地表移动与变形参数分析

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1、第四节地表移动与变形参数分析一、最大下沉值1、充分采动的地表最大下沉值煤层开采后，顶板直接顶最大下沉mcos地表最大下沉mcosW0=mcos—地表下沉系数m—采高；—煤层倾角m=f（顶板管理方法，岩性，采动次数，采深，采出率）上覆岩层岩性与岩性坚硬中硬软弱下沉系数0.270.540.550.850.861.00部分煤矿实测的地表下沉系数变化范围采空区处理方法与采空区处理方法下沉系数全部垮落法0.40.95带状充填法(外来材料)0.550.70干式全部充填法(外来材料)0.40.50风力充填法0.30

2、0.40水砂充填法0.060.20采空区处理方法与矿区下沉系数淮南0.7峰峰0.8本溪0.7阜新0.65-0.70鹤岗0.65-0.7平顶山0.65-0.77枣庄0.59-0.7注:全部垮落法不同矿区地表下沉系数岩性和采动次数综合评价系数P=0.5(0.9+P)（全部垮落法条件）mi—i分层法线厚度m；Qi—i分层岩层评价系数。分层岩性评价系数岩性单向抗压强度（MPa）岩石名称初次采动Q0重复采动Q1Q2坚硬60不硬的花岗岩0.10.30.6中硬4030普通砂岩、铁矿石砂质页岩、片状砂岩0.40.80.70.90.951.0岩层愈坚

3、硬，Qi愈小，愈小同样岩层，采动次数愈多,Qi愈大，愈大采深和采出率对的影响采深小,较大局H（m）平顶山局801401402000.770.65枣庄局1001000.70.59采出率大，大2、非充分采动条件下地表最大下沉值W0=mcos确定的方法确定的方法1l0/lc或L0/Lc0.10.20.30.40.5/0.000.480.640.770.85l0/lc或L0/Lc0.60.70.80.91.0/0.940.970.980.991.00开采充分程度(l0/lc)或(L0/Lc)与(/

4、)的关系确定的方法2确定的方法2Lθ为开采区域长度或宽度按开采影响传播角θ0向地面的投影长度H0为平均采深二、主要影响半径和主要影响角（开采影响范围）主要影响半径x=r处的地表移动和变形xW（x）i（x）K（x）-r0.0062W00.0432i00.178K0r0.9938W00.0432i0-0.178K0主要影响角主要影响角：开采边界点与主要影响半径边界点的连线与水平线所夹的锐角（与下山方向岩层移动角含义不同）r，影响范围变小r影响范围变大主要影响角正切tg取值tg常见值为1.3~2.5，一般为2大小主要决定

5、于上覆岩层的岩性，岩层坚硬时，tg较小，岩层软弱时，tg较大。一般情况下，坚硬岩层的tg为1.2~1.91，中硬岩层为1.92~2.4，软弱岩层为2.41~3.54。U0=bW0三、水平移动系数U(x)=Bi(x)水平移动系数水平煤层一般b=0.3，变化范围大致在0.20.4倾斜煤层bαbα=b(1+0.0086α)四、拐点偏移距拐点偏移距：过地表下沉曲线拐点在地表水平线上的投影点，按开采影响传播角作直线与煤层相交，该交点与采空区边界沿煤层方向的距离水平煤层或沿煤层走向方向剖面，则为水平距离拐点偏移距下沉曲线的拐点特征：下沉值为最大

6、下沉值的一半，倾斜和水平移动值最大，曲率值和水平变形值为零充分采动条件下拐点移动距坚硬S坚硬=0.029H中硬S中硬=0.177H软弱S软弱=0.358H走向主断面为平均采深，下山一侧为下山边界采深上山一侧为上山边界采深五、开采影响传播角随倾角增大而减小，以45o为极限，而后随倾角增大而增大α45o时，0=90o-0.68αα45o时，0=28.8o+0.68α举例某工作面开采,倾向已达充分采动,走向长度已足够长,可认为是半无限开采,走向主断面处开采深度H=310m,采厚m=2mm=1.45m,煤层倾角=12,覆岩中硬,全部垮落

7、法管理顶板,已知经验值=0.76，tg=2.2，S0=0.1H，b=0.36预计沿地表移动盆地走向断面上的最大移动和变形值.S0=0.1H=0.1310=31(m)W0=mcos=1.4510000.76cos12=1078mm六地表移动速度和持续时间岩层移动变形—在空间时间剧烈程度—下沉速度反映地表设测点AA．地表移动速度和持续时间地表下沉速度变化规律W(mm)V(mm/d)Ⅰ开(初）始阶段10＜1.7Ⅱ活跃阶段85%W0＞1.7Ⅲ衰减阶段＜30(6个月）速度变化规律小大小最大下沉速度在工作面后方活跃阶段对建筑物危害最大

8、，也称为变形危险期岩性愈软、采深愈小、采厚愈大、推进愈快，地表下沉速度愈大顶板管理方法矿区地表移动延续时间（月）总时间开始阶段活跃阶段衰退阶段垮落法枣庄8152焦作8152开滦1