第2章采动地表移动变形预计ppt课件.ppt

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1、第2章采动地表移动变形预计Xi`anUniversityofScienceandTechnologyYuXueyiX.UST2.1地表移动和变形预计理论方法概述早在1858年，比利时学者哥诺（Gonot）以观测资料为基础，提出了“法线理论”，认为采空区上下边界开采影响范围可用相应点的层面法确定。此后德国学者依琴斯凯（Jicinsky,1876）提出了“二等分线理论”。豪斯（Hausse,1885～1887）建立了采空区上方有三带分布沉陷模式。第二次世界大战以后，随着经济的发展，矿山开采大规模进行，形成了各种各样的开采沉陷损害预计理论，其可以概括为影响函数方法、理论模

2、型方法和经验方法三大类型。X.UST1）影响函数方法☞影响函数方法是预计采动地表移动变形的一种有效方法。它是从经验方法向理论模型过渡的一种方法。它的理论基础是分布函数，因而称之为影响函数方法。☞假定开采单元矿层dv,其水平投影面积为dp,单元矿层开采引起地表点A的下沉表达式为式中m—采高，mm；—下沉系数；f(s)—影响函数☞典型的影响函数方法如：式中dp—采出矿层单元面积；s—单元采出面积dp距地表点A的水平投影距离；b—柯郝曼斯基理论的深度系数；Rg、r、r0—开采影响范围的特征参数。X.UST根据影响函数的叠加原理，对于开采范围为P的矿层开采引起地表点A的

3、下沉量可用通式表示为：X.UST2）经验方法地表沉陷预计的经验方法是在特定的地质采矿条件下，根据大量的观测数据，确定出地表移动盆地主断面移动变形规律，并以典型曲线理论化，或以诺摸图方法，供在相近地质采矿条件下的地表移动预计应用。☞典型的经验函数方法如：前苏联应用的负指数函数方法；英国煤田方法（NCB.1975）；波兰学者Z.Kowalczyk(1972)积分网格法；中国学者何国清提出的威布尔分布法（Weber,1983）及各矿区通过观测曲线拟合得出的适用本矿区的典型剖面曲线法等。X.UST3）理论模型方法☞属于理论模型方法是建立在力学模型上的，以及建立在弹性或塑性

4、理论基础上的计算方法。在这方面主要有以A.Salstowicz（1958）等为代表的固体力学理论[13]；J.Litwiniszy（1963）等为代表的随机介质理论[14]。建立在弹性或塑性理论基础上的计算方法如：有限单元法（FEM）；边界元法（BEM）；离散元(DEM)等方法；非线性力学（Nonlinear）等方法。X.UST☞在采动地表沉陷预计评价方法中，经验方法和影响函数方法基本类似，它们都是建立在大量的观测研究基础上的，但是经验方法具有局限性，而影响函数方法可通过预计参数的调整，应用于不同条件下的预计，它的通用性强。X.UST2.2概率积分法开采沉陷的随机

5、介质理论50年代由波兰学者李特维尼申提出后，中国学者刘宝琛、廖国华60年代初期在随机介质理论基础上解决了地表移动平面预计问题。近30年来，又成功地解决了地表移动预计空间问题、覆岩内移动预计问题、露天开采移动预计问题，发展为概率积分法特殊地表地形问题的预计体系，目前已成为我国较为成熟、应用最广泛的预计方法之一。☞这里将概率积分法的半无限开采计算公式及其近水平矿层开采条件下的有限开采引起地表移动变形预计问题和预计参数的确定方法作简要的介绍：X.UST2.2.1半无限开采时地表移动盆地走向主断面的移动变形预计（1）下沉预计表达式在这里引入误差积分函数：则上式可写成如下

6、形式：(一)移动变形计算表达式X.UST2.2.1半无限开采时地表移动盆地走向主断面的移动变形预计（1）下沉预计表达式(一)移动变形计算表达式xu(x)xu(x)w(x)sx-swmaxsmHdvue(x-s)we(x-s)oX.UST（2）倾斜、曲率表达式X.UST（3）水平移动、水平变形表达式式中。由于当x=0时，上式具有最大值在上式中对x微分得水平变形表达式：令b被称之为水平移动系数，则X.UST（二）极值及其位置概率积分法的半无限开采下沉盆地主断面内任意点移动变形预计公式:X.USTX.UST半无限开采盆地主断面移动变形分布X.UST移动变形分布

7、函数表2.2.2有限开采时地表移动盆地主断面的移动变形预计(一)走向主断面的移动变形预计根据叠加原理可求得此条件下的地表下沉分布预计式为:令：得：，在上式中作变元，换元有：X.USTX.UST利用半无限开采叠加方法计算有限开采移动变形值☞同样可得出有限开采条件下的其它移动变形指标的半无限叠加计算表达式：X.UST在有限开采情况下，移动盆地视开采宽度大小而发生变化，主要体现在移动变形的极值及其出现的位置和相应的移动变形参数:下沉水平移动（倾斜）水平变形（曲率）X.UST(二)倾斜主断面的移动变形预计倾斜主断面的水平移动和水平变形计算式：X.U