《建筑物下开采》PPT课件
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（一）减小地表最大 下沉值
地表变形的大小与地表最大下沉值有关，减少地表最大下沉值是减小变 形的主要措施。减小地表最大下沉值的主要方法有：
（1）：充填开采 采用水砂充填或风力充填采煤法，其下沉系数比长壁 跨落法要大大的减少。
（2）：部分开采 部分开采主要有条带式采煤法和房式采煤法。这两 种采煤法的地表下沉系数较长壁跨落采煤法的地表下沉系数小得多。该 方法靠留设尺寸足够的煤柱，以支撑上覆岩层的载荷，控制岩层与地表 移动。部分开采的主要缺点是增加煤炭损失,开采厚煤层时煤炭损失更多。
建筑物下开采
在建筑物下及村庄下采煤，建筑物所受的 破坏不仅受开采引起的地表移动和变形的 影响，而且与建筑物本身的形状、尺寸及 结构类型有关。因此，在建筑物及村庄下 采煤，除需设法减少地表移动和变形对建 筑物的影响外，还要注意建筑物本身的设 计和加固措施。
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一、地表移动和变形对建筑物的影响
（一）、下沉
（2） 顺序开采 对于煤层群或厚煤层倾斜分层采煤法，要求按一层 一层或一分层一分层的顺序进行开采，待第一分层开采对地表的影响 （或大部分）消失后再开采第二层煤层或第二分层。
（3） 合理地布置各煤层或各分层的开采边界 地下开采对地表的有 害影响，主要在开采边界附近的地表，对于煤层群或厚煤层分层开采 时，合理地确定各煤层或各分层开采边界的位置，可以减少开采边界 上方地表变形的叠加。
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（四）、曲率
地表曲率有正（凸）曲率和 （凹）曲率两种。在正曲率的 影响下，建筑物基础的两端处 于“悬空”状态，建筑物成为 中部有支点的双悬臂梁【见右 图上】。在负曲率的影响下， 建筑物基础成为两端的简之梁 【见右图下]。当曲率引起的附 加应力超过其结构的承载能力 时，建筑物会受到破坏，正曲 率产生倒八字形断裂，负曲率 产生正八字形断裂。曲率一般 对底面积小的建筑物影响很小， 对长度达的建筑物影响较大。
（2） 合理地确定停采线与建筑物的相对位置 在某些பைடு நூலகம் 况下，由于停采线与建筑物相对位置不合理，可能因地表 变形的叠加使建筑物遭到破坏。
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（六） 合理地确定工作面推进速度
（1）连续匀速开采 连续匀速开采就是一个工作面接着 一个工作面连续开采，中间不得有停顿或间隔过长。地表 移动稳定后的变形较工作面推进过程中的变形（称动态变 形）要大，工作面推进速度越大，动态变形值越小。因此， 若工作面长期停留在建筑物下方，建筑物将受到较大的动 态变形作用。
（3） 分层开采 对于缓缓斜及倾斜厚煤层，采用倾斜分层采煤法， 分层分采方案，可以减少地表一次下沉对地表建筑物的影响。分层开采 要控制每一分层的开采厚度，使其在开采时所造成的地表变形不超过允 许地表变形值。
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（二） 消除或减少开采影响的叠加
（1） 完全开采 在采空区内，残留煤柱对地表产生不利影响。煤柱 上方的地表变形，是煤柱两侧采空区引起的地表变形叠加。如下图， 观度为AB的煤柱，在其他上方地表水平变形 ， 可以看成是A点左 侧采空区引起的地表水平变形 与B点右侧采空区引起的地表变形 的 叠加。
（4） 正确的安排工作面推进方向 对于双翼采区，如上（下）山 布置采区中央，上（下）山煤柱会使其上方地表变形加剧。为此，可 采用跨上（下）山的推进方式，使工作面连续推进，取消山（下）山 煤柱，避免地表变形的叠加，双面采区，有时可以考虑采用反向对称9
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三、协调开采
协调开采就是当整个煤层或厚煤层数个分层同 时开采时，控制各煤层或各分层工作面之间的错 距，使地表拉伸变形与压缩变形互相抵消，以达 到减小地表水平变形的目的。
处于地表均匀下沉的建筑物，在工作 面推进过程中，要先后受到暂时的拉伸 变形和压缩变形的影响。只要建筑物能 承受在回采过程中的地表变形的作用， 则处于地表均匀下沉区德建筑物受到的 危害不打。若地表均匀下沉值较大，将 会造成坑洼积水，特别是当下沉后的地 表标高低于地下潜水位时，建筑物长期 泡在水中，不仅影响建筑物的正常使用， 而且影响建筑物本身的强度。
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（二）、倾斜
地表倾斜会使建筑物产生倾斜、重心偏移。 当倾斜较大时，建筑物重心的投影会转移 到基础底面以外，可能造成建筑物倒塌。
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（三）、水平变形
水平变形对建筑物影响较大。水平变形通过建筑 物基础的地面和侧面，使基础受到土壤的摩擦力、 粘着力和被动土压力的作用，在建筑物上产生附 加的水平拉伸或者压缩应力。建筑物越长，其受 到的附加水平应力越大。
地表变形值大小和建筑物本身抵抗变形能力。评 定建筑物破坏程度和危险程度状况应以使用安全 和结构破坏为依据。对于同一栋建筑物，由于用 途不同，衡量其危险程度的标准则不同。
用倾斜、曲率和水平变形值来确定长度（或
变形缝区段）小于20米的砖石结构建筑物的破坏
等级（保护等级）。
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三、建筑物下和村庄下采煤的开采 措施
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（四） 消除开采边界的影响
当采用长壁采煤法时，要确定工作面长度与工作面推进长度，尽量 使建筑物位于开采后的地表均匀下沉区，这时工作面长度（或工作面 推进长度）D应按下式进行计算。
式中 H----------开采深度 a------------充分采动角 b-------------校正值，一般取十分之一的开采深度
若采用以个工作面单独开采不能达到目的时，可采用台阶状工作面， 向同一方向推进，使建筑物位于地表下沉区.
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（五） 合理地确定工作面与建筑物 的相对位置
（1）平行长轴开采 在开采过程中，工作面上方地表拉 伸应力产生的断裂，往往平行开采边界。建筑物抵抗变形 的能力取决于建筑物的平面形状，矩形建筑物在长轴方向 抵抗变形的能力弱于短轴方向。当地面有建筑物群时，工 作面应平行于大多数建筑物的长轴布置，以使大多数建筑 物具有较长的抗变形能力。
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二、地表移动和变形与建筑物的变形和 破坏的关系
（一）地表移动和变形与建筑物的变形的关系
建筑物的变形是由于地表变形的传递给基础引起 的。在采动过程中地表产生的下沉、倾斜、曲率、 水平移动和水平变形都会影响到建筑物。
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（二）地表移动和变形与建筑物破 坏的关系
地表移动和变形与建筑物破坏的关系取决于
地表变形的大小与地表最大下沉值有关，减少地表最大下沉值是减小变 形的主要措施。减小地表最大下沉值的主要方法有：
（1）：充填开采 采用水砂充填或风力充填采煤法，其下沉系数比长壁 跨落法要大大的减少。
（2）：部分开采 部分开采主要有条带式采煤法和房式采煤法。这两 种采煤法的地表下沉系数较长壁跨落采煤法的地表下沉系数小得多。该 方法靠留设尺寸足够的煤柱，以支撑上覆岩层的载荷，控制岩层与地表 移动。部分开采的主要缺点是增加煤炭损失,开采厚煤层时煤炭损失更多。
建筑物下开采
在建筑物下及村庄下采煤，建筑物所受的 破坏不仅受开采引起的地表移动和变形的 影响，而且与建筑物本身的形状、尺寸及 结构类型有关。因此，在建筑物及村庄下 采煤，除需设法减少地表移动和变形对建 筑物的影响外，还要注意建筑物本身的设 计和加固措施。
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一、地表移动和变形对建筑物的影响
（一）、下沉
（2） 顺序开采 对于煤层群或厚煤层倾斜分层采煤法，要求按一层 一层或一分层一分层的顺序进行开采，待第一分层开采对地表的影响 （或大部分）消失后再开采第二层煤层或第二分层。
（3） 合理地布置各煤层或各分层的开采边界 地下开采对地表的有 害影响，主要在开采边界附近的地表，对于煤层群或厚煤层分层开采 时，合理地确定各煤层或各分层开采边界的位置，可以减少开采边界 上方地表变形的叠加。
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（四）、曲率
地表曲率有正（凸）曲率和 （凹）曲率两种。在正曲率的 影响下，建筑物基础的两端处 于“悬空”状态，建筑物成为 中部有支点的双悬臂梁【见右 图上】。在负曲率的影响下， 建筑物基础成为两端的简之梁 【见右图下]。当曲率引起的附 加应力超过其结构的承载能力 时，建筑物会受到破坏，正曲 率产生倒八字形断裂，负曲率 产生正八字形断裂。曲率一般 对底面积小的建筑物影响很小， 对长度达的建筑物影响较大。
（2） 合理地确定停采线与建筑物的相对位置 在某些பைடு நூலகம் 况下，由于停采线与建筑物相对位置不合理，可能因地表 变形的叠加使建筑物遭到破坏。
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（六） 合理地确定工作面推进速度
（1）连续匀速开采 连续匀速开采就是一个工作面接着 一个工作面连续开采，中间不得有停顿或间隔过长。地表 移动稳定后的变形较工作面推进过程中的变形（称动态变 形）要大，工作面推进速度越大，动态变形值越小。因此， 若工作面长期停留在建筑物下方，建筑物将受到较大的动 态变形作用。
（3） 分层开采 对于缓缓斜及倾斜厚煤层，采用倾斜分层采煤法， 分层分采方案，可以减少地表一次下沉对地表建筑物的影响。分层开采 要控制每一分层的开采厚度，使其在开采时所造成的地表变形不超过允 许地表变形值。
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（二） 消除或减少开采影响的叠加
（1） 完全开采 在采空区内，残留煤柱对地表产生不利影响。煤柱 上方的地表变形，是煤柱两侧采空区引起的地表变形叠加。如下图， 观度为AB的煤柱，在其他上方地表水平变形 ， 可以看成是A点左 侧采空区引起的地表水平变形 与B点右侧采空区引起的地表变形 的 叠加。
（4） 正确的安排工作面推进方向 对于双翼采区，如上（下）山 布置采区中央，上（下）山煤柱会使其上方地表变形加剧。为此，可 采用跨上（下）山的推进方式，使工作面连续推进，取消山（下）山 煤柱，避免地表变形的叠加，双面采区，有时可以考虑采用反向对称9
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三、协调开采
协调开采就是当整个煤层或厚煤层数个分层同 时开采时，控制各煤层或各分层工作面之间的错 距，使地表拉伸变形与压缩变形互相抵消，以达 到减小地表水平变形的目的。
处于地表均匀下沉的建筑物，在工作 面推进过程中，要先后受到暂时的拉伸 变形和压缩变形的影响。只要建筑物能 承受在回采过程中的地表变形的作用， 则处于地表均匀下沉区德建筑物受到的 危害不打。若地表均匀下沉值较大，将 会造成坑洼积水，特别是当下沉后的地 表标高低于地下潜水位时，建筑物长期 泡在水中，不仅影响建筑物的正常使用， 而且影响建筑物本身的强度。
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（二）、倾斜
地表倾斜会使建筑物产生倾斜、重心偏移。 当倾斜较大时，建筑物重心的投影会转移 到基础底面以外，可能造成建筑物倒塌。
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（三）、水平变形
水平变形对建筑物影响较大。水平变形通过建筑 物基础的地面和侧面，使基础受到土壤的摩擦力、 粘着力和被动土压力的作用，在建筑物上产生附 加的水平拉伸或者压缩应力。建筑物越长，其受 到的附加水平应力越大。
地表变形值大小和建筑物本身抵抗变形能力。评 定建筑物破坏程度和危险程度状况应以使用安全 和结构破坏为依据。对于同一栋建筑物，由于用 途不同，衡量其危险程度的标准则不同。
用倾斜、曲率和水平变形值来确定长度（或
变形缝区段）小于20米的砖石结构建筑物的破坏
等级（保护等级）。
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三、建筑物下和村庄下采煤的开采 措施
11
（四） 消除开采边界的影响
当采用长壁采煤法时，要确定工作面长度与工作面推进长度，尽量 使建筑物位于开采后的地表均匀下沉区，这时工作面长度（或工作面 推进长度）D应按下式进行计算。
式中 H----------开采深度 a------------充分采动角 b-------------校正值，一般取十分之一的开采深度
若采用以个工作面单独开采不能达到目的时，可采用台阶状工作面， 向同一方向推进，使建筑物位于地表下沉区.
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（五） 合理地确定工作面与建筑物 的相对位置
（1）平行长轴开采 在开采过程中，工作面上方地表拉 伸应力产生的断裂，往往平行开采边界。建筑物抵抗变形 的能力取决于建筑物的平面形状，矩形建筑物在长轴方向 抵抗变形的能力弱于短轴方向。当地面有建筑物群时，工 作面应平行于大多数建筑物的长轴布置，以使大多数建筑 物具有较长的抗变形能力。
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二、地表移动和变形与建筑物的变形和 破坏的关系
（一）地表移动和变形与建筑物的变形的关系
建筑物的变形是由于地表变形的传递给基础引起 的。在采动过程中地表产生的下沉、倾斜、曲率、 水平移动和水平变形都会影响到建筑物。
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（二）地表移动和变形与建筑物破 坏的关系
地表移动和变形与建筑物破坏的关系取决于