[工学]1-3地表移动和变形预计.ppt

第三节 地表移动和变形预计 内容 影响范围 移动和变形最大值及其位置 主断面内地表移动和变形值 任意点（地表、岩体）变形和移动值 目的 建筑物的破坏程度 应采取的相应措施 方法 动态预计：某时的移动和变形 W、 i 、U、K、?、t 静态预计：稳定后的移动和变形 W、i、U、K、?? 主要方法 静态预计 一、典型曲线法 基于地表下沉实测资料，综合成反映所测矿区主断面内下沉分布规律的地表下沉典型曲线、数据和表格。 使用条件： 适用于规则采空区上方的地表移动和变形预计。 制作典型（无因次）曲线 典型（无因次）曲线的制作 采后处理数据： O点为最大下沉点， 座标轴指向盆地边界 以X/L和Y/L为横坐标， 坐标单位为0.1、0.2、 0.3、......1.0 以WX/W0和Wy/W0为纵坐标，坐标单位为0.1、0.2、 0.3、......1.0 盆地半长L1、L2或L3由?0、?0、?0、?、?1、?2、?3 确定，制做典型图和表（无因次） 典型（无因次）曲线盆地 峰峰矿区充分采动条件下主断面内下沉典型曲线分布系数 预计新开采区域地表移动与变形 a、计算最大下沉值W0，（由本矿区的经验） b、作主断面图 c、确定L d、将L十等分 确定 e、从表格和图上查出： f、将WX画到图上连接起来作出下沉预计曲线 h 、 i、UX=B ix j、εX=B KX 由实测资料得 B——水平移动系数，峰峰矿区B=12?14 m 典型（无因次）曲线计算公式 峰峰矿区典型曲线法预计所用的参数取值 地表最大下沉值 W0=?mcos? ?—地表下沉系数 水平移动和倾斜的比值B取为12?14，(m) 各种角度： 边界角 ?0=58?，?0=58?-0.32?，?0=58? 开采影响传播角 θ0=90?-0.6? 充分采动角 ?1=64?-0.55?，?2=55?+0.4?，?3=58? 松散层移动角 ?=56? 典型（无因次）曲线法评述 典型曲线法预计时误差较小 比较简单，且比较符合实际 是 较为可靠的方法之一 但必须有大量的实测资料为基础 不足—局限于某一矿区矩形或近似矩形的地下开采区域 二、概率积分法 数学预计方法 （1）原理 认为岩体是松散介质，无群多个开采单元叠加形成地表下沉盆地， 单元开采下沉盆地的下沉曲线为正态分布密度函数 （2）正态分布密度函数与概率积分函数 密度函数的积分—正态分布函数 （3）单元开采地表下沉盆地 整个开采范围分解成无穷多个无限小的开采单元 单元开采下沉盆地的下沉曲线为正态分布密度函数 （3）单元开采地表下沉盆地 2.半无限开采 开采范围 0?+? x?0的煤层全部采出，x?0的煤层全部保留 (1) 半无限开采单位厚度的煤层后x位置处A点的下沉 (2)半无限整层开采后ｘ位置处Ａ点的下沉 当采厚为ｍ，由于上覆岩层垮落、碎胀、断裂和离层，，地表不再能下沉ｍ，只能下沉?ｍ，受煤层倾角的影响，地表的最大下沉量为ｍ?cos?。 煤层开采厚度为m，计算时的采厚只能取ｍ?cos? 坐标为x的任意点A，整层开采引起的地表下沉值 W（x）应为单位厚度开采引起的该点下沉值Wd（x）的ｍ?cos?倍。 令W0=ｍ?cos? (3）半无限整层开采后其它指标 K(x)推导 U(x)推导 ε(x)推导 （4）半无限开采的地表移动与变形分析 i(x) K(x) K(x)求极值 求K(x) 极值 求K(x) 极值 U(x) U(x) ε(x) 求ε(x)的极值 求ε(x)的极值 ε(x) ε(x) （5)半无限开采地表移动和变形预计公式简化 简化的半无限开采地表移动和变形预计公式 (6)拐点移动距 理想条件：下沉曲线的拐点在煤壁与采空区交界处的正上方 实际条件：由于悬顶，效果相当于实际煤壁平移了s0的一段距离，B点变到B?点 s0称为拐点偏移距 预计地表移动与变形时，要以假想煤壁B?点作为采空区的计算边界。 3 有限开采条件下地表移动盆地走向主断面内的移动与变形预计 有限开采地表x位置处任意点A的下沉 有限开采推导 两个半无限开采之差 考虑A、B两点处的拐点移动距，有限开采的计算开采边界范围为l=L-2s0，其引起地表下沉的表达式为：W0（x）=W（x）-W（x-l） ——有限开采的值 U（x） K（x） ε(x) 4、倾向主断面内的移动与变形预