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1、 第十三章第十三章 地表与岩层移动地表与岩层移动 第一节第一节 地表与岩层移动的概念地表与岩层移动的概念一、一、岩层移动的形式岩层移动的形式 由于开采地下矿产资源引起的地表由于开采地下矿产资源引起的地表与上覆岩层的岩体遭到破坏而产生的移与上覆岩层的岩体遭到破坏而产生的移动与变形统称为地表与岩层移动。地表动与变形统称为地表与岩层移动。地表与岩层移动的形式主要有以下六种。与岩层移动的形式主要有以下六种。1、弯曲、弯曲 当地下煤层被采出后，从其直接顶当地下煤层被采出后，从其直接顶到地表将沿其层理的法线方向，向采空到地表将沿其层理的法线方向，向采空区方向弯曲。在整个弯曲过程中，岩层区方向弯曲。在整个弯
2、曲过程中，岩层整体上保持其连续性和层状结构。整体上保持其连续性和层状结构。2 2、冒落、冒落 煤层被采出后，其上覆岩层最初的煤层被采出后，其上覆岩层最初的弯曲达到一定限度后，其直接顶板岩层弯曲达到一定限度后，其直接顶板岩层将与整体分开，破碎成小的岩块而落下将与整体分开，破碎成小的岩块而落下来充填采空区，这种移动形式称为冒落。来充填采空区，这种移动形式称为冒落。3 3、片帮、片帮 煤煤层层采采出出后后，采采空空区区顶顶板板岩岩层层内内出出现现悬悬空空，其其压压力力便便转转移移到到煤煤壁壁上上，形形成成增增压压区区，煤煤壁壁在在附附加加载载荷荷的的作作用用下下，一一部部分分被被压压碎碎并并垮向采空
3、区，这种现象称为片帮。垮向采空区，这种现象称为片帮。4 4、岩石沿层面的滑动、岩石沿层面的滑动 当当煤煤层层倾倾斜斜时时，岩岩石石的的自自重重力力方方向向与与岩岩层层的的层层理理面面不不垂垂直直，岩岩石石除除产产生生沿沿其其法法向向的的弯弯曲曲外外，还还将将产产生生沿沿层层理理面面方方向向的的滑滑动动。岩岩层倾角越大，沿层理面的滑移越明显。层倾角越大，沿层理面的滑移越明显。5 5、垮落岩石的下滑、垮落岩石的下滑 当煤层倾角大时，冒落的岩石碎当煤层倾角大时，冒落的岩石碎块会由上山方向滑移或滚动。块会由上山方向滑移或滚动。6 6、底板岩层的隆起、底板岩层的隆起(又称底鼓又称底鼓)如果煤层底板岩石很
4、软且倾角较如果煤层底板岩石很软且倾角较大，在煤层采出后，底板在垂直方大，在煤层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压，造成底板向减压，水平方向受压，造成底板向采空区方向隆起的现象，称为向采空区方向隆起的现象，称为 底鼓底鼓。二、二、移动稳定后采动岩层内的三带移动稳定后采动岩层内的三带 煤煤层层采采出出后后，所所产产生生的的地地表表与与岩岩层层移移动动过过程程较较为为复复杂杂，为为了了满满足足采采矿矿工工程程的的需需要要，将将移移动动稳稳定定后后的的采采动动岩岩层层按按其其破破坏坏程程度度不不同同，分分为为三三个个不不同同的开采影响带。的开采影响带。即：冒落带、即：冒落带、断裂带、断裂带、弯曲
5、带。弯曲带。1 1、冒落带、冒落带 冒落带是指采用全部垮落法管冒落带是指采用全部垮落法管理顶板时，回采工作面放顶后引起煤理顶板时，回采工作面放顶后引起煤层直接顶板产生破坏的范围。其特点层直接顶板产生破坏的范围。其特点是顶板岩石发生破碎，而且越是靠近是顶板岩石发生破碎，而且越是靠近煤层的岩石破坏愈严重。冒落带的高煤层的岩石破坏愈严重。冒落带的高度主要取决于采出煤层的厚度和上覆度主要取决于采出煤层的厚度和上覆岩石的碎胀系数，一般为采出煤层厚岩石的碎胀系数，一般为采出煤层厚度的度的3-53-5倍。倍。2 2、断裂带、断裂带 在在采采空空区区上上覆覆岩岩层层中中产产生生裂裂缝缝、离离层层和和断断裂裂，
6、但但仍仍保保持持层层状状结结构构的的那那部部分分岩岩层层称称为为断断裂裂带带。断断裂裂带带位位于于冒冒落落带带和和弯弯曲曲带带之之间间。断断裂裂带带内内岩岩层层不不仅仅发发生生垂垂直直于于层层理理面面的的裂裂缝缝或或断断裂裂，而且产生顺层理面的离层裂缝。而且产生顺层理面的离层裂缝。3 3、弯曲带、弯曲带 断裂带之上直至地表都属于弯断裂带之上直至地表都属于弯曲带。在弯曲带内，岩层在自重力作曲带。在弯曲带内，岩层在自重力作用下产生沿层面法线方向的弯曲，但用下产生沿层面法线方向的弯曲，但仍保持其原有的层状结构；岩层的移仍保持其原有的层状结构；岩层的移动是连续而有规律的。动是连续而有规律的。弯曲带的高
7、度主要受开采深度弯曲带的高度主要受开采深度的影响，当采深很大时，弯曲带的高的影响，当采深很大时，弯曲带的高度将很大，但地表的移动和变形相对度将很大，但地表的移动和变形相对较平缓。较平缓。三、三、地表移动盆地地表移动盆地 当当开开采采影影响响波波及及到到地地表表之之后后，受受采采动动影影响响的的地地表表从从原原有有标标高高向向下下沉沉降降，从从而而在在采采空空区区上上方方形形成成一一个个比比采采空空区区面面积积大大得得多多的的沉沉陷陷区区域域，这这种种地地表表沉沉陷陷区区域域称称为为地地表表移移动动盆盆地地。地地表表移移动动盆盆地地是是在在工工作作面面的的推推进进过过程程中中逐逐步步形形成成的的
8、，地地表表移移动动盆盆地地的的大大小小和和形形状状主主要要与与煤煤层层倾倾角角、采采空空区区的的大大小和采深是否达到充分采动有关。小和采深是否达到充分采动有关。所所谓谓充充分分采采动动是是指指地地下下煤煤层层采采出出后后，地地表表下下沉沉值值达达到到该该地地质质采采矿矿条条件件下下应应有有的的最最大大值值。一一般般情情况况下下，当当采采空空区区的的长长度度和和宽宽度度均均达达到到或超过采深的倍时，地表可达到充分采动。或超过采深的倍时，地表可达到充分采动。凡是采空区的尺寸凡是采空区的尺寸没有达到充分采动的没有达到充分采动的临界值，地表下沉也临界值，地表下沉也未达到该地质采矿未达到该地质采矿条件下
9、应有的最大条件下应有的最大下沉值时，这种采动下沉值时，这种采动称为称为非充分采动非充分采动。四、四、移动盆地地主断面移动盆地地主断面 通通常常情情况况下下，通通过过采采空空区区中中心心与与煤煤层层走走向向平平行行或或垂垂直直的的断断面面上上的的地地表表移移动动值值最最大大，我我们们将将该该断断面面称称为为移移动盆地的主断面动盆地的主断面。在在主主断断面面上上不不仅仅移移动动量量最最大大，而且地表移动盆地的范围也是最大的。而且地表移动盆地的范围也是最大的。主断面的位置一般在采空区中间，主断面的位置一般在采空区中间，但与采动情况和煤层倾角有关。但与采动情况和煤层倾角有关。在非充分采动情况下，通过采
10、空区中在非充分采动情况下，通过采空区中心所作的平行于煤层倾向的垂直断面。心所作的平行于煤层倾向的垂直断面。即为：即为：移动盆地的移动盆地的倾斜主断面倾斜主断面。走向主断面的位置则需要通过走向主断面的位置则需要通过倾斜主断面上的最大下沉点，按最大倾斜主断面上的最大下沉点，按最大移动角移动角确定。确定。(所谓最大下沉角是指采空区的所谓最大下沉角是指采空区的中点和地表移动盆地的最大下沉点的中点和地表移动盆地的最大下沉点的连线，与水平线之间在煤层下山方向连线，与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角一侧的夹角)。五、五、地表移动和变形对建筑物的影响地表移动和变形对建筑物的影响1 1、地表下沉和水平移动对建
11、筑物的影响、地表下沉和水平移动对建筑物的影响 地地表表大大面面积积的的均均匀匀下下沉沉和和水水平平移移动动，只只会会引引起起建建筑筑物物整整体体的的移移动动，不不会会导导致致建建筑筑物物的的破破坏坏。但但当当移移动动值值很很大大、地地下下水水位位很很浅浅时时，地地表表移移动动盆盆地地积积水水，不不仅仅会会使使建建筑筑物物淹淹没没在在水水中中，而而且且易易使使地地基基强强度度降降低低，严严重重时时可可造造成建筑物的倒塌。成建筑物的倒塌。非非均均匀匀的的下下沉沉和和水水平平移移动动对对建建筑筑物物和和交交通线路等都有严重的不利影响。通线路等都有严重的不利影响。2、地表倾斜对建筑物的影响、地表倾斜对
12、建筑物的影响 移动盆地内非均匀的下沉引起的地移动盆地内非均匀的下沉引起的地表倾斜，将使位于其范围内的建筑物重表倾斜，将使位于其范围内的建筑物重心发生偏斜，特别是对于底面积小、高心发生偏斜，特别是对于底面积小、高度大的建筑物度大的建筑物(如水塔、烟囱和高压电线如水塔、烟囱和高压电线铁塔等铁塔等)影响更大，严重时可导致建筑物影响更大，严重时可导致建筑物发生折断或倾倒。发生折断或倾倒。此外，地表的倾斜还会引起公路、此外，地表的倾斜还会引起公路、铁路和管道等坡度的变化以及机械设备铁路和管道等坡度的变化以及机械设备的倾斜，从而影响它们的正常工作状态，的倾斜，从而影响它们的正常工作状态，因此必须及时进行修
13、复。因此必须及时进行修复。3 3、地表曲率变形对建筑物的影响、地表曲率变形对建筑物的影响 曲曲率率变变形形是是反反映映地地表表弯弯曲曲程程度度的的指指标标，分分正正曲曲率率(地地表表上上凸凸)和和负负曲曲率率(地地表表下凹下凹)两种。两种。负负曲曲率率变变形形使使建建筑筑物物中中间间受受力力小小，两两端端受受力力大大，乃乃至至中中央央部部分分处处于于悬悬空空状状态，使建筑物产生八字形的裂缝。态，使建筑物产生八字形的裂缝。4 4、地表水平变形对建筑物的影响、地表水平变形对建筑物的影响 水平变形也分为正负两种：水平变形也分为正负两种：正值表示拉伸变形；正值表示拉伸变形；负值表示压缩变形。负值表示压
14、缩变形。水平变形是引起建筑物破坏的重要水平变形是引起建筑物破坏的重要因素，尤其是拉伸变形。因素，尤其是拉伸变形。六、六、地表移动盆地的边界地表移动盆地的边界 在在地地表表移移动动盆盆地地内内不不同同区区域域移移动动和和变变形形的的程程度度不不同同，人人们们根根据据地地表表移移动动和和变变形形的的程程度度和和实实际际需需要要，将将移移动动盆地划分为三个边界。盆地划分为三个边界。1 1、移动盆地的最外边界、移动盆地的最外边界2 2、危险移动边界、危险移动边界3 3、移动盆地的裂缝边界、移动盆地的裂缝边界1 1、移动盆地的最外边界、移动盆地的最外边界 以地表移动和变形都为零的点圈出的边以地表移动和变
15、形都为零的点圈出的边界，称为移动盆地的界，称为移动盆地的最新边界最新边界。实际工作中是以下沉实际工作中是以下沉10 mm10 mm的点圈定边界。的点圈定边界。在移动盆地主断面上盆地的边界点在移动盆地主断面上盆地的边界点(或松或松散岩层与岩层交面上的边界点散岩层与岩层交面上的边界点)和采空区边界和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角，的连线与水平线在煤柱一侧的夹角，称为称为边界角边界角。边界角分为：走向边界角边界角分为：走向边界角(）；）；下山边界角下山边界角(）；）；上山边界角上山边界角()；急倾斜煤层底板边界角急倾斜煤层底板边界角(）。）。2 2、危险移动边界、危险移动边界 危危险险移移
16、动动边边界界是是以以地地表表移移动动与与变变形形对对建建筑筑物物有有无危害而划分的边界。无危害而划分的边界。由由于于不不同同建建筑筑物物所所承承受受最最大大变变形形的的能能力力不不同同，我我国国现现采采用用的的是是以以砖砖木木结结构构的的建建筑筑物物能能承承受受的的最最大大变变形形值值来来作作为为确确定定危危险险边边界界的的标标准准，地地表表移移动动盆盆地地主主断断面面上上地地表表危危险险移移动动边边界界点点(有有松松散散层层时时，则则为为松松散散层层与与基基岩岩交交面面上上的的危危险险边边界界点点)和和采采空空区区边边界界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角，称为移动角。的连线与水平线在煤柱一侧的
17、夹角，称为移动角。移移动动角角也也分分为为走走向向移移动动角角、下下山山移移动动角角、上上山山移移动动角角和和急急倾倾斜斜煤煤层层的的底底板板移移动动角角，分分别别以以、和和表示。松散岩层的移动角以表示。松散岩层的移动角以表示。表示。3 3、移动盆地的裂缝边界、移动盆地的裂缝边界 裂缝边界是根据移动盆地内最外侧裂缝边界是根据移动盆地内最外侧的裂缝圈定的边界。的裂缝圈定的边界。在主断面上移动盆地最外侧的地表在主断面上移动盆地最外侧的地表裂缝和采空区边界的连线与水平线在煤裂缝和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角，称为裂缝角。柱一侧的夹角，称为裂缝角。裂缝角也分为走向裂缝角、下山裂裂缝角也分为
18、走向裂缝角、下山裂缝角、上山裂缝角和急倾斜煤层的底板缝角、上山裂缝角和急倾斜煤层的底板裂缝角，分别以裂缝角，分别以、和和表示。表示。第二节第二节 确定移动角的方法确定移动角的方法地表移动的观测地表移动的观测：研研究究地地表表与与岩岩层层移移动动的的方方法法主主要要有有实地观测法、理论研究法和相似材料实地观测法、理论研究法和相似材料模型法。模型法。目前最主要的方法仍是实地观测法。目前最主要的方法仍是实地观测法。一、一、地表移动观测站的设计地表移动观测站的设计1 1、需要收集的资料、需要收集的资料2 2、观测站的设计方法、观测站的设计方法(1)(1)倾斜观测线位置及其长度的确定倾斜观测线位置及其长
19、度的确定 倾斜观测线一般设置在移动盆地的倾斜主断倾斜观测线一般设置在移动盆地的倾斜主断面上。面上。倾斜观测线的长度，应保证线的两端在不受倾斜观测线的长度，应保证线的两端在不受开采影响的范围内。倾斜观测线的长度是在移动开采影响的范围内。倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主断面上确定的。盆地的倾斜主断面上确定的。L Lhcot+(hcot+(h)coth)cot（）（h)coth)cot（）coscos(2)(2)走向观测线位置及其长度的确定走向观测线位置及其长度的确定 走走向向观观测测线线应应设设置置在在移移动动盆盆地地的的走走向向主主断面上。断面上。走走向向观观测测线线的的位位置置是是在在倾倾
20、斜斜主主断断面面上上确确定定的的，从从采采空空区区中中心心按按最最大大下下沉沉角角划划线线与与地地面面相相交交于于O O点点，通通过过O O点点作作垂垂直直于于煤煤层层倾倾向向的垂直断面即为移动盆地的走向主断面。的垂直断面即为移动盆地的走向主断面。因因此此，该该断断面面与与地地面面的的交交线线即即为为走走向向观观测线的位置。测线的位置。走走向向观观测测线线的的长长度度是是在在走走向向主主断断面面上上确确定的。定的。(3)(3)测点数目及其密度测点数目及其密度 每条观测线两端都应设置观测站控制点，每条观测线两端都应设置观测站控制点，且每端不得少于两个；且每端不得少于两个；如因条件限制，也可只在观
21、测线的一端如因条件限制，也可只在观测线的一端设置控制点，但不得少于设置控制点，但不得少于3 3个。相邻控制点的个。相邻控制点的间距不得小于间距不得小于45m45m。控制点应布设在观测线的工作长度之外，控制点应布设在观测线的工作长度之外，且不应受相邻采区或工作面开采的影响。且不应受相邻采区或工作面开采的影响。每条观测线的工作长度之内应布设观测每条观测线的工作长度之内应布设观测点，观测点的密度主要取决于开采深度。点，观测点的密度主要取决于开采深度。二、二、地表移动观测站的设置和观测地表移动观测站的设置和观测 观观测测站站的的设设置置就就是是将将设设计计好好的的观观测测点标定到实地上去。点标定到实地
22、上去。标标定定方方法法是是，首首先先利利用用矿矿区区控控制制点点标标定定出出观观测测站站的的控控制制点点，再再根根据据观观测测站站控控制制点点标标定定出出观观测测点点和和另另一一观观测测线线与与该该观观测测线线的的交交点点，然然后后再再在在交交点点上上安安置置仪仪器标定另一观测线上的控制点和观测点。器标定另一观测线上的控制点和观测点。地表移动观测站观测工作的基本内容是：地表移动观测站观测工作的基本内容是：在采动过程中，定期、重复测定观测线在采动过程中，定期、重复测定观测线上各测点在不同时期内空间位置的变化情况。上各测点在不同时期内空间位置的变化情况。具体可分为观测站的连接测量、全面观具体可分为
23、观测站的连接测量、全面观测、单独进行的水准测量、地表破坏的测定测、单独进行的水准测量、地表破坏的测定和编录。和编录。1 1、连接测量、连接测量 根据矿区控制网测定出某个测站控制点的根据矿区控制网测定出某个测站控制点的平面位置和高程，再根据该控制点来测定其平面位置和高程，再根据该控制点来测定其他观测点和控制点的位置，以便确定观测线他观测点和控制点的位置，以便确定观测线与回采工作面间的相互位置关系。与回采工作面间的相互位置关系。2 2、全面观测、全面观测 包括采动前的全面观测和采动后的全面观测。包括采动前的全面观测和采动后的全面观测。在在连连接接测测量量之之后后，设设站站地地区区未未受受采采动动影
24、影响响之之前前，应应对对工工作作测测点点进进行行两两次次全全面面观观测测，以以确确定定工工作作测测点点在在地地表表移移动前的位置。动前的位置。当当地地表表下下沉沉达达到到5050 100 100 mmmm时时，应应进进行行采采动动后后的的第第一一次次全全面面观观测测；在在地地表表受受采采动动影影响响稳稳定定后后，需需进进行行最最后后一一次次全全面面观观测测，以以确确定定移移动动稳稳定定后后各各工工作作测测点点的的空空间间位位置置。在在地地表表移移动动的的活活跃跃期期进进行行不不少少于于四四次次的的全全面面观观测测，并并适适当当加加密水准测量。密水准测量。全全面面观观测测的的内内容容主主要要包包
25、括括测测定定各各工工作作测测点点的的高高程程、丈丈量量两两相相邻邻工工作作测测点点间间的的距距离离和和测测量量各各测测点点偏偏离离观观测测线线方方向向的距离的距离(又称支距又称支距)。3 3、日常观测工作、日常观测工作 日日常常观观测测工工作作是是指指在在地地表表移移动动的的初初始始期期和衰退期之间适当增加的水准测量工作。和衰退期之间适当增加的水准测量工作。测测量量时时可可采采用用单单程程附附合合水水准准路路线线或或往往返返支水准路线，按四等水准测量的要求进行。支水准路线，按四等水准测量的要求进行。还还应应测测量量地地表表产产生生裂裂缝缝的的位位置置和和塌塌陷陷要要素，注明发现日期；素，注明发
26、现日期；在在每每次次观观测测时时，还还应应实实测测回回采采工工作作面面的的位位置置、煤煤层层厚厚度度、采采高高，并并记记录录采采矿矿、地地质质和水文地质情况。和水文地质情况。三、三、地表移动观测站观测成果的整理与分析地表移动观测站观测成果的整理与分析 包括计算和绘图两部分。包括计算和绘图两部分。1 1、观测成果的计算、观测成果的计算 根根据据外外业业成成果果首首先先计计算算出出各各观观测测点点的的高高程程及及相相邻邻点点间间的的水水平平距距离离在在观观测测线线方方向向上上的的投投影影长长度度，然然后再按测线计算各种移动与变形值。后再按测线计算各种移动与变形值。(1)(1)观测点高程的计算观测点
27、高程的计算 观观测测点点高高程程的的计计算算首首先先应应根根据据水水准准测测量量成成果果进进行行平平差差，然然后后再再按按一一般般水水准准路路线线的的计计算算方方法法计计算算出出各观测点的高程。各观测点的高程。(2)(2)计算各相邻测点沿观测线方向的距离计算各相邻测点沿观测线方向的距离(3)(3)计算各种移动和变形值计算各种移动和变形值 计算下沉值计算下沉值W W；计算相邻两点间的倾斜计算相邻两点间的倾斜i i；计算曲率计算曲率K K；计算水平移动计算水平移动U U；计算水平变形计算水平变形；计算下沉速率计算下沉速率v v。2 2、观测成果图的绘制、观测成果图的绘制 绘绘制制移移动动和和变变形
28、形曲曲线线图图时时，水水平平比比例例尺尺一一般般与与观观测测站站平平面面图图一一致致，竖竖直直比比例例尺尺的的选选取取应应以以绘绘制制的的曲曲线线能能够够清清楚楚反反映映出出移移动动和和变变形形的的分分布布规规律律为为原原则则。曲曲线线图图和和观观测测线线的的断断面面图图应应绘绘制制在在一一起起，以以便便于于分分析析各各种种地地质质采采矿矿条条件件对对移移动动和和变变形形分分布布形形态态的的影响。影响。第三节第三节 保护煤柱的留设保护煤柱的留设 保护煤柱是指了为保护煤层上方的保护煤柱是指了为保护煤层上方的岩层和地表的保护对象岩层和地表的保护对象(如水体、建筑物如水体、建筑物等等)不受开采的影响
29、，而在井下留设的不受开采的影响，而在井下留设的不予开采的部分煤层不予开采的部分煤层。一、一、保护煤柱的留设方法保护煤柱的留设方法 确定保护煤柱边界的方法有垂直剖面法、确定保护煤柱边界的方法有垂直剖面法、垂线法和数字标高投影法等。这里以常用的垂线法和数字标高投影法等。这里以常用的垂直剖面法为例来介绍留设保护煤柱的过程。垂直剖面法为例来介绍留设保护煤柱的过程。1 1、确定受护边界、确定受护边界 保持受护边界线与煤层走向平行或垂直，保持受护边界线与煤层走向平行或垂直，因此当受护边界与煤层走向斜交时应沿受护因此当受护边界与煤层走向斜交时应沿受护边界点作与煤层走向平行或垂直的直线来确边界点作与煤层走向平
30、行或垂直的直线来确定受护边界线。定受护边界线。2 2、确定围护带的宽度确定围护带的宽度 在受护对象边界外还应预留出一定的宽度在受护对象边界外还应预留出一定的宽度，根据根据规程规程规定确定受护等级。规定确定受护等级。3 3、确定保护煤柱的边界、确定保护煤柱的边界 确确定定出出受受护护范范围围后后，通通过过受受护护范范围围的的中中心心分分别别作作沿沿煤煤层层走走向向和和倾倾向向的的垂垂直直剖剖面面；在在倾倾向向垂垂直直剖剖面面上上，松松散散层层内内从从地地面面边边界界点点以以松松散散层层移移动动角角向向外外画画两两条条斜斜线线与与基基岩岩面面相相交交，再再分分别别从从上上山山和和下下山山方方向向的
31、的交交点点以以下下山山移移动动角角和和上上山山移移动动角角向向外外作作斜斜线线交交煤煤层层面面于于nknk点点；将将nknk投投影影到到平平面面图图上上即即得得保保护护煤煤柱柱倾倾向向方方向向的的尺尺寸寸NKNK；在在走走向向垂垂直直剖剖面面上上按按同同样样的的方方法法以以角角和和走走向向移移动动角角分分别别确确定定出出走走向向方方向向保保护护煤煤柱柱尺尺寸寸BCBC和和ADAD；这这样样ABCDABCD即为留设保护煤柱的边界线。即为留设保护煤柱的边界线。在倾向垂直剖面上，松散层内从地面边界点在倾向垂直剖面上，松散层内从地面边界点以松散层移动角以松散层移动角向外画两条斜线与基岩面相交，向外画两
32、条斜线与基岩面相交，再分别从再分别从上山和下山上山和下山方向的交点方向的交点以下山移动角以下山移动角和上山移动和上山移动角角向外作向外作斜线交煤层面斜线交煤层面于于nknk点；点；第四节第四节 保护煤柱设计实例保护煤柱设计实例 在第三节中，介绍了垂直断面法和垂在第三节中，介绍了垂直断面法和垂线法两种留设保护煤柱的基本方法。线法两种留设保护煤柱的基本方法。本节介绍应用这两种方法设计立井、斜本节介绍应用这两种方法设计立井、斜井、工业广场及铁路保护煤柱的具体做法。井、工业广场及铁路保护煤柱的具体做法。见教科书见教科书P219P219 图图 第五节第五节 测量与测量与“三下三下”采采煤煤 煤炭是我国的
33、主要能源和工业原料，煤炭是我国的主要能源和工业原料，是非再生资源。是非再生资源。我国煤炭资源总量位居世界第一，但我国煤炭资源总量位居世界第一，但因人口众多，开采条件复杂，资源浪费严因人口众多，开采条件复杂，资源浪费严重等因素的影响，煤炭资源现状不容乐观。重等因素的影响，煤炭资源现状不容乐观。目前我国的煤炭探明可采储量为目前我国的煤炭探明可采储量为11451145亿亿t,t,建筑物下压煤建筑物下压煤4848亿亿t t，建筑物、水体、，建筑物、水体、铁路下（简称铁路下（简称“三下三下”）压煤总计）压煤总计100100多亿多亿t t。可见，经济安全地开采。可见，经济安全地开采“三下三下”压煤具压煤具
34、有十分重要的意义。有十分重要的意义。“三下三下”采煤工程属于测量、采煤工程属于测量、采煤、地质三门学科的边缘学科。采煤、地质三门学科的边缘学科。涉及到开采工艺、地质和水涉及到开采工艺、地质和水文地质、建筑、铁路施工及测量文地质、建筑、铁路施工及测量等多门学科，其中测量技术占重等多门学科，其中测量技术占重要地位。要地位。一、确定矿区的岩移参数一、确定矿区的岩移参数 需要的岩移参数主要有：移动需要的岩移参数主要有：移动角、开采影响传播角、最大下沉角、角、开采影响传播角、最大下沉角、充分采动角、下沉系数、水平移动充分采动角、下沉系数、水平移动系数、主要影响范围角正切和拐点系数、主要影响范围角正切和拐
35、点偏移距等。可用实测法或类比法确偏移距等。可用实测法或类比法确定。定。（一）根据矿区地质采矿条件及岩移参（一）根据矿区地质采矿条件及岩移参数预计地表或岩层中的移动变形值数预计地表或岩层中的移动变形值 预计方法一般采用概率积分法。预计方法一般采用概率积分法。预计的内容主要是：主断面内的最预计的内容主要是：主断面内的最大下沉值和最大水平移动值、移动变形大下沉值和最大水平移动值、移动变形分布及主断面外的移动变形值。两项工分布及主断面外的移动变形值。两项工作主要由测量人员进行。作主要由测量人员进行。（二）预计的移动变形值选择合适的（二）预计的移动变形值选择合适的安全保护措施安全保护措施 当预计的移动变
36、形值对建筑物、水体、当预计的移动变形值对建筑物、水体、铁路不构成威胁（对建筑物：铁路不构成威胁（对建筑物：i i，）时，无需采取安全保护措施；时，无需采取安全保护措施；当预计的移动变形值对建筑物、水体、当预计的移动变形值对建筑物、水体、铁路构成威胁时，必须采取安全保护措施。铁路构成威胁时，必须采取安全保护措施。可采取的安全保护措施主要有以下可采取的安全保护措施主要有以下几个方面：几个方面：1 1、建筑物下采煤的安全保护措施、建筑物下采煤的安全保护措施（1 1）用矸石、泥沙等充填采空区；）用矸石、泥沙等充填采空区；（2 2）离层带注浆充填；）离层带注浆充填；（3 3）在建筑物周围挖补偿沟；）在建筑物周围挖补偿沟；（4 4）加固建筑物；）加固建筑物；（5 5）减小开采深度；）减小开采深度；（6 6）多煤层协调开采。）多煤层协调开采。完 谢谢 谢谢