地面塌陷稳定性评价

Ⅲ
L2
Ⅰ
L1 L
S1
S2
Ⅰ'
L4
Ⅲ'
Ⅲ
L2
L1
L
L4
地表
Ⅲ'
M＝H Li
β0 β
λ0 α
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价
3、底板移动角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图
Ⅳ
L2
Ⅰ
L1
S1
S2
Ⅰ'
L
L3 L4
Ⅳ'
Ⅳ
L2
L1
L
L3
L4
地表
Ⅳ'
M＝H Li
β0
β
λ α λ0
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价
1- 2 2 2- 3 3 1） n －（n＋ n＋1 综1－n 1 2 n
（4）采空区稳定性评价结果
（6）导水裂隙带高度表示，急倾斜煤层开采以垂向高度表示，倾斜、 缓倾斜煤层开采以煤层法向高度表示。
五、参考文献及相关规范 1、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》国家煤 炭工业局，煤炭工业出版社，2000. 2、《矿区水文地质勘探规范》 3、《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》煤炭科学研究院北京开采 研究所 1981.12第一版 4、《矿山开采沉陷学》中国矿业大学出版社，1994.何国清 5、 《矿山开采沉陷及其损害防治》煤炭工业出版社，1995.王金庄等 6、《老采空上方建筑地基变形机理及其控制》中国矿业大学出版社， 2001.郭广李
100 M
Hli＝
Hli ＝
1.6 M 3.6
100 M
100 M
5. 6
8.9 4.0
3.0
Hli＝ 5.6 1.6 M 3.6
软弱（10～20）
100 M
5.0 M 8.0
100 M
100 M 100 M Hm ＝ 2.5 Hm＝ 1.5 6.2 M 32 2.1 M 16
走向剖面示意图
Ⅰ
S2
S1
S
S1
S2
Ⅰ'
M＝H Li
δ δ
0
δ δ
0

冒落塌陷及移动裂缝发育区
地表移动轻微变形区
L、L1、L3—冒落塌陷及移动裂缝发育倾向宽度（m）； L2、L4—地表移动轻微变形倾向宽度（m）； S、S1—冒落塌陷及移动裂缝发育走向长度（m）； S2—地表移动轻微变形走向长度（m）； β、β0—顶板移动角、边界角； λ、λ0—底板移动角、边界角； δ、δ0—走向移动角、边界角； α—煤层倾角；H—顶板厚度；Hli—裂隙带高度；Ⅰ－Ⅰ′、Ⅱ－Ⅱ′、Ⅲ－Ⅲ′、Ⅳ－Ⅳ′—剖面编号。
2、采空区稳定评价
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价
（1）评价方法 对采空区稳定性评价以定性评价为主，定量评价为辅的方法。 定性评价根据采空区顶部覆岩稳定平衡状态、地面塌陷活动 状况及塌陷趋势等进行评价； 定量评价是通过计算采空区最大冒落带高度和最大导水裂隙 带高度，以最大导水裂隙带高度作为评价采空区是否形成地面塌 陷、地表发生裂隙变形的判定指标。 当采空区顶板埋深 (H)小于最大导水裂隙带高度 (Hli) 时，对应 的采空区地表水平投影范围属破坏性影响区，为不稳定的采空区 范围。反之，当采空区顶板埋深(H)大于最大导水裂隙带高度 (Hli) 时，对应的采空区地表水平投影范围为基本稳定的采空区范围。 同时结合地表移动盆地理论，以采空区顶板埋深(H)等于最大 导水裂隙带高度 (Hli) 时对应的顶板埋深点（或线）为起算点，根 据采空区覆岩岩性组合特征，选择移动角和边界角参数经验值， 计算地表移动范围，其中采用移动角计算所得范围列入不稳定区 段，采用边界角计算所得范围列入基本稳定区段。
百色乐业，大石围天坑最大深度613m，坑口东西长600m，南北宽420m，
4、地面塌陷发育特征 包括：变形特征和趋势（伴生裂缝情况、充水情况、植被发
育情况、坑坡崩塌滑坡情况、回填情况）、塌陷坑的形态、排列
方式、分布与采空区的对应关系、发生时间等
四、稳定性评价
包括： 塌陷体稳定性评价
采空区稳定性评价
评价方法： 定性评价方法
定性、半定量评价方法
1、塌陷体稳定性评价
地面塌陷体的稳定性评价以定性的方法评价，参照中国地质环境监
1.5
Hli ＝
3.0
Hm＝
7.0 M 63
100 M
1.2
急倾斜煤层最大导水裂隙带高度计算（倾角55～90°）
最大导水裂隙带高度 （m） 最大冒落带高度 （m）
Hm＝0.4～0.5Hli
H li H li 100 Mh 8.4 4.1h 133
m 100 Mh 7.3 7.5h 293
强度。要有勘探剖面图（要求能控制评价区）。
2、开采情况
开采历史、现状和将来 包括：建井时间、闭矿时间、主井深度（开采水平）、倾 向宽度、走向长度、采矿方式、顶板管理方式、开采煤层、
3、采空区的分布特征
复杂的采区可以分片进行统计，包括：沿走向长度、倾向 宽度、开采深度（最大、最小）。
要有与勘探剖面图一致作采空区剖面图，要求能控制采区。
围内，从中心向边缘一般依次可划分出冒落塌陷带、移动裂隙发
育带和轻微变形带三个带。冒落塌陷带、移动裂隙发育带较难划 分，并且从稳定性的角度考虑，均划为不稳定区段，轻微变形带
划为基本稳定区段。
计算中的移动角和边界角经验值：取自《开采规程》中与调查 区的采空区覆岩条件基本相近的经验值。其中当α＜50°时按照附 表5－3（按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表）中，根据覆 岩类型（单轴抗压强度）对应的移动角和边界角经验值取值；当α ＞50°时，顶底板的移动角和边界角参照附表5－1（典型工作面观 测站地表移动实测参数表）及附表5－2（部分矿区地表移动实测参 数表）结合调查区实际情况取值。
采 采空区稳定性评价结果：应通过剖面图表示（移动距离也可以用图解 空 法在剖面图上确定），根据剖面图反映到平面图上。 区 地 （5）多煤层开采如何计算导水裂隙带的问题？ 面 A..上下两层煤的最小垂距h大于回采下层煤引起的冒落带高度时H下冒时： 塌 最大导水裂隙带高度单独计算，取标高最高者为最大导水裂隙带高度计算 值； 陷 B..上层煤接触到或完全处于下层煤引起的冒落带范围内时：需要考虑 稳 综合采厚的计算： h h h 定 M M M ＋＋M －（ ＋ ） y y y 性 评 C ..上下煤层之间的距离很小时，综合采厚按累计厚度计算。 价
采空区地面塌陷稳定性评价
二OO九年十二月
主 要 内 容
前言 地面塌陷成因类型
稳定性评价的基础
采空区地面塌陷稳定性评价 参考文献及相关规范
二、地面塌陷成因类型
岩溶型塌陷、土洞型塌陷、冒顶型塌陷
本次针对煤矿采空区地面塌陷稳定性评价方法进行讨论
三、稳定性评价的基础 1、矿层（煤层）特征
包括层数、每层厚度、间距、产状、顶底板单轴饱和抗压
Hm＝
Hm＝
4.7 M 19
Hm ＝
7.0 M 63
100 M
4.7 M 19
6.2 M 32 100 M
100 M
1.2
2 .2
HlLeabharlann Baidu ＝
极软弱（＜10）
3.1 M 5.0
5 . 0 M 8 .0 100 M
100 M
4. 0
Hm＝
测院《县（市）地质灾害调查与区划基本要求实施细则》中关于塌陷 体稳定性定性评价标准进行评价。 地面塌陷体稳定性评价为单体评价。 塌陷体稳定性定性评价标准
稳定性 分级
塌陷微地貌
堆积物性状
地下水埋藏及 活动情况
说明
塌陷尚未或已受到轻微 有地表水汇集入 正在活动的塌陷，或 充填改造,塌陷周围有开 疏松、呈软 不稳定 渗，有时见水位， 呈间歇缓慢活动的塌 裂痕迹,坑底有下沉开裂 塑至流塑状 地下水活动较强烈 陷 迹象 疏松或稍 其下有地下水流通 接近或达到休止状态 基本 塌陷已部分充填改造， 密,呈软塑 道,有地下水活动 的塌陷,当环境条件改 稳定 植被较发育 至可塑状 迹象 变时可能复活 已被完全充填改造的塌 较密实,主 进入休亡状态的塌陷, 稳定 无地下水活动迹象 陷,植被发育良好 要呈可塑状 一般不会复活
岩性
备注
坚硬
H li
100 Mh 8 .4 4.1h 133 100 Mh 7.3 7.5h 293
中硬、软 弱
H li
H ＝0.4～0.5Hli
h：为回采阶段垂 高 M：为煤层的法线 厚度
(3)地表移动计算（角量参数法）
评价引用地表移动盆地理论，在采空区地面塌陷变形影响范
覆岩岩性 （单向抗压强度MPa）
1.2 M .0 最大导水裂隙带高度（ m2 ） Hli＝ 100 M 8.9 Hm＝ 100 M 2.5 2 . 1 M 16 最大冒落带高度计算（ m） 100 M 2.2
坚硬（40～80）
Hli ＝
中硬（20～40）
.1 M 5.0 1.2 M 3 2. 0 Hli＝
(2)采空区覆岩破坏高度的计算方法
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价
本次选用国家煤炭工业局煤行管字[2000]第81号文关于颁发《建筑 物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的经验公 式进行计算。或者使用《矿区水文地质勘探规范》中的经验公式 缓、中倾斜煤层最大导水裂隙带高度计算（倾角为0～54°）：
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价
1、底板移动角、边界角大于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图
Ⅱ
L2 L1 S1 S2
Ⅰ
L
Ⅰ'
Ⅱ'
Ⅱ
L2
L1
L
地表
Ⅱ'
M＝H Li β0 β
α
2、底板移动角大于煤层倾角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价