西安科技大学采矿工程开采损坏学重点

西安科技大学采矿工程开采损坏学重点

下沉盆地：地下矿物采出后，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏，随着开采工作面的不断前进，逐渐从采场向外、向上扩展，直至波及地表，引起地表下沉形成。

动态移动盆地：随工作面推进地表移动盆地的下沉值不断变化。

启动距：地下开采达到一定范围后，岩层移动开始波及地表，通常将地表开始移动时工作面的推进距离称。

半无限开采：指沿工作面推进方向在x区间[+]已被开采，而沿垂直工作面推进方向的开采尺寸足够大，使之达到充分采动。

下沉系数：在充分采动条件下，由地表出现的最大下沉值与平均开采厚度之比来确定。

拐点偏移距：在充分采动条件下，在实测下沉曲线上依据下列点来确定拐点位置，（下沉值出现1/2ω的点；imax，umax出现的点）。

主要影响半径：它与采深成正比，与tanβ成反比，是反映覆岩岩性和采深的参数。

滑移：在采动引起的地表移动过程中，表土层或风化层在重力作用下沿山坡向下缓慢移动。滑坡：该地区本来就存在滑坡条件或有古滑坡，由于采动影响诱发滑坡或引起新的滑动。

观测站：在开采影响范围内的地表、岩层内部或其他研究对象上，按一定要求设立一系列互相联系的观测点。

松散层移动角：用基岩移动角自采空区边界划线和基岩松散层交接面相交

于B点，B点至地表下沉为10mm处的点C连线与水平线在煤柱一侧所夹的锐角，用φ表示。它不受煤层倾角的影响，主要与松散层的特性有关。

覆岩离层注浆控制沉陷技术是：利用矿层开采后覆岩层裂过程中形成的离层空间，借助高压注浆泵，从地面通过钻孔向离层空间中注入充填材料，占据空间，减少采出空间上的传递，支撑离层上位岩层，减缓岩层的进一步弯曲下沉，从而达到减缓地面下沉的目的。

安全采深是指矿层安全开采最大标高的深度。

安全煤岩柱也叫安全煤柱，是对从开采上覆水体底界面的煤层、岩层及松散层的总称。

日常观测工作：指的是首次和末次全面观测之间适当增加的水准测量工作，当开采工作面推进宽度达到采深的0.2-0.5倍后，在预计可能首先发生移动的地区选择几个工作测点，每隔几天进行一次水准测量，监控地表是否开始移动。

地表移动破坏规律：地下开采引起的地表移动和变形的大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系。分为：连续移动变形和非连续移动变形。连续移动变形：采动在地表的反映为连续的下沉盆地。地表非连续变形移动：开采后在地表出现大的裂缝、台阶下沉、塌陷坑及漏斗等形式的破坏。稳态移动盆地：工作面回采结束后，地表移动持续一段时间，下沉盆地的下沉值不变时的盆地。非充分采动：当地表任意点的下沉值小于该地质、采矿条件下的最大下沉值时。充分采动：当地表下沉盆地主断面上某一点的下沉值达到了该地质、采矿条件下的最大下沉值时。超充分采动：当地

表最大下沉点的下沉值不在随开采范围增大而增加，并形成一个平底下沉碰地时。边界角：开采达到或接近充分采动时，将移动盆地主断面上盆地边界点和采空区边界点的联线与采空区外侧水平线的夹角。移动角：在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上，临界变形点和采空区边界点连线与水平线在采空区外侧的夹角。裂隙角：在达到或接近充分采动的情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界点的连线与水平线在采空区外侧的夹角。最大下沉角：采空区的中点与地表下沉盆地平底的中点与水平线在矿层下山方向的夹角。超前影响角：将工作面前方地表开始移动的点与当时工作面的连线与水平线在矿柱一侧的夹角。地表移动持续时间：从地表开始移动，到地表移动停止的持续时间。

3S：全球定位系统GPS，遥感RS，地理信息系统GIS。

协调开采方法：是根据开采引起地表移动变形分布规律，通过合理的开采布局，开采顺序，方法，时间等方法，减缓开采地表变形值。其方法有：减小开采地表影响的叠加；多工作面协调开采；对称开采方法。

预计要确定的参数有：下沉系数（在充分采动，由地表出现最大下沉值与平均开采厚度之比来确定）主要影响角正切；拐点的偏移距；水平移动系数。

填空

覆岩移动状态分为：垂直下移区，垂直上移区，垂直与水平移动区，底板下移区，开采初撑压力区。

开采沉陷损害预计理论可概括为（影响函数方法）、（理论模型方法）、（经

验方法）。

观测站一般设计成：（剖面线观测站）、和（网状观测站）.

倾斜矿层开采引起的移动变形取决于：开采深度的变化，倾斜引起的偏移，矿层厚度改变

水体下开采包括地表水体（河流、湖泊、水库等）和地下水体（开采矿物以上的含水层）下矿物的安全开采。

观测工作分为：观测站的连接测量，全面观测，单独进行的水准测量，地表破坏的测定和编录。

建筑物下开采技术和方法归纳为：1开采方法：充填开采方法；部分条带开采方法；协调开采方法。2建筑物固定方法；3岩石离层充填减沉方法。

影响地表移动变形的主要地质和采矿因素有：1岩石力学性质对覆岩移动破坏影响2岩石力学性质对开采沉陷分布规律的影响3松散层对地表移动变形影响4矿层倾角影响5采深与采高的影响6开采范围大小的影响7开采方法及顶板管理方法的影响8开采速度影响9重复采动影响。

覆岩内部的移动变形规律：1.从上至下影响范围逐渐增大，破坏强度逐渐减弱，主要影响角半径以非线变化；2.拐点位置由上至下逐渐向采空区方向移动；3.曲率与水平变形极值逐渐远离拐点位置。

条带开采设计原则：1保留条带的宽度比不小于2或小于5；2保留条带要有足够的强度和长期的稳定性；3条带的宽度一般应小于开采煤层埋藏深度的1/4；4在覆岩中存在有控制性的关键层条件下，应通过计算来确定条带的开采宽度，以提高采出率降低开采成本；5当开采近距离煤层群时，开采数目不宜超过3层；6当煤层倾角较大时，应采用倾斜条带开采，以保证条带煤柱的稳定性7在开采深度较大条件下，应根据地表保护建筑物分布特点，采用变变条带采、留宽度布置。 P77

P67-观测方法

材料模拟方法的优缺点：优点：1模拟研究是在特定条件下，作了一定的简化，突出研究重点问题，简单易行2模拟研究可以研究在实际观测汇总很难实施的工作3模拟研究可以根据不同开采方案，进行反复试验以确定最优的开采方法；缺点：1采动地表与岩层移动变形破坏受地质构造、采动方法、岩体的物理力学性质、水文条件等复杂因素的影响，若模型简化构造不当，会导致错误的结论2模拟的岩体参数与原岩状态中的岩体参数有一定的差别3由于模拟的模型一般不能取很大，模拟实验的边界效应很难确定。

非采矿原因引起的地表移动对建筑的影响：1自然因素引起的建筑物损坏：与湿度有关的地基土的物理性能变化；地壳运动；山体滑动；湿陷性黄土的湿陷作用。2人为因素引起的建筑物破坏：地基或者基础质量不好；建筑物结构设计有缺陷；建筑材料质量差或者建造工程质量低。

铁路下开采过程中的维护措施（1在高陡边坡条件下可能引发滑坡时，开采前进行边坡护理2因水平拉伸、压缩引起两条轨道距发生变化，要及时调整3路基下陷引起线路坡度变化过大必须进行路基护坡及垫高处理4当两条轨道高差超过40mm时，或曲线的外轨高比内轨高度高出125mm时必须进行调整处理）

开采沉陷房屋损害类型：下沉对房屋的损害；倾斜对房屋的损害；地表曲率对房屋的损害；地表水平变形对房屋的损害；剪切变形房屋损害。扭曲变形对房屋的损害。

开采房屋损害程度：一是取决于地表移动变形量；其次其次取决于房屋在沉陷盆地的位置；三事取决于房屋本身的结构。

减沉开采方法：1充填开采方法；2部分开采方法；3覆岩离层充填方法。部分开采的适用条件是：1地面建筑物十分密集，结构复杂的建筑物，由于技术和经济上的原因不适于采取建筑物加固或充填措施2地面排水困难3矿层埋深在400-500m以内4矿层层数少，厚度比较稳定，断层少5邻近采区的开采不至于破坏煤柱的完整性。

建筑物加固防护措施：1设置变形缓冲沟；2设置变形缝；3设置钢拉杆；4设置钢筋混凝土圈梁；5设置基础联系梁；6设置钢筋混凝土锚固板；7堆砌门窗洞。

开采沉陷对铁路、公路损害：1地表横向倾斜移动变形损害2地表纵向倾斜移动变形损害3地表波浪起伏沉陷损害4地表拉伸变形损害5开采沉陷引起路基稳定性损害。

安全煤岩柱留设的基本步骤1.对松散层和基岩中各层的含水情况、水力联系、补给关系等水文地质条件进行分析，根据各岩土层的岩性情况、力学结构、层位结构等，确定上覆岩层的基本类型2.根据煤层地质开采条件，选择开采方法、顶板管理方法、采区巷道布置与开采顺序等，并计算煤层开采后垮落带和导水裂缝带的最大高度以及保护层的厚度3在标准剖面上，分别按井田、采区、煤层或煤层组，根据一般的或最不利的水文地质条件

和计算安全煤岩柱高度，用作图法确定开采上限的位置和标高4.进行试采并观测两带高度。预计两带高度的类比法和经验公式法存在一定的误差，为了准确掌握两带高度，一般在大规模水下开采时要先进行试验性开采，取得经验后全面展开。在进行水体下开采试采阶段，应该进行一系列的综合观测，以便确定本地区导水裂缝带和垮落带的高度

水体下开采技术措施：试探开采：先远后近、先后厚薄、先深后浅、先简单后复杂；分区开采：同一井田内隔离采区进行开采、建立若干单独井田同时开采；合理选择开采方案：留安全煤岩柱顶水开采，疏干或疏降水体开采，顶疏结合开采措施，合理选择开采方法及开采措施（充填开采、部分开采、分层间歇开采、长走向小阶段开采、正常等速开采、倾斜长壁开采）

安全煤岩柱的类型及作用;一安全防水煤岩柱、二安全防砂煤岩柱.三安全防塌煤岩柱

留设煤柱的保护法：垂直断面法、垂线法、数字标高投影法、临界变形发。

垂直断面留设保护煤柱的方法和步骤：1确定保护边界2过保护范围的中心，作沿煤层走向和倾向的垂直刨面。3在倾向垂直刨面上标出地表线，受护边界的位置，松散层，煤层等

4在平面图上作出必要的投影点5作出相应的斜线6设法得出相应点在煤柱下边界线在相应刨面的投影7连接个点，得出保护煤柱的平面图8计算因留设保护煤柱的平面。

垂直法去顶保护煤柱的方法和步骤：1确定受保护边界2得出表土层与基岩接触面上的受保护边界。3得出保护煤柱的平面图4计算因留设保护煤柱而呆滞的煤量。

煤矿冲击地压：在一定条件的高应力作用下，井巷或回踩工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬间释放而产生的矿井动力现象。砖石结构房屋的临界变形值为i=3mm/m. K=0.2X 10^(-3) , ε=2mm/m.围护带：设计保护煤柱时，在受护对象的外侧增加的一定宽度的安全带。地表水和松散含水层下开采的核心问题就是确定合理的开采上限，或者说就是确定合理的安全开

采深度。开采上限是指煤层开采的最高标高。留设安全煤柱，一方面要保证水体下安全开采；另一方面要尽可能地减少留煤岩柱所造成的煤炭资源流失。对于基岩含水层下开采来说，安全煤岩柱的留设就是确定煤层顶板至含水层底界面的安全隔水层的最小厚度。安全开采深度：地表至安全开采上边界之间的距离，即地表标高与安全开采上限标高之差。安全煤岩柱厚度（以防水煤岩柱为例）：水体底面向下至安全开采上边界之间的距离。它包括导水裂缝带高度和保护层厚度。有时还需考虑地表裂缝深度。

覆岩破坏程度分为：跨落带，裂隙带，弯曲下沉带。稳态地表移动盆地可划分为：中性区，压缩区，拉伸去。开采沉陷损害预计理论有：影响函数方法，理论模型方法，经验方法。保护煤柱的设计方法有：垂直断面法和垂直法。

覆岩移动破坏形式：1弯曲，底下矿物采出后，上覆岩层中各分层即开始沿岩层层面法线方向，向采空区依次弯曲；2垮落，矿层采出后，直接顶岩层弯曲而产生拉伸变形，当拉伸变形超过岩石的允许抗拉强度时，直接顶及其上部的部分岩层便于整体分开碎成块度不同的岩块，无规律的充填采空区；3煤的挤出，采空区顶板悬空，压力转移到煤壁，形成增压区，煤壁一部分粉碎，并挤向次啊空去；4岩石沿层面滑移，倾斜煤层。岩石在自重压力作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会发生沿层面方向的移动；5垮落岩石的下滑，矿层倾角较大为下行开采时，下山部分矿层继续开采形成新的采空区，采空区上部垮落岩石可能下滑；6底板岩层隆起，矿层底板岩石很软且倾角很大，开采后，底板在垂直方向上减压，水平方向增压，造成底板向采空区隆起。

地表移动观测站的设计方法：1确定走向观测线的位置及长度2确定倾斜观测线的位置及长度2测点数目及密度4观测站的设置。

有限元分析包括：结构的离散化；选择位移模式；分析单元的力学特性计算等效节点力；集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程；求解位置节点位移和计算单元应力。

开采对土地资源的损害主要表现在哪几方面？1 破坏了原有地形、地貌。2破坏了原有土壤或岩石结构3破坏了原有植被和影响生态系统4造成土壤环境污染

留设保护煤柱的实质：根据已掌握的地表移动变形规律，在煤层层面上圈定一个保护煤柱的边界，开采仅在该边界之外进行，使开采的影响不波及需要保护的范围。

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