礦山壓力與其控制第六章采場(chǎng)巖層移動(dòng)與控制ppt課件.ppt

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1、采場(chǎng)巖層移動(dòng)與控制16.1巖層移動(dòng)引起的采動(dòng)損害概述巖層移動(dòng)主要表現(xiàn)以下：（1）形成礦山壓力顯現(xiàn)，引起采場(chǎng)和巷道頂板下沉、跨落和來(lái)壓，甚至引發(fā)沖擊地壓等強(qiáng)烈的礦壓顯現(xiàn)。（2）形成采動(dòng)裂隙，引起周圍煤體中的水與瓦斯的流動(dòng)，導(dǎo)致井下瓦斯事故與突水事故，需對(duì)此進(jìn)行控制與利用。巖層移動(dòng)導(dǎo)致的煤巖體應(yīng)力場(chǎng)與裂隙場(chǎng)的變化，是引起瓦斯卸壓和煤層滲透率增加的原因所在。2（3）巖層移動(dòng)發(fā)展到地表引起地表沉陷，導(dǎo)致農(nóng)田，建筑設(shè)計(jì)的毀壞。“三下一上”建筑物下、鐵路下、水體下、承壓水上傳統(tǒng)的開采模式引起的采動(dòng)損害與環(huán)境問(wèn)題日益突出，盡快

2、形成煤礦的“綠色開采技術(shù)”，基本出發(fā)點(diǎn)：防治或盡可能減輕開采煤炭對(duì)環(huán)境和其他資源的不良影響。目標(biāo)：取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。346.2巖層控制的關(guān)鍵層理論關(guān)鍵層定義：對(duì)采場(chǎng)上覆巖層局部或直至地表的全部巖層活動(dòng)起控制作用的巖層。亞關(guān)鍵層：一層或多層；主關(guān)鍵層：只有一層；5采場(chǎng)上覆巖層中的關(guān)鍵層如下特征：1、幾何特征：相對(duì)較厚；2、巖性特征：較堅(jiān)硬，彈性模量較大，強(qiáng)度較高；3、變形特征：關(guān)鍵層層下沉變形時(shí)，上覆全部或局部巖層下沉量同步協(xié)調(diào)；4、破斷特征：破斷導(dǎo)致全部或局部上覆巖層的同步破斷，引起大范圍的巖層移動(dòng)；

3、5、承載特征：“梁”的結(jié)構(gòu)形式為全部巖層或局部巖層的承載主體，形成砌體梁結(jié)構(gòu)6覆巖關(guān)鍵層位置的判別：78關(guān)鍵層復(fù)合破斷規(guī)律：91、基本頂；2、直接頂；3、偽頂；4、煤層；5、底板巖層煤層頂?shù)装鍘r層6.3采場(chǎng)上覆巖層移動(dòng)規(guī)律一、有關(guān)概念：巖層移動(dòng)和破壞過(guò)程在地下煤層被采出之前，巖體在地應(yīng)力場(chǎng)作用下處于相對(duì)平衡狀態(tài)。當(dāng)部分煤層被采出后，在巖體內(nèi)部形成了一個(gè)采空區(qū)，其周圍巖體應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，引起應(yīng)力重新分布，從而使巖體產(chǎn)生移動(dòng)、變形和破壞，直至達(dá)到新的平衡。隨著工作面的推進(jìn)，這一過(guò)程不斷重復(fù)。重視十分復(fù)雜的物理、

4、力學(xué)變化過(guò)程，也是巖層產(chǎn)生移動(dòng)和破壞的過(guò)程，這一現(xiàn)象和過(guò)程成為巖層移動(dòng)。10采空區(qū)周圍巖層的移動(dòng)和破壞形式有彎曲跨落煤的擠出巖石沿層面的滑移巖石的下滑底板的隆起以上六種移動(dòng)形式不一定同時(shí)出現(xiàn)在某一個(gè)具體的移動(dòng)過(guò)程中。11冒落帶彎曲下沉帶裂隙帶松散層121.充分采動(dòng)：當(dāng)采空區(qū)尺寸相當(dāng)大時(shí)，地表最大下沉值為該地質(zhì)條件下應(yīng)有的最大值，稱充分采動(dòng)臨界開采尺寸：剛達(dá)到充分采動(dòng)狀態(tài)的采空區(qū)尺寸稱為臨界開采尺寸非充分采動(dòng)：采空區(qū)尺寸小于臨界開采尺寸。13二、地表移動(dòng)盆地的形成：1．當(dāng)工作面推進(jìn)一段距離之后才在地表產(chǎn)生顯著的移動(dòng)

5、。2．隨著工作面的推進(jìn)，采空區(qū)的擴(kuò)大，下沉盆地也逐漸擴(kuò)大。3．當(dāng)采空區(qū)達(dá)到一定程度時(shí)，最大下沉將不再增加而形成一個(gè)平底的下沉盆地。4．當(dāng)工作面停止以后，地表的移動(dòng)不會(huì)馬上停止，要延續(xù)一段距離時(shí)間。14三、充分采動(dòng)與非充分采動(dòng)1．充分采動(dòng)（Fullsubsidence）：地表下沉值達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大值，此時(shí)的采動(dòng)稱充分采動(dòng)。反之稱非充分采動(dòng)（Subcriticalsubsidence）。2．臨界開采（Criticalmining）：只有一個(gè)點(diǎn)的下沉值達(dá)到最大下沉值的采動(dòng)情況，稱為臨界開采，地表移動(dòng)盆地呈

6、碗形。下山??1、上山??2、走向??315水平煤層傾斜煤層16四、地表移動(dòng)盆地的主斷面(Majorcross-section)1．定義：地表移動(dòng)盆地內(nèi)，通過(guò)最大下沉點(diǎn)，沿煤層走向或傾斜方向所作的垂直斷面。2．特征：（1）在主斷面上地表移動(dòng)盆地的范圍最大；（2）在主斷面上地表移動(dòng)量最大。3．位置（1）非充分采動(dòng)：水平煤層：主斷面位于采空區(qū)中央。傾斜煤層：傾斜主斷面位于采空區(qū)中央，走向主斷面根據(jù)最大下沉角確定。（2）充分采動(dòng)：首先按充分采動(dòng)角?1、?2、?3確定地表充分采動(dòng)區(qū)的范圍，然后通過(guò)該范圍內(nèi)所作的煤層走向和

7、傾向的垂直斷面均為主斷面。17最大下沉角（Subsidencelimitangle）（θ）：在傾斜主斷面上，地表最大下沉點(diǎn)和采空區(qū)中點(diǎn)的連線與沿煤層下山方向水平線所成的銳角。除與巖性有關(guān)外，還與煤層傾角有關(guān)。在傾斜或緩傾斜煤層條件下，θ隨煤層傾角的增大而減小。一般有18五、地表移動(dòng)盆地的特征（1）中間區(qū)域：下沉值達(dá)到最大，其它移動(dòng)和變形值近似等于零，無(wú)明顯裂縫。（2）內(nèi)邊緣區(qū)：產(chǎn)生壓縮變形，不出現(xiàn)裂縫、凹形。（3）外邊緣區(qū)：拉伸變形、凸形、裂縫。三個(gè)特征點(diǎn)：邊界點(diǎn)（下沉10mm的點(diǎn)），拐點(diǎn)（內(nèi)外邊緣區(qū)的分界點(diǎn)），

8、最大下沉點(diǎn)19六、地表移動(dòng)盆地劃分成如下三個(gè)邊界：(一)移動(dòng)盆地的最外邊界移動(dòng)盆地最外邊界是以地表移動(dòng)和變形都為零的盆地邊界點(diǎn)所固定的邊界。這個(gè)邊界由儀器觀測(cè)確定?？紤]到觀測(cè)誤差一般取下沉為10mm的點(diǎn)為邊界點(diǎn)。所以，最外邊界實(shí)際上是下沉為10mm的點(diǎn)圈定的邊界。(二)移動(dòng)盆地的危險(xiǎn)移動(dòng)邊界危險(xiǎn)移動(dòng)邊界是以盆地內(nèi)的地表移動(dòng)與變形對(duì)建筑物有無(wú)危害而劃分的邊界。不同結(jié)構(gòu)的建筑