地下开采地表移动变形规律研究

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1、地下开采地表移动变形规律研究[摘要]能源是衡量一个国家经济的重要指标，而地下开采是能源需求以及原材料的有力保障。随之而来的一个问题就是地下开采引发的开采沉陷破坏地球村的环境，社会的可持续发展受到制约。如何适度好的开采不导致地表移动变形是现在国内外共同研究的课题，地表移动变形的都有其分布规律，岩层的种类也和地表移动变形有密切关系，对它的预计可以采用概率积分法、典型曲线法和剖面函数法。[关键词]地下开采岩层地表移动影响因素中图分类号：TD803文献标识码：B文章编号：1009-914X（2014）42-0139-01地球上的资源是有限

2、的，而我们无时不刻在消耗能源，为了解决能源结构不合理问题我国有南水北调、西气东输等浩大工程，矿产资源的开采也早已进入经济人的视线。开采过度已经存在，它会引起的地层断陷、下沉或地下水的进入，开采的目的在于矿石的冶炼，它会产生环境污染问题。世界研究地下开采的很多，但是研究地下开采与地表移动变形规律的却很少。研究地下开采与地表移动变形规律对开采不造成大的损失是有非常重要意义的。1.地下开采对环境的危害6地下开采会造成地表坍塌面积的增加，有关数据表明，井下采煤和地表塌陷在体积和面积上呈现一种比例关系：如果采出体积为1，则塌陷体积就大约是0

3、.7；面积差异就比较大，开采面积为1，塌陷区面积大概就是12[1]。可以看出，它对人们的生活环境会造成极大危害，开采损害纠纷也时有发生。地下开采出的矿石的冶炼会造成空气污染以及水污染，开采影响可以用“三带”型来描述，并且具有很强的针对性和适用性。2.地表移动过程中的变形规律2.1开采引起的岩层和地表移动地下岩层在地应力场的作用下是一种平衡状态，在矿体被采出来的时候，会在岩体内形成一个采空区[2]，若它的平衡遭到破坏，岩体只有移动、变形和破坏达到新的平衡。岩层移动就是这个过程的产物。在开采过程中，矿区的岩石等地表物会在重力作用下产生

4、下沉，这就会导致原本平坦的地面会变得扭曲，如果内部的作用力超过岩层自身的受力强度时，会产生断裂等情况，严重的会产生一定的经济损失，制约整个社会的正常发展。2.2点的移动6地表移动盆地内，通过最大下沉点沿煤层走向或倾斜方向所做的垂直断面叫做主断面。点的移动有五个阶段，在主断面有一点A，在工作面从远处不断向A点推进的时候并影响A点，地表下沉的速度回慢慢变大[3]，但是工作面推进的方向和A点移动的方向是相反的；工作面和A点即将相遇时，A点移动方向近于竖直方向；相遇后，工作面远离A点，方向和A点一致；远离A点到达一定距离后，工作面对A点的

5、影响会很小，此时点A移动会停止；最后A点稳定的位置会偏向回采工作面停止位置。2.3移动的时间过程下沉值最大的那个点从移动开始到停止会有三个时间过程。第一个阶段叫开始阶段，它是移动开始到下沉速度刚好达到1.67mm/d，下沉速度大于1.67mm/d的时候就进入到活跃阶段，最后下沉速度会降到1.67mm/d以下，这就是第三个时间段。2.4工作面推进中的变化规律一般来说采空区面积的大小会影响到后续工作，随着面积的不断扩大，会造成水平移动幅度呈现出扩大趋势。在充分开采时，水平移动会变的非常小，通常情况下不会发生任何移动。但是随着充分开采的

6、深度深入，水平移动的范围就会扩大，整个区域会受到更多的影响。这是水平移动过程中的一般规律，这种规律与倾斜变化具有很强的相似性。在未达到充分开采之前，地表最大凸曲率会逐渐变大，当这个数值达到一定的程度之后，会呈现出下降趋势。这个曲率的变化规律和水平变形的规律变化一致。这种规律对研究地表移动具有很好的指引作用。63.5开采地表移动规律计算方法研究地表移动规律的方法主要有实地观测法、理论研究法以及模拟试验法。实地观测法主要就是构建各个测点组成的观测网。分别在开采前、开采中以及移动稳定后对观测测点的位移进行记录，并且根据数据计算出地表在垂

7、直与水平方向的位移距离。通过数据分析地表的移动规律，总结出地表下沉与变形最大值的公式。实地观测法的优势主要是实用性强，计算准确可靠，并且可以给其他计算方法提供依据；其主要缺点在于耗费时间长，工作量庞大，应用局限性强。3.地表移动变形的影响因素3.1覆岩力学性质、岩层层位的影响地表移动变形的影响因素有很多，开采沉陷的分布规律取决于地质和采矿的综合影响。第一个是岩石的力学性质（坚硬、中硬、软弱）[4]，它对层状矿体开采引起的岩层和地表沉陷影响很大。一般来说，顶层岩石的坚硬程度与地表移动变形具有一定的联系性，当岩石坚硬时，拐点偏移度会向

8、采空区一侧靠近；当这个坚硬度比较小时，会呈现出相反的态势。上层岩石越发坚硬，地表下沉度就会越小。同时，岩石和地表下陷还受到层位的影响，当软岩石覆盖在硬岩石层上方时，硬岩层在锻炼过程中产生的力量会受到一定的抵销，降低移动变化带来的破坏程度。3.2松散