2020年新版矿山开采沉陷学(知识点整理).docx

矿山开采沉陷学 第一章: 1:在地下开采前，岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。局部矿体被采岀后，在岩体内部 形成一个采空区，导致周围岩体应力状态发生变化， 引起应力重分布，从而使岩体产生移动变形 和破坏，直至达到新的平衡。随着采矿工作的进行,这一过程不断重复它是一个十分复杂的物 和破坏，直至达到新的平衡。随着采矿工作的进行, 这一过程不断重复 它是一个十分复杂的物 理、力学变化过程，也是岩层产生移动和破坏过程，这一过程和现象称为 岩层移动 2: 充分采动区COD位于采空区中部上方，其移动特征是：煤层顶板在上覆岩体重力作用下， 先向采空区方向弯曲， 然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。 此后，岩层成层状向 下弯曲，同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。成层状弯曲的岩层下沉，使冒落破碎的岩块逐渐 被压实。移动结束后，此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位， 层内各点的移动向量与煤层法 线方向一致，在同一层内的移动向量彼此相等。 3:岩层移动形式 （一） 弯曲，这岩层移动的主要形式。当地下开采后，从直接顶板开始沿层面法线方向弯 曲，直到地表。 （二） 岩层的垮落（或称冒落）。当煤层采岀后，采空区附近上方岩层弯曲而产生拉伸变形。 当拉伸变形超过岩层的允许抗拉强度时， 岩层破碎成大小不一的岩块， 冒落充填于采空区。此时, 岩层不再保持其原有的层状结构。 这是岩层移动过程中最剧烈的形式， 通常只发生在采空区直接 顶板岩层中。 （三） 煤的挤岀（又称片帮）。采空区边界煤层在支承压力作用下，一部分被压碎挤向采 空区，这种现象称为片帮。 由于增压区的存在， 煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩， 从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。 （四） 岩石沿层面的滑移。在开采倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法 线方向的弯曲外，还会产生沿层面方向的移动。岩层倾角越大， 岩层沿层面滑移越明显。沿层面 滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩层受拉伸，甚至剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。 （五） 垮落岩石的下滑（或滚动）。煤层采出后，采空区为冒落岩块所充填。当煤层倾角 较大，而且开采自上而下顺序进行， 下山部分煤层继续开采而形成新的采空区时， 采空区上部垮 落的岩石可能下滑而充填新采空区， 从而使采空区上部的空间增大， 下部空间减小，使位于采空 区上山部分的岩层移动加剧，而下山部分的岩层移动减弱。 （六） 底板岩层的隆起。当底板岩层较软时，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。 3:岩层移动的三带 （一）冒落带（Caving zone） 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岩层产生破坏的 范围。冒落带内岩层破坏的特点为：冒落岩块大小不一； 无规则地堆积在采空区内； 冒落岩块间 空隙较大，连通性好，易导水、导砂。 具：碎胀性、可压缩性。 分：不规则冒落带、规则冒落带 （二）裂缝带（断裂带） （Fractured zone） 裂缝带是指在采空区覆岩中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层。位 于冒落带之上。 其特征为： 岩层不仅产生垂直于层理面的裂缝或断裂， 还产生顺层理面的离层裂 缝，易导水。分：严重断裂带、一般断裂带、微小断裂带。 冒落带和裂缝带合称为冒落裂缝带， 或导水裂缝带 （Water conducted zone） 。 （三）弯曲带（Sagging zone）（整体移动带） 弯曲带位于裂缝带之上直至地表。其移动特点为：岩层的移动过程是连续而有规律的，并 保持其整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂缝；弯曲带顶面（地表） 有时产生一些拉伸 裂缝，一般到一定深度尖灭。 4：地表移动 所谓地表移动，是指是指在采空区面积扩大到一定的范围后，岩层移动发展到地表，使地 表产生移动和变形，这一过程和现象称为地表移动。 5：地表移动和破坏形式 （一） 地表移动盆地 （Ground subsidence trough ）： 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， 或下沉 盆地 。 （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。 （三） 塌陷坑（Subsidenee cave）及塌陷槽 开采缓倾斜煤层和倾斜煤层时，地表破坏主要是地表出现裂缝，但在某些特殊地质开采条 件下，地表可能出现漏斗状塌陷坑或塌陷槽。 6：充分采动和非充分采动 充分采动 （full subsidence） ：是