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。
2.岩层移动稳定后，覆岩采入影响分为哪几个带？各影响带的主要特征是什么？（P25—P27）（1）冒落带：①随着煤层的开采，其直接顶板在自重力的作用下，发生法向弯曲，当岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度时，便产生断裂、破碎成块而垮落，冒落岩块大小不一，无规则地堆积在采空区内；②冒落岩石具有一定的碎胀性，冒落岩块间空隙较大，连通性好，有利于水、砂、泥土通过。
三下一上采煤
一、基础知识（一）岩层与地表移动特征一、岩层移动及其特征采出煤炭后，上覆岩层被破坏，当H>25M时，即开采深度是采高的25倍时，在回采空间上方形成竖三带。
图23-1。
1、垮落带：分为二部分，不规则垮落带和规则垮落带。
1）不规则的：岩层破坏严重，已失去原有的层次，破碎杂乱，并堆积于煤层底板之上。
2）规则的：垮落，但呈巨块，失去连续性，大体上保持原有的层次。
3）高度：与岩性、采高有关，一般为采高的3～5倍；2、断裂带或导水断裂带在垮落带之上，岩层有许多裂隙，但仍保持原有的岩层层次。
断裂呈垂直或斜交岩层层面，或平行层面（离层），因有透水性，也称为导水断裂带。
高度：与上覆岩性有关，为采高的9～35倍；3、弯曲带或整体移动带位于断裂带之上一直到达地表，其岩层移动是成层的、整体性地，最下部分可能出现离层和不导水的细微断裂。
岩层移动具有分带性特征，会随地质和采矿条件的变化而变化。
采用充填技术，则无冒落带（跨），当煤层厚或距地表近时，无弯曲带。
二、地表移动特征1、地表移动及移动盆地1）、地表移动：采用长壁垮落时，随采区面积的增大，岩石移动范围也随之增大。
当采空区的面积扩大到一定范围时，岩层移动发展到地表，使地表产生移动与变形，这一活动称为地表移动。
2）移动盆地：当采煤工作面采完，地表移动稳定后，采空区上方地表形成沉陷区域，形成一个中间下沉近似相等，边缘下沉量少的一个移动盆地。
（煤层水平，矩形的采空区，地表呈椭圆形，以10mm下沉为界）图23-2。
2、移动盆地的形成过程及种类1）形成过程1、2、3 非充分采动；4 充分采动；5 超充分采动2）种类：三种，非充分采动、充分采动、超充分采动3、移动盆地的主断面及其特征1）主断面：最终移动盆地的最大下沉点沿煤层走向或倾向作断面，称为移动盆地的主断面。
有走向主断面和倾向主断面。
2）特征：在主断面上，用各种夹角来表示其特征。
（1）边界角：在充分采动或接近充分采动的条件下，以下沉值为10mm的点作为边界点（移动盆地主断面上）a，将a与采空区边界点b连线，与水平线在煤柱一侧的夹角为边界角；当地表有松散层时，以松散体上部下沉10mm处开始，先将边界点沿松散层移动角ϕ的方向投到基岩面上作为a点。
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。
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。
地表岩移沉降观测成果的整理步骤
地表岩移沉降观测成果的整理步骤地表移动观测站的观测成果预处理，必须在外业成果无误的基础上进行。
观测数据的处理工作包括计算和绘图两部分。
1、观测成果的计算为了确保观测成果的正确性，在进行内业数据处理之前，应对野外观测成果再次检查，然后进行各种严密的计算。
（1）观测数据的预处理观测数据预处理主要是计算各测点的高程、相邻两测点在观测线方向的水平距离，然后计算各测点的位移变化值及下沉速度等。
（2）位移变化值的计算观测数据经过预处理之后，便可计算观测线上各测点和各测点之间的位移变化值。
其计算内容主要包括：各测点的下沉和水平移动，相邻两测点间的倾斜和水平变形，相邻两线段（或相邻三点）的曲率变形，观测点的下沉速度等。
各移动和变形计算公式如下：① m次观测时n点的下沉W n=H n0-H n m，mm式中：W n --- n号点下沉值；H n0、H n m--- 分别为首次和m次观测时n号点的高程。
②相邻两点间的倾斜i n~n+1=（W n+1-W n）/（L n~n+1），mm式中：i n~n+1 --- 表示n号点至n+1号点的倾斜距离；L n~n+1 --- n号点至n+1号点的水平距离；W n+1、W n --- 表示n+1号点和n号点间的高差及n 号点的下沉量；③n号点的水平移动U n=L nm-L n0，mm式中：U n --- n号点的水平移动；L nm、L n0--- 分别表示m次观测时和首次观测时n号点至观测线控制点间的水平距离；④n号点至n+1号点的水平变形εn+1~n=［（L n+1~n）m -（L n+1~n）0］/（L n+1~n）0，mm式中：（L n+1~n）m 、（L n+1~n）0 ---分别表示n+1号点至n号点在首次观测时和m次观测时的水平距离。
⑤n号点的下沉速度V n=（W nm-W nm-1）/t，mm/d式中：W nm-1、W nm ---分别表示m-1次至m次观测时n点的下沉值。
开滦矿区厚松散层地表岩移参数规律研究
开滦矿区厚松散层地表岩移参数规律研究张文志;任筱芳;邹友峰【摘要】为了揭示厚松散层、岩层与地表移动的内在机理和规律,丰富和发展开采沉陷理论,应用数理统计原理整理和分析了大量的实测资料,采用概率积分法和最小二乘原理进行拟合求参,分析总结了相应的角量参数、概率积分法预计参数规律以及中采深厚松散层的特点.利用多元回归分析,得出了同一矿区虽然采厚变化不大,但松散层厚度对边界角、移动角的影响较为显著,且边界角和移动角相差很大,甚至可达20°,最后总结了目前控制和减轻地表沉陷的主要技术途径.这对研究开滦矿区厚松散层条件下地表岩移规律和开采沉陷问题具有重要指导意义和应用价值.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(029)001【总页数】5页(P61-65)【关键词】厚松散层;岩层移动;开滦矿区【作者】张文志;任筱芳;邹友峰【作者单位】河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作,454000;河南理工大学万方科技学院,河南焦作,454000;河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作,454000【正文语种】中文【中图分类】TD823.840 引言由于地下煤炭资源的开采，当采空区的面积达到或超过一定尺寸时，将引起上覆岩层乃至地表发生变形和破坏.经过科技人员的不懈努力，基本掌握了一般开采条件下的岩层移动规律.但对特殊开采条件下，如厚松散层条件下的地表沉陷规律研究较少，对其影响合理描述和机理研究还不充分.而在我国如开滦、峰峰、兖州、淮南等矿区都不同程度地存在着百余米厚的松散层，所以研究厚松散层这一特殊条件下的岩层移动参数特征具有重要意义[1-4].1 厚松散层的沉陷机理松散层是岩层与地表之间的松散介质，是岩性弱化层、变形缓冲层、岩层移动与地表移动的转换层.含厚松散层的煤系地层中存在着厚而硬、起着主要控制作用的岩层，它被称为岩层活动中的关键层.厚松散层下采煤，关键层上方岩土层的运动方式可以近似用颗粒体随机介质的方式来描述，即把关键层上方的岩层看成重力型颗粒体随机游动介质，在重力作用下由采前平缓稳定位置向采动变形后的关键层与原关键层位置之间形成的“托板采空区”作自序运动，最后达到新的稳定平衡状态，并在松散层与基岩层耦合处形成了形如概率积分曲面的下沉盆地[5].2 观测站实测资料研究开滦矿区到目前为止已建立了各类地表移动观测站，有些观测持续达20 a.这些观测站涵盖了67～300 m厚的冲积层，开采深度在250～1 000 m，开采厚度在2.2～8.8 m，为研究厚松散层下地表移动规律提供了丰富的资料，采用概率积分法和最小二乘原理进行拟合求参，得出了各观测站的地表移动变形的角量参数与预测参数，其结果列于表1-表2中.表1 地表移动角量参数Tab.1 Surface movement angular parameters矿井名称观测站名称倾斜长度/m采厚/m松散层厚/m平均采深/m综合边界角综合移动角走向边界角/(°)上山边界角/(°)下山边界角/(°)走向移动角/(°)上山移动角/(°)下山移动角/(°)钱家营矿辅2711503.122030443.98--67.7663.87-辅2714256.422032035.0035--54.29-1176E1502.8188472--58.10--65.831672E1403.130048456.92-53.6481.3972.7171.58林南仓矿BKIII8562.3167335--57.00--57.3111291006.0156442--46.18-44.6561.88东二小3194.8220580----50.2364.47E线802.2156263-39.7738.71-58.3961.54B 线1122.5167248-40.4330.64-49.0040.54F线1552.2162257-38.8838.14-35.2444.24唐山矿岳各庄1602.612552457.3353.8526.5882.5981.1538.653 厚松散层地表岩移参数规律3.1 中采深厚松散层特点通过对林南仓等14个观测站的地表移动观测资料进行分析，其开采地质条件特征如下:(1)中深部开采.工作面开采大部分为中深部开采，且采深变化较大，普遍在300 m 以上，最深可达1 400 m.单个及多个工作面开采易形成阶段性的非充分开采，其观测线多为倾向观测线，这对观测资料准确分析带来了困难.表2 概率积分参数Tab.2 Probability integral parameters矿井名称观测站名称概率积分法参数qtanβtanβ1tanβ2bθs1s2s3s4钱家营辅2710.892.161.642.630.2284.034311818辅2710.981.252.4684.036311176E0.961.771.6883.410191672E0.841.291.671.3 281.5724444林南仓BKIII80.922.252.490.2384.023*******.841.561.3982.086东二小0.911.991.2978.15950E线0.931.161.4687.0107B线0.971.231.4380.4613F线0.972.051.3287.02120平均值0.901.741.711.810.2284.0118143232(2)厚松散层下开采.松散层厚达数百米，且岩性较软，易产生塑性变形，能够起到减缓地表变形的作用，同时在自重力作用下对其下部基岩产生较大压力.因此，相对于不同的采深，基岩与采深的比值不一样，对地表下沉及移动变形的产生的作用也不一样.(3)煤层群开采.部分开采属于煤层群开采，如辅271观测站5，7，9，12等4个不同煤层，分属于4个不同煤层的12个工作面，不仅在开采的时间上相互重叠，而且在空间位置上亦相互重叠.这样观测工作，不仅开采时间受到相邻工作面的影响，而且开采空间位置亦受到相邻工作面的影响.3.2 地表移动角量参数根据表1和表2，利用多元回归分析，总结出边界角与采厚m及采深H、松散层厚h/采深H之间的关系，即(1)走向边界角(2)上山边界角(3)下山边界角同时也给出了移动角与采厚及采深、松散层厚/采深之间的关系，即(1)走向移动角(2)上山移动角(3)下山移动角由此可知，在同一地质采矿条件下，随着m/H与h/H的增大，边界角、移动角均减小.由于同一矿区采厚变化不大，因此，松散层厚对边界角、移动角的影响更为显著.3.3 概率积分法预计参数根据地表移动观测资料，以概率积分法为基础，基于最小二乘拟合原理[6]，通过回归分析，给出了概率积分法参数的变化规律.3.3.1 下沉系数下沉系数与基岩厚度Hj，松散层厚及采深之间的关系为对于同一矿区而言，随着基岩厚度、采深的增加，下沉系数均逐渐减小.对于不同矿区，当基岩类似时，下沉系数与松散层厚所占采深的比例成反比关系.其原因在于：松散层的力学性质不同于基岩，它不具抗拉强度，呈整体移动，因此，可将松散层简化为一自由荷载作用于基岩面上，松散层厚与采深比值h/H越大，则基岩所承受荷载越重，进而缩小了岩层离层及碎胀系数，加大了地表下沉；同时，松散层的下沉机理不同于基岩，它一方面随基岩的下沉而下沉，另一方面松散层的深厚土体在采动附加应力作用下产生固结变形.3.3.2 主要影响角正切值矿区主要影响角正切tan β与煤层倾角α，松散层厚h，松散层厚与采深之比h/H 之间的关系为：上山主要影响角正切tan β2：下山主要影响角正切tan β1：主要影响角正切值是地表移动变形预计过程中的重要参数，它的大小直接影响预计地表移动变形范围的大小.在厚松散层条件下，上山主要影响角正切tan β2随煤层倾角、松散层厚的增大而减小，随松散层厚与采深之比h/H的增大而相应增大.而随着煤层倾角、松散层厚与采深之比h/H的增大，下山主要影响角正切tan β1均呈减小趋势.3.3.3拐点偏移距S拐点偏移距S与工作面倾斜长度/采深、松散层厚与采深之比h/H之间的关系为：上山拐点偏移距S2：下山拐点偏移距S1：在厚松散层条件下，上山拐点偏移距S2、下山拐点偏移距S1随工作面倾斜长度与采深之比l/H的增大呈增大趋势，而随松散层厚与采深之比h/H的增大呈减小趋势.3.3.4 开采影响传播角开采影响传播角θ与煤层倾角α、松散层厚与采深之比h/H之间的关系为在厚松散层条件下，开采影响传播角θ与煤层倾角α、松散层厚与采深之比h/H 均成反比，即开采影响传播角θ随着煤层倾角α、松散层厚与采深之比h/H的增大而减小.4 厚松散层条件下开采沉陷控制技术目前控制和减轻地表沉陷的主要技术途径有充填开采、离层带注浆充填和部分开采等[7-10].(1)充填开采.该方法是用充填物充填矿物资源采出后形成的采空区，其地表沉陷控制效果取决于采空区的充填程度.此法存在成本高、工艺复杂，充填接顶性差，致使顶板下沉量增大等缺点，目前此法很少使用.(2)覆岩离层带注浆充填减沉.它是近几年提出的一种新的地表沉陷控制方法，其实质是注浆充填开采过程中覆岩中形成的离层空间，阻止开采空间的向上传递，阻止和减缓上覆岩层继续下沉，达到减缓地面沉陷的目的.离层注浆时对离层裂缝发育的控制、注浆控制技术要求高，工艺复杂，实现的难度较大，大面积开采条件下实施的地面减沉效果还有待于实践验证.(3)部分开采.主要包括房柱式开采、限厚开采和条带开采，是利用留下的矩形或条带形煤柱支撑上覆岩层控制地表沉陷.此法存在煤炭永久损失率高及预计模型和预计理论尚不健全，传统的预计方法结果与实际偏差较大等缺点.目前，根据荷载置换原理，提出“条带开采—注浆充填固结采空区—剩余条带开采”的三步法开采沉陷控制的思路，此法不影响正常采煤工作，且充分利用关键层理论实现对覆岩的控制.5 结论(1)总结了开滦矿区厚松散层的特点，厚松散层条件下的边界角和移动角相差很大，如单采辅271工作面时，两者相差20°，这说明在厚松散层下采煤时，地表下沉盆地在边缘部分收敛十分缓慢，地表的下沉可能延续很远的距离.(2)总结了边界角和移动角与m/H、n/H间的变化规律，随着m/H与h/H的增大，边界角、移动角均减小.同一矿区虽然采厚变化不大，但松散层厚对边界角、移动角的影响更为显著.(3)总结了厚松散层条件下概率积分法预计参数中下沉系数、主要影响角正切值、拐点偏移距、主要影响传播角与采深、采厚、松散层厚度、基岩厚度、煤层倾角等因素之间的关系，同一矿区松散层厚和煤层倾角变化越大对各参数的影响也越大. 参考文献：[1] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京：煤炭工业出版社，2000：138-140.[2] 郭惟嘉，阎卫熙.矿区地表沉陷规律及建(构)筑物下综合开采技术[M].北京：煤炭工业出版社，2006：35-42.[3] 王金庄.巨厚松散层下采煤地表移动规律的研究[J].煤炭学报，1997，22(1)：230-234.[4] 麻凤海，范学理，王泳嘉.巨系统复合介质岩层移动模型及工程应用[J].岩石力学与工程学报，1997(6)：536-543.[5] 宋常胜，赵忠明，李洪波,等.巨厚松散层下条带开采地表沉陷机理及岩层移动模型的探讨[J].焦作工学院学报:自然科学版，2003，22(3)：161-164.[6] 李庆扬，王能超，易大义.数值分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2003：62-70.[7] 邹友峰，邓喀中，马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.[8] 邹友峰.开采沉陷预计参数的确定方法[J].焦作工学院学报：自然科学版，2001，20(4)：253-257.[9] 苏仲杰，刘文生.减缓地表沉降的覆岩离层注浆新技术的研究[J].中国安全科学学报，2001(4)：21-24.[10] 徐乃忠，戴华阳.厚松散层条件下开采沉陷规律及控制研究现状[J].煤矿安全，2008(11)：53-55.。
地表岩移参数注释
地表移动和变形的基木概念1、移动盆地主断面：经过移动盆地最大下沉点作的沿煤层走向或倾向的竖直剖而，称为移动盆地的主断面。
2、移动盆地边界：地表受采动影响的边界线，称为移动盆地边界。
目前一般以下沉10mm的点作为圈定移动盆地边界的依据。
3、地表非充分采动和充分采动：随着开采面积的扩大，地表移动盆地的面积和下沉值也随着增大，当最大下沉点只有一个，移动盆地为尖底的碗型时，称为非充分采动；当最大下沉点为一片，最大下沉值不在增加，移动盆地呈平地时，称为充分采动。
4、采动系数：采空区倾斜或走向方向的实际长度与地表达到充分采动时同一方向上的最小长度之比，称为采动系数。
倾斜和走向方向采动系数的符号为山和匕。
地表充分采动时，采空区倾斜和走向方向的最小长度一般可用采空区平均深度Ho表示。
因此采动系数的计算公式为：□i=Ki —；ii2=K°—；HO HO其中：KI, K2为小于1的系数，具体数值根据本矿实测资料求得。
DI, D2为采空区沿倾斜和走向方向的实际长度。
当山和a等于或大于1时，地表为充分采动，否则为非充分采动。
5、地表移动的全向量：地表点在空间上移动的最初和最终位置的连线，称为地表移动的全向量。
移动全向量有方向性，可分解为垂直和水平分量。
6、地表下沉：地表移动全向量的垂直分量为地表下沉。
地表下沉符号为W,充分采动最大下沉值为W u,非充分采动最大下沉值为W m o7、地表水平移动：地表移动全向量的水平分量，称为地表水平移动。
地表水平移动的符号为u，充分采动最大水平移动为uo,非充分采动最大水平移动为Um。
8、地表倾斜：移动盆地内一线段两端点的下沉差与此线段长度之比，称为此线段的地表倾斜。
地表倾斜的符号为i,充分采动最大倾斜为io，非充分采动最大倾斜为i m o9、地表曲率：移动盆地内两相邻线段的倾斜差与此两线段长度的平均值之比，称为此二线段的地表曲率。
使地表向上凸起的为正曲率（取正号），使地表凹入的为负曲率（取负号），地表曲率的符号为K,充分米动最大曲率为Ko，非充分采动最大曲率为Km。
地下金属矿山岩层移动角与移动范围的确定方法研究（论文）
中南大学硕士学位论文地下金属矿山岩层移动角与移动范围的确定方法研究姓名：袁义申请学位级别：硕士专业：采矿工程指导教师：赵国彦20080401中南大学硕士学位论文摘要摘要矿山开采必然引起地表下沉，研究岩层移动与沉陷问题成为一个重要课题。
我国一些地下金属矿山，由于开采设计中采用的移动角不甚合理，使得地表的建筑物和生产设施处于移动区内而产生变形破坏，不仅给矿山造成了经济损失，而且对矿山的安全生产构成巨大的威胁。
本文针对永平铜矿露天、地下联合开采现状，对采场覆岩特别是上覆岩层在开采过程中的应力变化和变形特性的研究，从流变学的角度总结出了岩层特别是地表的下沉随时间的变化规律。
通过分析了采场区域应力变化对覆岩特别是地表移动变形的影响。
岩层移动角主要受到上覆岩层岩性、开采深度、开采厚度、采矿方法等因素影响；总结岩层移动角的确定方法，对岩石流变性对移动角的影响进行分析。
初步弄清了采矿作业对地表岩层移动的主要影响因素和运动规律。
通过对岩层移动与岩石蠕变的相关性分析，得到岩石蠕变特性与损伤模型，对加载过程中蠕变损伤方程进行介绍和推导。
用流变力学原理推导地表移动下沉值与时间的函数关系式，通过对岩层移动角计算公式的修正，得到更为精确的移动角，有效地对开采地表变形进行预计。
使用岩移参数确定方法对永平铜矿３撑，硝、群勘探线剖面进行地表移动分析，结合地下开采初步设计，确定永平铜矿移动角，得到整个开采范围的地表移动带。
通过Ｓｕｒｐａｃ建立三维可视模型，将确定的移动带在三维的模型上能够显示出来。
关键词：移动角，移动范围，蠕变理论模型，损伤模型，三维可视模型ＡＢＳＴＲＡＣＴＭｉｎｅｒａｌｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｗｏｕｌｄｉｎｅｖｉｔａｂｌｙｌｅａｄｔｏｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａ．ＳｏｍｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｅｔａｌｍｉｎｅｓｗｈｉｃｈｗｏｒｋｉｎｇｗｉｔｈｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅｌｅａｄｔｏｔｈｅｄａｍａｇｅｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｉｅｓｉｎｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａ．Ｉｔｂｒｉｎｇｓｈｕｇｅｅｃｏｎｏｍｉｃｌｏｓｓｅｓａｎｄｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｔｈｒｅａｔｔｏｔｈｅｍｉｎｅｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｏｆ‘‘ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｄｕｅｔｏＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｉｎｇｏｆＹｏｎｇｐｉｎｇＯｐｅｎ??ｐｉｔＣｏｐｐｅｒＭｉｎｅ”．Ａｐｐｌｉｅｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｈｉｃｈｇｅｔｆｒｏｍｔｅｓｔｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａ．Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅｄｅｐｅｎｄｓｏｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｍｉｎｉｎｇｄｅｐｔｈ，ｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ，ｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｓ．ＴｈｅＰａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｃｏｎｆｉｒｍｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｒｅｅｐｔｏｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ａｎｄｕｎｃｏｖｅｒｓｐｒｉｍａｒｉｌｙｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｒｅａｓｏｎｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐａＲｅｍｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｃｋｓｈｉｆｔｉｎｇａｓｔｈｅｍｉｎｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｇｏｉｎｇｏｎｉｎｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｔｈｅＹｏｎｇｐｉｎｇＯｐｅｎ—ｐｉｔＣｏｐｐｅｒＭｉｎｅ．Ｉｔｏｂｔａｉｎｔｈｅｒｏｃｋｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｒｅ印ｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌｄｅｐｅｎｄｏｎｒｅｌａｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｒｏｃｋｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｃｒｅｅｐ．Ｉｔｄｅｒｉｖｅｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｉｍｅａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｂｙｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃｓ．ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｗｅｃｏｕｌｄｇｅｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｖａｌｕｅｏｎａｍｅｎｄｉｎｇｔｈｅｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅ．Ｍｉｎｉｎｇｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅ３，７，８ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｌｉｎｅｓｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｅａｒｅａｄｕｅｔｏＹｏｎｇｐｉｎｇＯｐｅｎ—ｐｉｔＣｏｐｐｅｒＭｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ３ＤｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｉｔｈｔｈｅｓｏｆｔｏｆＳｕｒｐａｃａｎｄａｍｅｎｄｅｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａｓｈｏｗｅｄｉｎｔｈｅｍｏｄｅ】．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｇｌｅ；ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａ；ｃｒｅｅｐｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ；Ｉｌ原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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岩层及地表移动的各种参数（08-12-2修订）
通过地表移动观测确定地表移动参数：
边界角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉值为10mm）至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。
移动角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。
三个临界变形值为：倾斜变形3mm/m；水平变形2mm/m；曲率变形0.2mm/m2。
裂缝角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地内最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
充分采动角：在充分采动条件下，地表移动盆地平地边缘点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。
以上各角又都分为上山、下山和走向三角。
最大下沉角：非充分采动时，地表移动盆地中心区的最大下沉点至采空区中心点的连线与水平线在下山方向的夹角。
充分采动
时，在松散层不厚情况下，可依据上下山充分采动角作两直线，其交点至采空区中点连线与水平线在下山一侧的夹角。
开采影响传播角：充分采动时，倾向主断面上地表最大下沉值与该点水平移动值的比值的反正切值。
关于最大下沉角和开采影响传播角，有些书和文章不加区分，其实从以上《规程》中的定义来看，一个通过作图得到，一个通过计算得到，二者从数值上是很可能不同的。
地表移动计算参数：
下沉系数：充分采动时，地表最大下沉值与煤层法线采厚在铅垂方向投影长度的比值。
水平移动系数：充分采动时，走向主断面上地表最大水平移动值与地表最大下沉值的比值。
主要影响角正切：走向主断面上走向边界采深与其主要影响半径之比。
在概率积分法预计时，不用边界角、移动角和裂缝角作为预计参数而一般采用主要影响角正切作为预计参数。
注意：主要影响角与下山移动角是不同的概念。
拐点偏距：下沉曲线的几何拐点与煤壁在水平方向上的偏离距离（偏向采空区）。
对于以上计算参数，《规程》给出了根据地表移动观测站数据计算的方法。
对于缺少实际观测资料的矿区，可采用覆岩综合评价系数P及地质、开采技术条件来确定地表移动计算参数（见《规程》）。
《规程》还给出了煤层群条件下，如果下层煤开采的影
响超过上层煤开采时已经移动的覆岩，地表受下层煤开采的重复采动参数的计算方法。
除了以上主要关注地表及岩层移动的参数外，覆岩（顶板）的垮落角也是一个很重要的概念。
顶板垮落角：顶板垮落后其断裂面与顶板层面之间朝采空区方向形成的夹角。