煤矿特种开采复习资料

1.岩层移动：覆岩破坏、移动的现象和过程。

2.充分采动：地表最大下沉达到该地质采矿条件下应有的最大值，此后范围增加，地表下沉值不再增加。

3.上覆岩层“三带”及特点：

垮落带：特点：导水、导砂、导气（瓦斯）断裂带：特点：导水性，导气性

弯曲带：特点：岩移理论——可预测性，不导水

4.垮落带及断裂带高度计算

1、影响因素：顶板岩性、煤层倾角、采厚、采煤方法、采空区尺寸、采空区处理

a.若煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层，开采后能形成悬顶，垮落带最大高度Hk按（1-1）式计算。

b.当煤层顶板覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时，考虑顶板下沉因素，开采单一煤层的垮落带最大高度Hk可按

近距离煤层垮落带和断裂带高度计算

5.下沉盆地：在开采影响波及到地表后，受采动影响的地表开始沉降，在采空区上方地表形成一个比采空区面积大的沉陷区域，

6.：充分采动：地表最大下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加的开采状态

7.非充分采动：地表任意点的下沉值均未达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值

8.主断面是指通过盆地内最大下沉点沿煤层倾向或走向的垂直剖面，

9.充分采动角：在移动盆地主断面上，将地表下沉曲线上的最大下沉点或盆地平底边缘点投影在地表水平线上，该投影点和采空区边界的连线与煤层底板在采空区一侧的夹角叫充分采动角

10.边界角：在充分采动或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角

地表移动盆地边界角、移动角和裂缝角

11

12边界角、移动角和裂缝角的求值方法

图1-24 最大下沉角

（a）非充分采动或充分采动条件下；（b）超充分采动条件下

13. 地表移动盆地内移动和变形的主要指标是：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形、扭曲和剪切变形

14.地表移动和破坏三种形式：1、地表移动盆地2、裂缝3、塌陷坑

15.地表移动盆地的形成：在工作面推进过程中逐渐形成的

超充分采动地表移动盆地特征：1.地表移动盆地位于采空区正上方，盆地的形状与采空区对称。2.采空区上方的中间区下沉值最大，并α

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且下沉均匀；采空区上方的内边缘区下沉值不相等，地面向盆地中心倾斜，呈凹形，使地表产生压缩变形；煤柱上方的外边缘区下沉值不相等，地面向盆地中心倾斜，呈凸形，使地表产生拉伸变形，当拉伸变形超过一定值后，地表可能产生裂缝。

近水平煤层非充分采动时的地表移动盆地示意图

16.概率积分法基本原理：概率积分法是因其所用的移动和变形预计公式中含有概率积分函数而得名。

由于煤系地层主要由沉积岩和松散层组成。岩体中分布着许多原生的节理、裂隙和断裂等弱面，因此将矿山岩体看成为一种松散介质。煤层开采引起的岩层与地表移动过程类似于松散介质的移动过程。这种移动过程是一个服从统计规律的随机过程，可用概率论的方法揭示岩层与地表移动随机分布规律。 17半开采条件下的5种表达

半无限开采地表移动和变形五项指标变化规律

（a ）下沉；（b ）倾斜；（c ）水平移动；（d ）曲率；（e ）水平变形

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18拐点偏移距:.由于煤壁附近采空区上方顶板的悬顶作用，其产生的效果相当于实际煤壁平移了一段距离，即由B 点移动到假想煤壁B 点，

使得地表下沉曲线的拐点位置平移了s 0，从而导致倾斜、曲率、水平移动和变形也相应地移动了s 0的距离，称为拐点偏移距

19:半无限开采移动变形

式中，l 为计算开采边界长度，l ＝L －2s 0，L 为实际开采边界长度。

为区别半无限开采，上式左边的W 、i 、K 、U 和ε在上角加0，表示有限开采。 有限开采条件下的下沉、倾斜、水平移动、曲率和水平变形变化规律如图1-45所示。

当<2r 时，由于负曲率和水平压缩变形叠加的结果，有限开采条件下的曲率和水平变形的最大值将超过半无限开采条件下的最大

值，当l ＝0.8r 时，负曲率和水平压缩变形的最大值将达到半无限开采条件下的两倍。

20：倾向主断面内的下沉、倾斜和曲率的计算，仅在计算倾斜主断面上山一侧的移动变形值时，以y ／r 2代替x /r ，计算下山一侧的移动变形值时以，y ／r 1代替x /r ，倾向主断面内的水平移动与水平变形值计算式为：

21：概率积分法预计参数:开采边界点与主要影响半径边界点的连线与水平线夹角的锐角β称为主要影响角，其正切称为主要影响角正切与主要影响半径r 相比，主要影响角正切相对比较稳定，便于观测和比较，因此，tan β是概率积分法中一个重要的参数。

22.β不同于下山方向岩层移动角β，两者含义不同，在采用概率积分法预计地表移动和变形时，不用边界角、移动角和裂缝角。tan β常见值为l.3～2.5，一般为2，它的大小主要决定于上覆岩层的岩性，岩层坚硬时，tan β较小，岩层软弱时，tan β较大。一般情况下，坚硬岩层的tan β为1.2～1.91，中硬岩层为1.92～2.4，软弱岩层为2.41～3.54。

23.影响建筑物下的采煤的主要因素：开采条件——决定着地表地表移动变形值 采厚、采煤方法、上覆岩层岩性、地质构造、潜水位、地基、建筑物本身的特征

24.下沉 倾斜 曲率 水平变形对建筑物的特征?为什么说建筑物产生变形和破坏是曲率和变形?

下沉:均匀下沉，建筑物不产生附加力，对建筑物不产生损坏影响 下沉过程影响 管线影响 潜水位 倾斜:建筑物偏心——对底面积小而高度大的建筑物比较敏感（烟囱、水塔、电线杆、高压线塔、运煤索道等）

曲率:使地表平面变为曲面，使建筑物基础与地表之间的平衡力遭到破坏。有正曲率（倒八字形裂缝）和负曲率（正八字形裂缝）之分 水平变形:地表水平变形对建筑物的影响大，尤其是拉伸变形（砌体建筑物不抗拉）

建筑物遭受到开采影响和破坏,往往都是两个或者是两个以上地表变形共同结果,地表拉伸变形与正曲率,地表压缩变形与负曲率同时出

现

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26.建筑物下采煤井下开采措施有什么？

防止地表突然下沉和塌陷的开采技术措施既能减少地表下沉又能减少地表变形的井下开采措施减少地表变形的井下开采技术措施

27 建筑物为什么要尽量无煤柱开采不残留0.8宽度的煤柱？

当煤柱宽度约4r

28协调开采原理和上下每层错开距离计算公式？

29.条带采煤法适用条件和类型？

走向条带与倾斜条带垮落条带与充填条带

30.条带开采地表移动和变形特点？？

地表下沉系数小主要影响角正切小水平移动系数随采深增加变小地表移动期短地表多次下沉31.村庄下采煤技术途径：不迁村全采，采后补偿不迁村条带开采

不迁村就地重建抗变形建筑物

32．深厚比与地表变形关系：

33.水力充填系统及巷道布置采煤工艺？

由充填材料开采和加工及选运子系统贮砂及水砂混合子系统输砂管路子系统和供水及废水处理等子系统采区上山的数目一般多于2条，要增加流水上山减少岩石工程量

多采用区段集中巷布置分层平巷可采用水平式布置倾斜式布置和重叠式布置

充填管路有两种：材料道兼管子道布置方式将材料道和管子道分别布置

34.建筑物下采煤的地面技术措施?

一，设置变形缝二、加设钢拉杆、钢箍或钢筋混凝土圈梁三、设置缓冲沟

四、设置滑动层五、对建筑物易损坏的薄弱环节局部加固

35，铁路下采煤概述：

铁路下采煤包括：线路下车站下（建下）桥梁下

后两者难度大重点是地表移动变形预计，计算出总回填量，用于经济评价或概算。

保护等级铁路等级围护带宽度/m

Ⅰ国家一级20

Ⅱ国家二级15

Ⅲ国家三级10

Ⅳ工矿企业专用（一、二、三级） 5

高铁

36.移动变形对路基的影响？

1 、下沉和水平移动（位移）下沉和水平移动对路基的承载能力没有影响

下沉改变了路基标高——需要恢复高程横向水平移动将改变路基的原有方向

2、倾斜对路基的稳定性产生较大影响

3、水平变形路基产生附加拉伸或压缩变形（运行的列车将路基压实）

37．地表移动和变形对线路的影响？

路基的移动和变形使得上部的道床、轨枕和钢轨的标高和平面位置发生变化，表现为竖直方向的下沉、水平方向的横向移动和纵向移动，使线路坡度、竖曲线形状、两条钢轨高差、线路方向、轨距、轨缝发生变化。

38.采深与采厚比

38.

39.铁路下开采的地面维修技术措施？

40.水体的类型？

1）地表水（江河湖海）（2）松散层水（第四系、第三系砂砾层）（3）(顶板、底板)基岩水(砂岩、石灰岩) （4）地表水＋松散层水（5）松散层水＋基岩水（6）地表水＋基岩水（7）地表水＋松散层水＋基岩水

（8）特殊水体：老空水（木石煤矿、淄博）断层水（很多矿井出现）岩溶陷落柱（开滦范家庄

41.水体下的采煤方式

1、顶水采煤适应于水量大、补给充足、水体距开采煤层较远的条件。

2、疏水采煤

（1）先疏水后采煤

煤层直接顶为砂岩、石灰岩，且能实现预先疏干

松散含水砂层为弱含水层，水源40.水体的类型？

1）地表水（江河湖海）（2）松散层水（第四系、第三系砂砾层）（3）(顶板、底板)基岩水(砂岩、石灰岩) （4）地表水＋松散层水（5）松散层水＋基岩水（6）地表水＋基岩水（7）地表水＋松散层水＋基岩水

（8）特殊水体：老空水（木石煤矿、淄博）断层水（很多矿井出现）岩溶陷落柱（开滦范家庄

，并要使矿井涌水量不明显增加。

防砂安全煤岩柱：

防塌安全煤岩柱：

比值判别法（两层煤）:上下煤层层间距H与下煤层厚度M下的比值K大于7.5时（我国的经验数据），先采下部煤层，上部煤层可以正常开采。K=H/M下

三带判别法:当上位煤层位于下位煤层开采引起的垮落带之内时，上位煤层结构遭到严重破坏，下位煤层开采后上位煤层无法开采。

当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之内时，上位煤层结构只发生中等程度破坏，下位煤层开采后，采取一定安全和技术措施，上位煤层可以开采。

当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之外时（弯曲带内），上位煤层只产生整体移动，结构不受破坏，下位煤层开采后，上位

煤层可以正常开采。

42.保护层厚度？？

.

安全措施及设施

①留设安全防水煤柱（断层、水体）②建立安全隔离设施与管理③分区开采

地面采用河流改道、河流铺底、建立上游水库、筑拦洪坝、填渗水裂缝、架渡槽、设围沟以及排除内涝等措施，切断和改变地面补给水源。

45.上行顺序采煤;先采下部煤层不破坏上部煤层的完整性和连续性，且能够给矿井带来较大的经济效益。

（1）上部煤层为劣质煤或薄煤层或不稳定煤层，开采困难，开采设备利用率、经济效益和矿井达产期因开采顺序不同而差异很大；（2）上部煤层开拓困难，需要巨额投资，下部煤层开拓容易，且上下煤层间距较大；

（3）下部煤层为国家急需的煤种。

三带的空间形态倾角关系密切：

垮落带、断裂带和弯曲带的空间形态

（a）0°≤α≤35°煤层；（b）36°≤α≤54°煤层；（c）55°≤α≤90°煤层

近距离煤层垮落带高度：当上下煤层距离较近时，上下煤层开采形成的垮落带和断裂带范围可能重叠一部分，重叠的范围和程度取决于上下煤层的层间距。

a．上下两层煤的最小层间距大于下煤层开采形成的垮落带高度

如图1-4(a)所示，上下两层煤的层间距h 较小，但还大于下煤层开采形成的垮落带高度Hk ，上下煤层的垮落带高度不重合，而断裂带高度可能重合，上下煤层的断裂带最大高度可按近距离上下煤层的厚度分别计算，取其中标高值最高者作为两层煤的断裂带最大高度；上下煤层的垮落带高度则取上煤层的垮落带高度。

近距离煤层垮落带和断裂带高度计算

(a)层间距大于下位煤层开采形成的垮落带高度；(b)层间距小于下位煤层开采形成的垮落带高度

b.上下两层煤的最小层间距小于下煤层开采形成的垮落带高度

上下煤层的层间距h 小于下位煤层开采形成的垮落带高度Hk 时，上煤层的断裂带最大高度按该层的厚度计算，下煤层的断裂带最大高度按上下两煤层的综合开采厚度计算，取其中标高最高者作为两层煤的断裂带最大高度。

（1-3）

式中Mz —上下煤层综合开采厚度，m ； M2—下煤层厚度，m ； M 1—上煤层厚度，m ； h —上下煤层层间距，m ； y 2—下煤层的垮落带高度与采厚之比。 当上下煤层的层间距很小时，综合开采厚度取上下煤层厚度之和，即 （1-4） 求出综合开采厚度后，可按单一煤层开采的条件计算垮落带和断裂带的高度。

地表移动盆地的形成过程

刚达到充分采动时的地表移动盆地 超充分采动时地表的移动盆地

我国采用的一组临界变形值是：倾斜i ＝3 mm/m 、水平变形ε=2 mm/m 、曲率K ＝0.2 mm/m2，这组临界变形值是针对一般砖木结构建筑

物而设定的。

近水平煤层地表移动盆地

近水平煤层超充分采动时的地表移动盆地示意图

(a)两个方向均为超充分采动；(b)一个方向为超充分采动，另一个方向为充分采动

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近水平煤层非充分采动时的地表移动盆地示意图

倾斜煤层（15°>α>55°）非充分采动时地表移动和变形分布规律（图1-28）倾斜煤层非充分采动时主断面内地表移动和变形分布规律 1—下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线

●

倾斜煤层非充分采动时，地表移动和变形有如下规律：

（1）下沉曲线、倾斜曲线和曲率曲线：下沉曲线失去对称性，如上山部分的下沉曲线比下山部分的下沉曲线要陡，范围要小；最大下沉点向下山方向偏离，其位置用最大下沉角θ确定；下沉曲线的两个拐点与采空区不对称，而偏向下山方向。随着下沉曲线的变化，倾斜曲线和曲率曲线也相应发生变化。

（2）水平移动曲线：在倾斜煤层开采时，随着煤层倾角的增大，指向上山方向的水平移动值逐渐增大，而指向下山方向的水平移动值逐渐减小。

（3）水平变形曲线：最大拉伸变形在下山方向，最大压缩变形在上山方向，水平变形为零的点与最大水平移动点重合。 （4）水平移动曲线和倾斜曲线不相似，水平变形曲线和曲率曲线不相似。

30.描述地表移动盆地内移动和变形的5个主要指标是下沉W （x ）、倾斜i （x ）、曲率K （x ）、水平移动U （x ）和水平变形ε（x ）。 （1）下沉W （x ）

向下为正，在地表达到充分采动条件下，下沉曲线凹凸分界的拐点处（图1-26、图1-27中的E ）的下沉值为最大下沉值的一

半。一般在采场四周煤层未采的情况下，拐点不在工作面开采边界的正上方而略偏向采空区一侧。 （2）倾斜i （x ）

是指地表单位长度内下沉的变化，其为下沉W （x ）的一阶导数，即

地表移动盆地都向盆地中心倾斜，走向断面上（平面图倾斜方向指向下方）倾斜方向向右为正，向左为负；倾斜断面上，倾斜向

上山方向为正，向下山方向为负。 曲率K （x ） ● 表示地表单位长度内倾斜的变化，其为倾斜i （x ）的一阶导数，即

B 开采引起的地表移动和变形分析中得出和使用的曲率是数学上曲率严格定义（1-13）式的近似。

正曲率为正，负曲率为负。正曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向凸起或在煤层方向下凹，负曲率的物理意义是地表下沉

曲线在地面方向下凹或在煤层方向凸起。拐点处曲率为0。

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