采动覆岩移动变形预计.pdf

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1、第2期矿山测量NO．22013年4月MINESURVEYINGApr．2013doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2013．02．24采动覆岩移动变形预计徐永梅，姜岩，姜岳(山东科技大学测绘科学与工程学院，山东青岛266590)摘要：目前普遍认为覆岩的移动变形与地表移动变形相似，可采用地表移动变形预计方法，且认为采动影响传播模式是线性的，这是对采动影响传播模式的简化。文中根据采动影响传播的非线性模式，建立了基于概率积分法的采动覆岩移动变形预计模型，为研究采动覆岩移动变形提供计算方法。关键词：采动覆岩；移动变形；非线性传播；预计方法中图分类号：TD325文献标识

2、码：B文章编号：1001—358X(2013)02—0070—04本文在采动影响传播非线性模式的基础上，建Z立了基于概率积分法的采动覆岩预计模型，为研究采动覆岩移动变形提供了依据。ld1采动影响传播线性模式实测和理论计算表明，采动覆岩内部的影响边界不是一条直线，而是一条曲折线，开采影响半径指lz数决定着采动影响传播模式。文献[1]定性给出了开采结束后，采场底板、煤层、顶板、地表的移动和应图1简化采动影响传播模式力变化范围，定性描述了采动影响传播模式。大量的文献对采动影响传播模式进行了简化处理，关于2采动影响传播非线性模式开采影响半径指数n的研究吸引了国内外许多学采动影响传播非线性模

3、式如图2所示，该模式者，一般设开采影响半径指数n=1．0，开采对底板的考虑了开采对底板的破坏和对覆岩影响的非线性，破坏深度Ho=0，采动影响传播模式如图1所示。与线性模式相比更加合理，不仅可以研究覆岩开采综合国内外文献，普遍认为n<1是较合理的，主要影响半径，而且还可以根据实际观测值反演底根据文献有关参数n的一些数值如表1所列。板破坏深度，为水体上安全开采提供依据。表1开采影响半径指数的数值X1：hll笠．图2采动影响传播非线性模式据图2采动覆岩内部开采影响主要半径可为：Hn+HRn=Rh(蒜)“R为H水平处的开采主要影响半径；为地表开70第2期徐永梅等：采动覆岩移动变形预计201

4、3年4月采主要影响半径；风为开采对底板的影响深度。~iH=0咖=()“艿。：±。．242；可得底板破坏深度：对应8max值的开采水平H和影响半径分别为：日(⋯)=／‘‘(+)一R+H(⋯)、，、，s(x)=Rh()在(，H)位置的采动覆岩沿垂直方向的拉伸变lomb破坏准则计算：形计算公式汇总如下：风=--器·云⋯仃8max=242精(x,／-／)：4·1328m,~．(一ex惫8max”(云)在H=Ho沿轴方向(，Ho)和在=。沿H轴方向8v(．)覆岩变形曲线如图3所示。㈤=唧(一仃蔷=A‘一=‘圈3半无限开采覆岩变形曲线示意图=Win,,．exp(一仃)3．2有限开采覆岩沿垂直方

5、向的变形，Ho+H、矩形工作面有限开采如图4所示：RⅣRh、／-／o+hd击。。。。。。。。。。—一一’———一dH(H0+H)RH(x,／-／)一面。。Wmax⋯p(-仃)图4矩形工作面有限开采示意图在H水平岩层下沉：(，，，，日)=exp(一仃寿)·去exp(一仃)dy=⋯·c(，日)·c(，，，日)71第2期矿山测量2013年4月一dW(x,y,H)==儿卺expc(一仃善一蠢expc一仃蔷J击expc一仃寿dy+cexpc卜一仃7r蔫一expc一仃蔫·去e印c一丌熹进一步简化的垂直方向的变形值：占(凹)={[)一(卺)]·[A(惫)一A()]+[()一A”()]·[A()一

6、A(卺)]在P(x，Y)点沿H轴方向(，Y，日)(4)在H=75．7m位置的最大拉伸变形值：覆岩变形曲线如图5所示。rm。=mnx⋯p(一)●日0+日(8⋯)＼／0．65×(0．65+1)．!210．48+75．7、＼＼I＼e。xp(一—_；)：2．‘02(mm／m)，t．Yp，(5)当一±0．4RH=0．4x92．4=36．39m时，P——．最大变形值为：图5在PIX。Y)点沿H轴方向覆岩变形曲线示意图一．242精3．3半无限开采覆岩沿垂直方向的变形预计算例设水平煤层半无限开采，开采深度h=500rll，=±0．242×=2．14(mm／m)tanO=2．0，W⋯=1500mm，

7、Rs=20m，／"t=0．65，求(6)=50in，H=100m处沿垂直方向变形值：=50m，H=100m处和其它位置的变形值。50==。．54，0．54)=0．8931解：(1)计算开采对底板的影响深度和主要开采影响半径：8(50，100)(云)一214×0·8931：士：—=10．48(n1)=1．91(mm／m)一(7)计算H=100m一300m，X=0—200m的变R=h=丁500=25。(m)形值见表2，覆岩在不同位置水平变形曲线见图6。日(2)计算H=10