开采沉陷形成机理及其预测方法
概率积分法开采沉陷
概率积分法开采沉陷沉陷是指土地表面在地下资源开采或其他人为活动的影响下发生的下沉或下降现象。
在沉陷区域开展资源开采活动，需要对沉陷进行科学评估和监测，以减少对环境和人类活动的影响。
概率积分法是一种常用的沉陷预测方法，它通过对沉陷概率分布进行积分，得到沉陷量的概率密度函数，从而对沉陷进行精确预测。
概率积分法的基本原理是将各种可能的沉陷情况视为随机变量，并利用概率统计的方法进行分析。
首先，需要确定沉陷的概率分布函数，即确定沉陷量的可能取值及其概率。
然后，通过对概率分布函数进行积分，得到沉陷量的概率密度函数。
最后，可以根据概率密度函数来评估不同沉陷量的可能性及其对工程和环境的影响。
概率积分法在沉陷预测中的应用可以帮助决策者更好地评估和控制沉陷风险。
例如，在选择地点进行资源开采前，可以通过概率积分法预测不同沉陷量的概率，从而选择较低沉陷概率的地点。
在资源开采过程中，可以根据概率密度函数对可能的沉陷量进行预测，制定相应的工程措施和管理策略，以减少沉陷对工程的影响。
此外，概率积分法还可以用于评估不同开采方案的沉陷风险，从而指导决策者选择最优方案。
概率积分法在沉陷预测中的应用也存在一些挑战和限制。
首先，概率积分法需要大量的数据支持，包括地质勘探、地下水位监测和沉陷监测等数据。
缺乏数据或数据质量不高会影响预测的准确性。
其次，概率积分法对沉陷机理的理解要求较高，需要对沉陷的成因和影响因素有较为深入的研究。
最后，概率积分法在处理复杂情况时的计算量较大，需要借助计算机模拟等方法进行计算。
为了提高概率积分法的预测准确性和应用效果，可以采取以下措施。
首先，加强对沉陷机理的研究，深入了解沉陷的成因和影响因素，提高对概率分布函数的确定性。
其次，加强监测和数据采集工作，提高数据的质量和可靠性。
同时，发展先进的数据处理和计算方法，提高计算效率和精度。
此外，加强沉陷风险评估和管理的规范化，建立科学合理的决策和管理机制。
概率积分法是一种有效的沉陷预测方法，可以用于评估和控制沉陷风险。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨随着煤矿开采的不断推进，煤矿沉陷问题也日益凸显。
煤矿沉陷不仅会给矿区和附近居民带来直接的经济损失和安全隐患，还会对地下水文地质环境产生影响。
煤矿开采沉陷防治和控制成为了煤矿开采过程中一项重要的技术问题。
本文将从煤矿开采沉陷的影响机理、沉陷预测和监测技术、沉陷防治和控制技术等方面进行探讨。
一、煤矿开采沉陷的影响机理煤矿开采沉陷是指在地下采煤过程中，由于地表地下煤层的变形、瓦斯涌出和矿岩崩塌等因素引起地表沉陷和建筑物变形的现象。
煤矿开采沉陷的影响机理主要包括：（1）地表沉陷：煤矿开采过程中，煤矿下方煤层被开采后形成空隙，地表上方的岩层会因失去支撑而发生沉陷。
受影响的范围主要取决于煤层的深度和开采方法。
（2）建筑物变形：地表沉陷会导致建筑物的沉陷和变形，使得建筑物的结构受到破坏，甚至引起建筑物的倒塌。
（3）地下水动态变化：煤矿开采沉陷会导致地下水位动态变化，从而影响地下水资源的开发利用。
二、沉陷预测和监测技术煤矿开采沉陷的预测和监测是防治和控制沉陷的基础，也是煤矿生产安全的重要保障。
目前，常用的沉陷预测和监测技术主要包括：（1）地面沉陷预测：地面沉陷预测是通过对煤矿下方煤层的开展地质勘探，采用地质勘探、遥感技术和地下水动力学方法，以及数学模型和计算机仿真等手段，对煤矿开采沉陷进行预测。
（2）监测技术：通过地面或地下的监测设备，对煤矿开采沉陷进行实时监测。
包括地面变形监测、地下水位监测、建筑物沉陷监测等。
（3）数值模拟方法：利用数学模型和计算机仿真技术，对煤矿开采沉陷进行数值模拟，通过对关键参数的分析和预测，为沉陷防治和控制提供科学依据。
三、沉陷防治和控制技术煤矿开采沉陷的防治和控制是通过对煤矿开采沉陷的影响机理进行分析，制定相应的技术方案，采取科学合理的技术措施，保障煤矿开采安全和附近地区的生态环境。
常用的沉陷防治和控制技术主要包括：（1）煤柱支撑技术：在地下采煤过程中，采用合理的采煤柱宽度、间距和支护方式，保护地表和地下设施的完整性，减少地面沉陷。
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
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。
煤矿开采沉陷防治和控制技术范本
煤矿开采沉陷防治和控制技术范本引言煤矿开采过程中，由于煤层的采空和岩层的失稳，常常会引发沉陷问题。
煤矿沉陷不仅对煤矿区域的土地利用和生态环境产生负面影响，还可能给矿井的安全带来威胁。
因此，煤矿开采沉陷防治和控制技术的研究与应用具有重要意义。
本文将从沉陷原因分析、防治与控制技术、案例分析等方面，进行阐述。
一、沉陷原因分析1. 煤层采空引发的沉陷煤层采空后，原本支撑煤层的岩层会失去支撑力，从而导致地表沉陷。
随着采空区域的扩大，沉陷现象会呈现出面积逐渐扩大、深度逐渐加深的趋势。
2. 岩层失稳引发的沉陷在煤矿开采过程中，岩层容易出现断裂、滑动等失稳现象，从而导致地表产生沉陷。
这种沉陷的范围通常较小，但是危害较大，容易引发地质灾害。
二、防治与控制技术1. 采空区域灌浆加固技术采空区域灌浆加固技术是指在煤层采空区域进行灌浆施工，通过固化地层，恢复土壤的承载力，从而达到防止沉陷的目的。
在施工过程中，可以选择合适的灌浆材料和灌浆方法，提高施工质量。
2. 岩层支护技术岩层支护技术是指在煤矿开采过程中，针对岩层失稳的问题，采取相应的措施进行支护。
常用的支护措施包括岩层锚杆支护、预应力锚杆支护、喷射锚杆支护等。
3. 综合沉陷控制技术综合沉陷控制技术是指通过综合应用各种防治措施，对煤矿沉陷进行控制。
这些措施包括煤层注水排灌、地表水利工程建设、地表变形监测等。
通过综合应用这些技术，可以在一定程度上减少煤矿沉陷的发生。
三、案例分析以某煤矿为例，该煤矿位于山西省某地，开采了多个煤层。
在煤矿开采过程中，出现了较为严重的沉陷问题。
针对该煤矿的沉陷问题，我们采用了综合沉陷控制技术。
首先，对采空区域进行了灌浆加固，提高了地层的承载力。
同时，对岩层进行了支护，防止了岩层失稳引发的沉陷。
在沉陷控制过程中，我们还加大了地表变形监测的力度，及时掌握地表沉陷的情况。
根据监测结果，针对不同区域的沉陷情况，采取了相应的控制措施，最大限度地减少了沉陷的发生。
矿山岩层与地表沉陷的预测方法
矿山岩层与地表沉陷的预测方法矿山开采是人类活动中对地球表层最大的改变之一，其对地表沉降和地质灾害的影响也是不可忽视的。
因此，预测矿山岩层与地表沉陷是矿山开采中的重要问题之一。
本文将介绍矿山岩层与地表沉陷的预测方法。
一、矿山岩层与地表沉陷的原理矿山开采会对地下岩层产生影响，导致岩层的变形和破坏，从而引起地表沉降。
矿山岩层与地表沉降的原理是：在矿山开采过程中，岩石的应力状态会发生变化，从而导致岩石的变形和破坏。
当岩石的强度不足以支撑上部地层时，岩石就会向下移动，使地表产生沉降。
二、矿山岩层与地表沉降的预测方法（一）经验公式法经验公式法是根据矿山岩层和地表沉降的历史数据，通过统计分析和回归分析，建立预测模型，以预测矿山开采对地表沉降的影响。
该方法简单易行，适用于类似矿山的预测。
但是，由于该方法只考虑了历史数据，没有考虑到岩层和地表沉降的物理机理，因此预测精度较低。
（二）数值模拟法数值模拟法是使用计算机模拟矿山开采对岩层和地表沉降的影响。
该方法可以考虑岩层和地表沉降的物理机理，预测精度较高。
但是，该方法需要大量的数据和计算资源，建模和计算复杂，需要一定的专业知识和技能。
（三）物理模拟法物理模拟法是通过实验室模拟矿山开采对岩层和地表沉降的影响，以预测矿山开采对地表沉降的影响。
该方法可以直接观测到岩层和地表沉降的变化，预测精度较高。
但是，该方法需要大量的实验室设备和人力物力，成本较高，且实验结果可能受到实验条件的限制。
三、矿山岩层与地表沉降的预测案例以某矿山为例，使用数值模拟法预测该矿山开采对地表沉降的影响。
首先，建立矿山岩层和地表沉降的模型，采用有限元法进行模拟计算。
然后，根据矿山开采的方案和时间表，预测矿山开采对地表沉降的影响。
最后，与实际监测数据进行比对，验证预测精度。
预测结果显示，该矿山开采对地表沉降的影响较小，最大沉降量为10毫米。
与实际监测数据进行比对，预测精度较高，误差小于5毫米。
四、结论矿山岩层与地表沉降的预测是矿山开采中的重要问题之一。
煤矿开采沉陷及其预防对策分析
煤矿开采沉陷及其预防对策分析我国的煤炭资源十分丰富，相对来说，天然气与石油的资源较少。
因此，我国的主要能源来源于煤矿的开采。
煤矿能源在我国能源之中的比例占据一半以上，煤矿作为我国的主要能源，会一直并长期主宰着我国的能源产业。
我国经济的快速发展，带动着能源产业的需求。
因此，煤矿的开采规模也随之而增大，那么我国的生态环境问题就成为了非常重要的问题。
在煤矿的开采中，经常会发生地面沉陷等情况，本文主要针对此情况进行分析，并适当提出了应对措施，希望能够为业内人士带来帮助。
标签：开采沉陷防治对策充填注浆1煤矿开采沉陷形成原因及现状1.1开采沉陷形成的原因煤矿开采的沉陷情况是指，开采人员将煤从煤层采出后，地下的采空区和其周围本应有的水平应力，和土地的垂直应力平衡状态被破坏，导致地面重新分布垂直应力，引起了岩层的破坏、变形，甚至发生土地的移动，并且在移动过程中，导致地表和土层的土地也发生了变化，这种变化的过程，就是开采沉陷。
开采沉陷的实质原因由于地下开采的不断扩大，导致岩石的内部应力发生复杂的变化，这种变化又会引起其他周围岩石应力的变化，这种变化不断地传播至地表，导致从采空区至地表全部岩层整体移动的结果。
采空区上覆的岩层内部的构造是非常复杂的，各个岩层的岩性往往有很大的差异，而且各个岩层内部存在着各种不连续的节理和裂隙，如果开采沉陷促使这些节理和裂隙相互导通，则会引起范围更大的岩层移动，如果这些岩层的移动向地表对地表不断地扩散，最终传至地表的岩层，这将引起更大范围的地表沉降。
如果煤层埋藏的深度比较深，地下的采矿活动的范围也比较的小，则由于开采造成的地表沉陷是非常小的，有时仅仅会引起地，下局部的岩层移动并不会引起地表沉陷。
反之如果煤层埋藏浅，地下的采矿活动比较剧烈，影响的范围很大，那么肯定会引起地表岩层的移动和变形，最后形成地表沉陷。
1.2煤矿开采沉陷现状及存在的问题在进行煤炭开采时，主要有以下几种开采方式。
打设立井、斜井，或平硐的井工进行开采。
2024年煤矿开采沉陷防治和控制技术
2024年煤矿开采沉陷防治和控制技术引言：煤炭是我国主要的能源资源之一，而煤矿开采所带来的沉陷问题一直是一个困扰行业的难题。
沉陷不仅会对地下和地表设施造成破坏，还会引发地质灾害和环境污染问题。
因此，煤矿开采沉陷防治和控制技术的研究与应用具有重要意义。
一、煤矿开采沉陷的原因分析煤矿开采过程中，采煤工作面的开采导致煤层的失稳和破裂，引起上覆地层的塌陷，形成沉陷。
1. 煤层岩性特征：煤层的岩性特征决定了其开采导致的沉陷程度。
软岩煤层更容易发生沉陷，而硬岩煤层的沉陷程度较小。
2. 采煤工艺：采煤工艺的不同也会对沉陷程度产生影响。
目前，常用的采煤方式有顶煤爆破法、胶运放顶法、割缝法等。
对于不同的煤层类型选择合适的采煤工艺可以减轻沉陷程度。
3. 开采方式：煤矿开采一般采用的方式有直接开采和分层开采。
直接开采是指从地表直接开采煤炭，分层开采则是在地下不同深度开采不同层煤。
两种方式对沉陷程度都有不同的影响。
二、煤矿开采沉陷防治和控制技术为了减轻煤矿开采引起的沉陷问题，需要探索并应用适合的防治和控制技术。
1. 改变开采方式：采用分层开采方式可以减轻沉陷程度。
这种方式可以在不同深度开采不同层煤，减少单层厚度，从而减少沉陷量。
2. 改进采煤工艺：改进采煤工艺可以减轻煤层的失稳和破裂，从而减少沉陷程度。
例如，在顶煤爆破法中使用合适的爆破参数和爆破顺序可以减少煤层的破裂面积，降低沉陷量。
3. 应用支护技术：在采煤过程中使用支护技术可以减少沉陷程度。
目前常用的支护技术包括采空区充填法、支架法等。
这些技术可以填充采空区，维持地表稳定，减少沉陷程度。
4. 灌浆技术：灌浆技术可以减少地层的破裂和沉陷。
通过注入填料，将地层中的空隙填实，增加地层的稳定性，从而减少沉陷量。
5. 数值模拟研究：利用数值模拟方法可以预测煤矿开采引起的沉陷。
通过模拟煤矿开采的过程和条件，可以预测沉陷程度，并提出相应的防治和控制措施。
三、案例分析以某煤矿为例，该煤矿采用了分层开采方式，并结合支护技术和灌浆技术对沉陷进行了防治和控制。
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。
煤矿开采沉陷防治和控制技术
煤矿开采沉陷防治和控制技术煤矿开采沉陷是指在矿井开采过程中，由于矿层的开采和矿石的压缩，地下地层产生断层、溃塌等现象，从而引起地面沉陷或建筑物沉陷的一种现象。
煤矿开采沉陷不仅会影响煤矿周边地表及建筑物的安全，还可能给环境带来严重的影响。
因此，煤矿开采沉陷的防治和控制技术具有重要的意义。
一、煤矿开采沉陷的原因和特点煤矿开采沉陷的主要原因是由于矿层开采导致地下岩层的断裂和塌陷。
在煤矿开采过程中，由于采掘矿层的压裂作用和矿床顶板矿石坍塌，导致矿山地下地层破碎，进而引发地表沉陷。
煤矿开采沉陷具有以下特点：1. 煤矿开采沉陷是持续发展的过程，与煤矿的开采活动相伴随，直到煤矿停产，煤矿开采沉陷才会最终停止。
2. 煤矿开采沉陷的时间跨度较长，通常从煤矿开始开采到最终停产，可能需要数十年甚至更长时间。
3. 煤矿开采沉陷是可逆的，即在煤矿开采停止后，地下地层有可能逐渐恢复，但恢复的过程较为缓慢。
4. 煤矿开采沉陷的速度较慢，通常每年只有几毫米到几十毫米，但由于时间的积累，累计沉陷量可能会非常大。
二、煤矿开采沉陷防治技术1. 合理开采和布置矿井：通过合理的采矿布置和开采方法，尽量减小地下矿层的破坏和塌陷，降低煤矿开采沉陷的危害。
2. 采用支护技术：在地下矿井开采过程中，采取支护措施，如矿石支架、预应力锚杆和地压控制等，减小地下岩层的断裂和塌陷，降低煤矿开采沉陷量。
3. 混合开采技术：将传统的长墙综采方法与剩余矿柱法相结合，通过剩余矿柱的保留和采空区的逐步回填，控制煤矿开采沉陷的范围和速度。
4. 地下采煤和土地利用协调规划：在煤矿开采过程中，与地上土地利用进行合理规划和协调，避免建筑物和基础设施的沉陷风险。
5. 精确测量和监测：通过精确的测量和监测技术，及时发现地下地层的沉陷情况，并对其进行及时的控制和处理。
三、煤矿开采沉陷控制技术1. 地表沉陷控制：通过地表加固和精确的水位控制，减小煤矿开采对地表的影响，降低地表的沉陷量。
煤矿开采地表沉陷规律
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-
+
煤矿开采沉陷防治和控制技术
煤矿开采沉陷防治和控制技术指的是在煤矿开采过程中，通过采取各种技术手段来预防和控制地面沉陷的现象，保障矿山周边环境的安全稳定。
煤矿开采沉陷是指在煤矿开采过程中，由于煤层脱岩和采空区引起的地面沉降现象。
下面就煤矿开采沉陷防治和控制技术进行详细的介绍。
1. 建立沉陷预测模型：通过对矿区地质条件、煤层结构和矿场开采方式等因素的分析，建立沉陷预测模型。
利用该模型可以预测煤矿开采过程中的沉陷量和沉陷范围，为后续的沉陷防治措施提供科学依据。
2. 采取合理的开采方式：煤矿开采沉陷的主要原因是由于煤层脱岩造成采空区，导致地面下沉。
因此，在煤矿开采过程中，应采取合理的开采方式，尽量减少采空区的形成。
常见的开采方式包括分层开采、大小井筒联合开采等，这些方式可以减少采空区的形成，从而降低地面沉陷的风险。
3. 采取填充和支护措施：在煤矿开采过程中，可以采取填充和支护措施来减小地面沉陷的程度。
填充指的是将废弃物、矿渣等填充到采空区，填充物可以承受部分地面负荷，从而减小地面沉陷的规模。
支护指的是使用支架、桩等结构物支撑地面，增加地面的承载能力，减小地面沉陷的幅度。
4. 水资源管理：在煤矿开采过程中，水的排放和利用是一个重要问题。
合理管理水资源可以有效地减小地面沉陷的程度。
一方面，可以通过收集和利用煤矿排放的水资源，减少地下水位的下降，减小地面沉陷的幅度。
另一方面，可以采取排水措施，及时排除煤矿中的积水，减少地下水的聚集，从而减小地面沉陷的风险。
5. 煤矿开采沉陷监测：煤矿开采过程中，要进行地面沉陷的监测和测量工作。
通过实时监测地面变形情况，可以及时观察沉陷的状态，判断沉陷的趋势和规模，为沉陷防治措施的实施提供科学依据。
总结起来，煤矿开采沉陷防治和控制技术是通过建立沉陷预测模型、采取合理的开采方式、采取填充和支护措施、管理水资源以及进行监测等手段，来预防和控制煤矿开采过程中地面沉陷现象的技术措施。
这些技术措施的实施可以有效地保护矿山周边环境的安全稳定，确保矿区开采的可持续发展。
开采沉陷形成机理及其预测方法
�)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(
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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。
煤矿开采沉陷防治和控制技术范文（二篇）
煤矿开采沉陷防治和控制技术范文煤矿开采沉陷是煤炭开采过程中不可避免的问题，给矿区地表和地下设施带来了极大的影响和损害。
因此，沉陷防治和控制技术的研究和应用显得十分重要。
本文将从煤矿开采沉陷的原因入手，探讨沉陷防治和控制技术的一些主要方法和技术手段。
在煤矿开采过程中，沉陷主要是由于矿井上覆岩层的变形和位移所引起的。
这是由于矿井开采导致上覆岩层受到了破坏，形成了裂隙和弯曲。
岩层的强度和稳定性下降，从而发生沉陷。
另外，矿井开采还会导致地面沉陷，这是由于煤炭开采导致地下空洞的形成，进而导致地面塌陷。
因此，沉陷的防治和控制需要对矿井上覆岩层变形和位移进行控制，同时降低地下空洞的形成。
首先，对于矿井上覆岩层的变形和位移进行控制是沉陷防治和控制的重要手段。
一种常用的方法是预应力锚索技术。
该技术通过钻孔在岩层上注入混凝土浆液，形成锚索，提高岩层的强度和稳定性，从而减少开采引起的沉陷。
此外，还可以采用喷射混凝土技术，将混凝土喷射到岩层上形成厚实的强固体，增加岩层的承载能力，防止沉陷发生。
其次，通过填充充填物来减少地下空洞的形成，从而降低地面沉陷的程度。
填充充填物可以填补地下空洞，增加地下土体的强度和稳定性。
填充充填物可以使用各种材料，如煤矸石、砂土、矿渣等。
填充充填物的选择要考虑到其强度、稳定性和抗沉陷能力。
另外，地面沉陷的控制还可以通过地表沉降监测和预警技术实现。
地表沉降监测是通过安装沉降监测仪器，对地表沉降进行实时监测和记录。
通过监测数据的分析和处理，可以及时发现和预警地面沉降的发生和演化趋势。
这样，可以采取相应的沉陷防治措施，减少地面沉降的损失和危害。
最后，对于煤炭开采引起的地面沉降，在设计和规划阶段就应该考虑到沉陷防治的问题。
可以通过合理的开采设计和方案，减少地面沉降的影响。
比如，可以采取分区开采的方式，减少单个区块的开采量，减小地面沉降的范围和幅度。
此外，还可以采用降低开采强度的方法，控制开采速度和开采时间，从而减少地面沉降的程度。
矿山坍塌与地面沉陷
矿山坍塌与地面沉陷矿山坍塌与地面沉陷是近年来普遍存在的严重地质灾害。
矿山开采作业过程中，长期的挖掘和矿石的运输会造成地下空洞的形成和地表的沉陷。
本文将从矿山坍塌和地面沉陷的原因、影响及预防措施等方面进行探讨。
一、矿山坍塌的原因1. 地质条件：地下矿层的构造、岩性和胀缩性等地质条件会直接影响矿静力学特性，地层松散、破裂和断裂等现象是矿山坍塌的主要原因之一。
2. 采矿活动：矿山的挖掘和开采过程中，往往需要一系列的爆破、支护和排水等措施，这些活动会导致地下空间的破坏和矿体的破碎，从而引发矿山坍塌。
3. 煤层气释放：煤矿开采过程中，煤层中的瓦斯会被释放出来，瓦斯的释放会导致矿井底部的压力增大，煤与岩层的结合力降低，进而引发矿山坍塌。
二、地面沉陷的原因1. 岩溶地区的溶洞：在岩溶地区，地下溶洞的形成和扩大会导致地表的凹陷和沉陷。
溶洞作为地下空洞的一种，容易引发地表沉陷。
2. 地下水开采：地下水开采是一种地下资源的开发方式，但会导致地下水位下降、饱和层收缩和岩石孔隙度增大等现象，从而引起地面沉陷。
3. 沉积地区的地层压实：在沉积地区，地下地层长期的自重作用会导致地层的压实，地层压实会引发地表的沉陷。
三、矿山坍塌和地面沉陷的影响1. 土地资源破坏：矿山坍塌和地面沉陷会导致土地的破坏和消失，造成大面积的土地退化和荒漠化。
2. 生态环境破坏：地下水位下降和土壤的流失，会破坏周围的生态环境，导致生物多样性的减少和生态系统的破坏。
3. 基础设施破坏：地面沉陷会对基础设施，如道路、建筑物和管道等造成损坏和破坏，给经济交通和生活带来不便。
四、矿山坍塌和地面沉陷的预防措施1. 科学规划矿山开采：合理的矿山规划可以避免对地下空间的过度挖掘，减少矿山坍塌的风险。
2. 强化地质勘查：在矿山开采之前，对地质条件和矿体的特性进行详细的勘查和评估，准确预测和评估矿山坍塌的可能性。
3. 加强瓦斯抽采和通风系统的管理：合理设置瓦斯抽采和通风系统，减少煤层瓦斯的释放和积聚，降低矿山坍塌的风险。
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。
矿区地面沉陷发生-演化机理研究
矿区地面沉陷发生-演化机理研究矿区地面沉陷是矿业开发中普遍存在的问题，对环境和安全造成了极大的影响。
因此，研究矿区地面沉陷的发生演化机理，可以为煤炭等矿业开发提供指导。
矿区地面沉陷发生的主要原因是煤层开采过程中煤层顶板的破裂和失稳。
煤层顶板在受到采动压力后，会出现裂隙和位移，从而导致局部区域的地面下沉。
这是矿区地面沉陷的基本机理。
另外，矿区地面沉陷演化还受到以下因素的影响：1.矿区地质条件。
煤层的厚度、硬度、裂隙程度、倾角等都会影响煤层受采动压力后的变形和破坏。
2.采矿方式和工艺。
煤层采用不同的方式和工艺，对煤层的受力状态和地面沉陷的形态产生不同的影响。
3.采煤工作面的位置和形状。
在相同采动条件下，工作面的位置和形状确定了受采动压力的面积和强度，从而影响地面沉陷的范围和强度。
4.覆岩和地表水的影响。
煤层下面的覆岩和地表水都会影响煤层顶板的受力状态和破坏机制，从而影响地面沉降。
在矿区地面沉陷的演化过程中，最初的沉陷是由煤层顶板出现微小破裂所引起的。
这些微小破裂会引起裂隙扩展和局部的地表下沉。
随着煤层进一步开采，煤层顶板继续形成裂隙，并出现变形，从而使得地面沉陷不断加重。
当煤层采完或者采掏完成后，地面沉降仍将持续。
这是因为煤层顶板和岩层的应力分布和变形状态会继续存在，导致地面下陷的形态和强度仍在演化。
因此，矿区地面沉陷的发生演化机理是十分复杂和多变的。
研究其演化机理，需要对煤层、采矿方式、地质条件、覆岩和地表水等因素综合考虑。
同时，还需要适应地勘测、物理模拟、数值仿真等多种方法，对地面沉陷的演化进行分析和预测。
这些研究成果可以为矿区地面沉陷的防治提供科学依据。
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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应该指出，在地表移动向前发展的过程中，其后方的地表点仍在继续移动， 但其移动的剧烈程度逐渐减弱，直至稳定。一般是最先进入移动的点，也最先稳
定下来。
图 7 动态和静态的移动盆地比较示意图
盆地的平面形状为椭圆形。 (3)移动盆地内外边缘区的分界点，大致位于采空区边界的正上方或略有偏
离。 在水平煤层开采的条件下，非充分采动和刚达到充分采动的地表移动盆地的
特征，和超充分采动的移动盆地特征相似，所不同的是移动盆地内不出现中性区 域，只有一个最大下沉点，而且最大下沉点位于采空区中心的正上方。
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。
图 8 充分采动时地表移动盆地示意图 a—刚达到充分采动时的移动盆地；b—超充分采动时的移动盆地
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，即图中用 2 字标出的部分。在此 范围内，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．推动盆地的内边缘区（又称压缩区域）
与水平煤层充分采动区内相似。
图 11 倾斜煤层非充分采动时的地表移动盆地示意图
急倾斜煤层开采时，地表移动盆地(图 12)有如下特征： (1)地表移动盆地形状的不对称性更加明显。工作面下边界上方地表的开采 影响达到开采范围以外很远；上边界上方开采影响则达到煤层底板岩层。整个移 动盆地明显地偏向煤层下山方向。 (2)最大下沉值不是出现在采空区中心正上方，而是大致位于采区下边界上 方。 (3)地表的最大水平移动值大于最大下沉值。 急倾斜煤层开采时，不出现充分采动的情况。
图 1 采空区影响范围内的影响带的划分示意图 1-地表下沉曲线；2-支承压力区内的正应力图；3-沿层面法向岩石变形曲线图；4-冒落带
(二)裂缝及台阶 在地表移动盆地的外边缘区，地表可能产生裂缝。裂缝的深度和宽度，与有 元第四纪松散层及其厚度、性质和变形值大小密切相关。若第四纪松散层为塑性 大的粘性土，一般是地表拉伸变形值超过 6~l0mm/m 时，地表才发生裂缝。塑性 小的砂质粘土、粘土质砂等，地表拉伸变形值达到 2~3mm/m 时，地表即可发生 裂缝。地表裂缝一般平行于采空区边界发展。当采深和采厚的比值较小时，在推 进中的工作面前方地表可能发生平行于工作面的裂缝。但裂缝的宽度和深度都比 较小。这种裂缝是随工作面推进先张开而后逐渐闭合。地表裂缝的形状为楔形， 地面的开口大，随深度的增大而减小，到一定深度尖灭。但在基岩直接出露地表 的情况下，裂缝深度可达数十米。当采深很小、采厚较大时，地表裂缝有可能和 采空区相连通。
下，用房柱式采煤或峒室式水力采煤时，由于采厚不均匀，造成覆岩破坏高度不 一致，也会在地表产生漏斗状塌陷坑。图 4 为某矿用水力采煤法开采浅部煤层时 地表出现的塌陷坑。应当指出，在采深很小、采厚很大、用长壁式采煤法开采时， 若采厚不一致，地表也可能出现漏斗状塌陷坑。
图 4 浅部开采地表塌陷示意图
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 也会出现漏斗状塌陷坑。塌陷坑大体位于煤层露头的正上方或略微偏离露头位 置，偏离的距离与煤层倾角、顶底板岩性及基岩表面风化程度有关。塌陷坑的形 状取决于松散层的性质和厚度。在有厚松散层覆盖的情况下，多呈圆形或井形， 有时也呈小肚子大的坛式塌陷漏斗，如图 5 所示。
有用矿物的开采可以是井工方法开采，也可以是露天方法开采；开采的有用 矿物可以是层状的也可以是非层状的。本材料主要指的是层状有用矿物(特别是 煤层)的井工开采，“开采沉陷”也是特指煤层地下开采后产生的开采沉陷。
岩体本身是一种非常复杂的介质，它不仅是出各种不同性质的岩层组成，而 且还由于各种地质作用(如褶皱、断层、开裂、火成岩侵入、陷落柱等)而产生了 大量的不连续面。岩体在受到各种不同开采方法的开采影响时，产生的开采沉陷 是一个在时间和空间上都是非常复杂的过程。在时间上来说，在移动过程中，开 采沉陷的形式和大小在不同的时间是不同的，也就是说，此时的开采沉陷是“动 态的”；随着时间的推移，开采沉陷的形式和大小逐渐趋向于稳定，开采沉陷变 成“静态的”或“最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较小、开采的矿 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域周围的岩体； 若开采范围较大、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 发展到地表，引起“地表移动”。由于人类的生产和生活活动大部分都是在地表 进行，所以地表移动对人类的影响更为普遍。
第一节 煤矿地下开采引起的地表移动与变形 一、地表移动的形式
所谓地表移动，是指采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表， 使地表产生移动和变形，在地表沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动。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，随开采深度、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完全相同。 在采深和采厚的比值较大时，地表的移动和变形在空间和时间上是连续的、渐变 的，具有明显的规律性。当采深和采厚的比值较小(一般小于 30)或具有较大的地 质构造时，地表的移动和变形在空间和时间上将是不连续的，移动和变形的分布 没有严格的规律性，地表可能出现较大的裂缝或塌陷坑。地表移动和破坏的形式，
归纳起来有下列几种： (一) 地表移动盆地 在开采影响波及到地表以后，受采动影响的地表从原有标高向下沉降，从而
在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域。这种地表沉陷区域 称为地表移动盆地，或称下沉盆地(见图 1)。在地表移动盆地形成的过程中，改 变了地表原有的形态，引起了高低、坡度及水平位置的变化。因此，对位于影响 范围内的道路、管路、河渠、建筑物、生态环境等等，都带来不同程度的影响。 在华东地区，由于地下潜水位很高，地表下沉 l m 左右，移动盆地内便可积水， 严重影响土地的使用，造成矿区耕地大量减少。
图 2 地表裂缝实测图
在急倾斜煤层条件下，地表移动取决于基岩的移动特征，特别是松散层较薄 时，地表可能出现裂缝或台阶，如图 3 所示。
图 3 急倾斜煤层开采地表移动特征
(三)塌陷坑 塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下。但在浅部缓倾斜或倾斜煤层开采， 地表有非连续性破坏时，也可能出现漏状塌陷坑。在采深很小或采厚很大的情况
图 9 地表移动盆地内三个区域划分示意图
为了便于理解和比较，下面分开介绍水平煤层(或近水平煤层)和倾斜煤层开
采后所形成的地表移动盆地的特征。 图 10 为水平煤层开采时地表达到充分采动的地表移动盆地，它有下列的特
征： (1)地表移动盆地位于采空区的正上方。盆地的中心(最大下沉点所在的位置)
采空区中心是一致的。盆地的平底部分位于采空区中部的正上方。 (2)地表移动盆地的形状与采空区对称。如果采空区的形状为矩形，则移动
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
图 10 水平煤层充分采动时的地表移动盆地示意图
倾斜煤层开采、地表未达到充分采动时，(图 11)，地表移动盆地有如下特征： (1)在倾斜方向上，移动盆地的中心(最大下沉点处)偏向采空区的下山方向， 采空区中心不重合。 (2)移动盆地与采空区的相对位置，在走向方向上对称于倾斜中心线，而在 倾斜方向上不对称，煤层倾角越大，这种不对称性越加明显。 (3)移动盆地的上山方面较陡，移动范围较小；下山方面较缓，移动范围较 大。 倾斜煤层充分采动时，移动盆地出现平底，充分采动区内的移动和变形特点
开采沉陷形成机理及其预测方法
有用矿物被采出以后，开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏， 应力重新分布，达到新的平衡。在此过程中，使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 ”(Mining subsidence)。
在采深和采厚比值较小时，地表裂缝的宽度可达到数百毫米，裂缝两侧地表 可能产生落差。落差的大小取决于地表移动的剧烈程度。在松散层很厚的条件下， 分层开采厚煤层时，开采第一分层时地表产生的主要裂缝，会在第二、三、四等 分层开采时再次出现。这种裂缝在地表以下几米或十几米的深度上消失。
当煤系地层覆盖有含水砂层的厚松散层或地表下沉值较大时，地表移动盆地 的边缘区可能产生一系列类似地堑式的张口裂缝。相邻两条张口裂缝发展到一定 的宽度和深度后，两条裂缝中间的土层下陷而造成中间低、两侧高的地堑式裂缝。 有时在采空区周围的地表形成环形破坏堑沟，如图 边界附近到最大下沉点之间，即图中用 3 字标出部分。在此区域内，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。