第十二章-开采沉陷及其观测.pptVIP

第一节.开采沉陷的基本模式 1. 开采沉陷：矿山有用矿物被采出以后，开采区域周围的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”。 2.性质：从时间上说，开采沉陷是“动态的”或“最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较小、开采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周围的岩体；若开采的范围较大、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到地表，引起“地表移动”。 3.岩层移动形式和分带 开采水平和缓倾斜矿层，且开采深度较大时: （1）垮落带 （2）破裂带 （3）弯曲带 开采倾斜和急倾斜煤层、矿层时,还有: (4)岩石沿层理面方向滑移 (5)垮落岩石下滑 (6)底板岩石隆起 4、地表塌陷、破裂与连续变形 1．地表塌陷。（采深与采高比)H/m20m。 2．地表破裂 3．地表连续变形 当开采的深度超过100～150m，或者H/m20m以后，杂乱无章的塌陷消失了，地表移动和变形在时间和空间上都具有明显连续的特征。建立专门的观测系统，借助仪器对地表的移动进行测量。 研究开采情况下的地表移动规律，在很大程度上是研究地表的下沉、水平移动及相应变形的时间－空间分布规律。 5、充分开采和非充分开采 盆地主断面： 通过开采中心且垂直于开采边界的剖面将是岩石移动的对称面，称为盆地的主断面。 研究意义： 在盆地的主断面上，水平移动将发生的断面之内，垂直变形和水平变形都将取其极限，从开采损害角度看，这是最危险的剖面。因此，在多数情况下，只要研究主断面上的地表变形，就能对开采影响有一个基本的概念，这样，就能把问题转化为一个平面问题，从而获得很大的简化。 第二节开采沉陷与开采损害 1．开采损害 开采损害有一种广义理解，由于采矿工作使地上、地下的建筑物、构筑物和自然对象受到的影响通称为开采损害。 狭义的开采损害主要指岩层和地表受开采影响而发生的大量移动和变形所导致的一切有害后果。 2．直接开采损害与间接开采损害 开采损害可分为直接和间接两种。 位于开采沉陷区，即岩层和地表大量移动与变形区域内的采动对象所受的损害称为直接损害。在个别情况下，在离开采沉陷区较远的地方，还能发现开采影响的存在，这种影响往往与开采影响间接有关，称为间接开采损害或间接开采影响的存在。 2.2 开采损害的表现形式 地表均匀下沉对于一般住宅和厂房并无太大影响。但是过量的地表下沉，即使是均匀的，在某些特定条件下会带来严重的问题，比如水患问题。下沉区地下水可能上升直到超过地表，造成大片内涝区 抚顺地表沉陷 2.地面倾斜损害 开采引起的不均匀下沉改变了地面原始坡度，造成了地面倾斜。 高度大而底面积小的塔式建筑，如烟囱、水塔、高压线路、索道塔架等，地面倾斜使之偏心，稳定性变差。 对于普通楼房，即使不丧失稳定性，过量倾斜也会使使用条件恶化。行车及某些大型精密设备在基础歪斜后，必须及时调平，以保证行车安全和设备正常使用。 铁路线路恢复地面倾斜引起的坡度改变需要填方。 地面坡度改变后，下水道体系会受到某些干扰，甚至破坏。灌区体系也有类似情况。 3.地表弯曲损害 4．地面水平变形损害 地面水平变形出现于开采边界上方地表，煤柱一侧出现拉伸，采空区一侧出现压缩。 房屋对地表的拉伸变形敏感。位于拉伸区的房屋，其基础地面受来自基础的外向摩擦力，基础侧面受来自地基的外向水平推力的作用。由于一般房屋抵抗拉伸作用的能力很小，因而不大的拉伸足以使房屋开裂。 5．山区地表滑移与崩塌 我国 是个多山的国家，因为开采引起的山区地表滑移与崩塌，造成的巨大经济损失及灾难性事故屡见不鲜。 开采所引起的岩体内部移动与变形，使原来岩层面或构造弱面离层与开裂，甚至错动，导致了原始弱面的强度大为减低，使整体强度大为降低，及相互牵引力也大为减小。 6．矿区地表水位下降 在破裂带达到地表或地下含水层时，地下说可能大量渗入井下而蔬干上覆岩层和地表，使地下水位快速大幅度下降，离矿井很远处的水井因常开采而干涸就是一个明显的例子。 第三节 .地表移动观测 （1）地表下沉：地表移动全向量的垂直分量，其单位为m或mm。地表下沉的符号为W。如图。 式中，为i点计算时刻的高程；为i点的初始高程。 （5）水平变形 地表水平变形是地表移动盆地内一线段的两端点的水平移动差与此线段长度之比，其单位与地表倾斜相同。 , mm/m (11-5) （6）临界变形值：对建筑物产生