《开采损害学》课程讲义第一章覆岩与地表移动规律.docx

开采损害学课程讲义 授课对象：采矿工程专业） 采矿工程系 课程名称：开采损害学； 课时： 72； 授课对象：采矿工程专业 2001 级一、二班； 学分： 4； 教材：余学义、张恩强编著《开采损害学》煤炭工业出版社， 2004.09。 主要参考书： 何国清等编 . 矿山开采沉陷学 . 徐州： 中国矿业大学出版社 , 1989 颜荣贵编 . 地基开采沉陷及其地表建筑 . 北京：冶金工业出版社 ,1995 PAGE PAGE # 国家煤炭工业局?建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 ?北 京：煤炭工业出版社,2000. 沈光寒等编.特殊开采的理论与实践 .北京：煤炭工业出版社，1998 林肇信等主编.环境保护概论.北京：高等教育出版社，1999 韦冠俊编.矿山环境保护.北京：冶金工业出版社，1990 赵经彻、何满朝编.建筑下煤炭资源可持续开采战略 ?徐州：中国矿业大学出版 社,1997 煤炭科学院北京开采所编著.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及应用 .北京：煤炭工 业出版社,1981 中国矿业学院等编.煤矿岩层与地表移动.北京：煤炭工业出版社，1981 概述： 课程基本内容与解决的问题 开采引起覆岩及地表沉陷的基本规律 地表沉陷预计理论：概率积分法 地表沉陷观测与实验室研究方法 建（构）筑物、水体、道路管线下开采 减损控制开采方法 开采引起土地、水资源、环境损害问题 矿山环境治理及综合评价 我国能源结构： 按人均能源资源占有量分析，我国 2000年人均煤炭可采储量 90t，人均石油剩余可采 储量3t，人均天然气剩余可采储量 1080m3，分别是世界平均水平（165t、23t和24988m?） 的 54.9%、11帰口 4.3%，是美国（903t、13t 和 17025m?） 的 9.7%、23.1%和 6.3%;是经合 组织国家（404t、10t和12048m3）的22.3%、30%和9.0%。煤炭占我国一次性能源的 70%左 煤炭进口增加。从国外进口煤炭已由过去的 2001年 200万吨左右，增加到 2002 年的 1081 万吨。 能源开发与环境的问题（列举神东矿区、榆神矿区、山西各矿区、陕西渭北矿区等事 例） 能源开发的可持续性（清洁生产、废物利用、资源的破坏及回采率、土地损害、水资 源损害、荒漠化等问题） 第一章覆岩与地表移动规律 重点： 覆岩“三带”特征及在开采损害中的重要性 覆岩与地表移动规律与特点 地表沉陷盆地类型及其移动角值含义 影响地表沉陷盆地的主要因素 1.1 概述 1）冒落带 冒落带也称垮落带， 是指岩层母体失去连续性， 呈不规则岩块或似层状巨块向采空区冒 落的那部分岩层。 2）裂隙带 裂隙带又称裂缝带。 裂隙带位于冒落带之上， 具有与采空区相通的导水裂隙， 但连续性 未受破坏的那一部分岩层。 3）弯曲带 弯曲带又叫整体移动带， 是指裂隙带顶部到地表的那部分岩层。 弯曲带基本呈整体移动， 特别是带内为软弱岩层及松散土层时。 4）覆岩移动破坏形式 采动上覆岩层移动破坏形式，按开采空间岩层的移动形式可概括为以下六种： （ 1）弯曲 这是岩层的主要移动形式。 当地下矿物采出后，上覆岩层中的各分层即开 始沿岩层层面的法线方向，向采空区依次弯曲。 （ 2）垮（冒）落 矿层采出后，直接顶板岩层弯曲而产生拉伸变形。当其拉伸变形超 过岩石的允许抗拉强度时， 直接顶板及其上部的部分岩层便与整体分开， 碎成块度不同的岩 块，无规律地充填采空区。 （ 3）煤的挤出（片帮） 矿层采出后，采空区顶板岩层内出现悬空，其压力便转移到 煤壁（或煤柱）上，增加煤壁承受的压力，形成增压区，煤壁在附加荷载的作用下，一部分 煤被压碎，并挤向采空区，这种现象称为片帮。 （ 4）岩石沿层面滑移 在倾斜矿层条件下，岩层的自重力方向与岩层面不垂直。因此， 岩石在自重力的作用下，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（或滚动） 矿层采出后，采空区被冒落岩块所充填。当矿层倾角较大，而且开采是自上而下下行开采， 下山部分矿层继续开采而形成新的采空区时， 采空 区上部垮落的岩石可能下滑而充填新的采空区， 从而使采空区上部的空间增大， 下部的空间 减小，使位于采空区上山部分的岩层和地表移动加剧，而下山部分的岩层与地表移动减小。 （6）底板岩层隆起 如果矿层底板岩石很软且倾角大，在矿层采出后，底板在垂直方 向上减压，水平方向增压，造成底板向采空区方向隆起。 松散层的移动形式是垂直弯曲，它不受矿层倾角影响。 应该指出，以上六种移动形式不一定同时出现在某一个具体的移动过程中。 5）岩层移动的典型图式 根据矿层的赋存条件，可将岩层移动的形态划分为 3种图式： 图1.3水平矿层开采岩层移动形态 图1.3水平矿层开采