开采沉陷复习题.doc

一、名词解释
1.开采沉陷有用矿物被采出以后，开采区域周围岩体的原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，达到新的平衡，在此过程中，使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏，这种现象称为开采沉陷。
2.移动角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角。
3.最大下沉角在倾斜主断面上，地表最大下沉点和采空区中点的连线与沿煤层下山方向水平线所成的锐角。
4.充分开采是指地下矿层采出后，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动状态称为充分采动。
5.起动距通常把地表开始移动（下沉为10mm）时的工作面推进距离称为起动距（约为采深的1/4～1/2H0，H0为平均开采深度）。
6. 开采沉陷预计 对一个计划进行的开采，在开采之前根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的岩层和（或）地表的移动和变形工作，称为开采沉陷预计，也称岩层和（或）地表移动预计（或计算），简称“预计”。
7. 边界角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉为10mm）至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为边界角。
8.开采影响传播角 倾斜煤层开采时，拐点不是位于计算边界正上方、而是向下山方向偏移，偏移后的拐点与同侧计算边界的连线与水平线在下山方向一侧的夹角称为开采影响传播角。
9．超充分采动多个点的下沉值达到最大下沉值的采动情况，称为超充分采动。
10. 最大下沉速度滞后距 充分采动后，地表下沉速度曲线上，最大下沉速度点的位置滞后工作面一固定距离，此固定距离称为最大下沉速度滞后距，用L表示。
11、地表移动盆地：地下开采波及到地表，使受采动影响的地表从原有标高向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区大得多的沉陷区域，这种地表沉陷区域称为地表移动盆地，

二、填空题
1、采动上覆岩层按其破坏程度分为三个不同的开采影响带，分别为
冒落带、裂缝带和弯曲下沉带。
2、 判断采动影响下建筑物的损害程度主要根据    倾斜   、    曲率 和 水平变形 
3、在描述地表移动和变形的5个指标中，水平煤层开采时最大值发生在采空区边界正上方的为 倾斜 和 水平移动 。
4、 开采影响下地表点的整个移动过程分为三个阶段：开始阶段、 活跃阶段和 衰退阶段 。

三、判断正误题
1、 在进行保护煤柱设计时，为村庄民房和学校建筑物留设煤柱，所选取的围护带宽度不应该相同。（ T√ ）
2、 采动影响下，若地表建筑物墙体出现了倒“八”字型裂缝，说明该处地表曲率值为负值。（F ）
3、 在充分采动条件下，对某一具体工作面（采厚相同）来说，地表最大下沉值不随开采尺寸的增大而增大。（T√ ）
4、 采用概论积分法预计地表移动和变形时，不用移动角、边界角。（T√）
5、 拐点偏距的大小与上覆岩层岩性有关，岩性越软弱，其值越小。（ T√）
四、综合题
1.利用概率积分法进行开采沉陷预计时，当工作面充分采动时地表移动变形极值如何计算？

地表最大下沉速度按公式

2．请绘制近水平煤层工作面充分采动时主断面内地表5中移动变形静态曲线，并说明曲率曲线的分布规律？

3．请简述采动上覆岩层内三带划分及各带特征。
煤层采动以后，将移动稳定后的岩层按其破坏程度，大致分为三个不同的开采影响带，即冒落带、裂缝带和弯曲带。（1）冒落带。冒落带是指用全部垮落法管理顶板时，回采工作面放顶后引起煤层直接顶板岩层产生破坏的范围。a. 无序性，冒落岩块大小不一无规则地堆积在采空区内；b. 碎胀性，它是使冒落能自行停止的根本原因；c. 可压缩性，冒落岩块间的空隙随着时间的延长和采动程度的加大，在一定程度上可得到压实；d. 冒落带的高度主要取决于采出厚度和上覆岩石的碎胀系数，通常为采出厚度的3-5倍。（2）裂缝带。在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂缝带。这一层的特点是：a.成层性；b.连通性，能导水。（3）弯曲带。弯曲带位于裂缝带之上直至地表。其特点是：a.具有隔水性；b.岩层的移动过程是连续而有规律的；c.高度主要受开采深度的影响。

4、描述岩层与地表移动常用的5个指标是什么？它们之间有什么关系？并说明最大值发生的位置。
答：常用的定量指标有：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形。倾斜是下沉的一阶导数，当x＝0是地表倾斜值最大。曲率是下沉的二阶导数，是倾斜的一阶导数。当x＝±0.4r时，地表曲率值最大。水平变形是水平移动的一阶导数。当x＝±0.4r时，地表水平变形值最大。 

5、地表移动观测站设计原则是什么？
1．观测线应设计在移动盆地的主断面上；
2．观测线的长度应大于移动盆地的范围，以便建立观测线控制点和测定采动影响边界；
3．观测期间不受临近采区的影响；
4．观测线上布置的测点应有一定密度（深度和设站目的而定）；
5. 控制点位于盆地外，底部位于冻土线0.5以下。

6．详细叙述地表移动观测站的观测工作内容。
地表移动观测站的观测工作可分为：观测站的连接测量，全面观测，单独进行的水准测量，地表破坏的测定与编录。
6.1.1连接测量
 在观测点埋设好10～15天、点位固结之后，首先进行观测站控制点与矿区控制网之间的联测，以确定主要[删除]控制点的平面位置和高程。然后再根据它来测定其余的控制点和[删除]工作测点的平面位置。
 连接测量可按定向基点的测量精度（点位误差小于7cm）要求进行。观测线工作测点的平面位置，从已知坐标的控制点，按5″导线测量的精度要求确定。
 高程联测就是在矿区水准点至观测站附近的水准点之间进行水准测量，再由水准点测定观测站控制点的高程。高程联测以不低于[改为按]三等水准测量的精度要求进行。
6.1.2全面观测
 为了准确地确定工作测点在地表移动开始前的位置，在连测后、地表开始移动之前，应独立进行两次全面观测，两次全面观测时间间隔不超过5天。全面观测的内容包括测定各测点的平面位置和高程。各测点间的距离，各测点偏离观测方向线的距离。记录地表原有的破坏情况，并作出素描。
 在设站地区未受采动影响之前，独立进行的两次全面观测，两次全面观测的同一点高程相差不大于10mm，支距距离[相差]不大于30mm，同一边长的长度[相]差不大于4mm时，取平均值作为观测站的原始观测数据[删除]（又称初次观测）数据。
 为了确定移动稳定后地表各点的空间位置，需在地表稳定后进行最后一次全面观测（又称末次观测），地表移动稳定的标志是：连续6个月观测地表各点的累计下沉值均小于30mm。
 采动影响前及移动稳定后的初次全面观测和末次全面观测，按下列要求进行：
 在确认观测站控制点未遭碰动，其高程值没有发生变化的前提下，可直接从观测站控制点开始进行水准测量，如果观测线两端都没有控制点，则水准测量附合到两端控制点上。若[改为因本观测站]只在观测线的一端有控制点，则需进行往返水准测量。施测按三等水准测量的精度要求进行。
 观测站的全面观测内容为平面坐标、点间距及高程测量，平面坐标和点间距用全站仪进行观测，观测工作按照《煤矿测量规程》中的精度要求进行。坐标和高程可由济三煤矿[删除]矿井控制网导入。高程取前两次观测数据的平均值作为首次观测数据，坐标和点间距主要采用第二次的观测数据作为首次观测数据。
 另外实施高程测量时，对能实施水准观测的测点用水准仪按要求观测，对因积水而不能实施水准观测的点，可用全站仪进行三角高程测量。

7．我国在建（构）筑物采动损害评价时，“三下”采煤规程中规定对建（构）筑物有无损害是以临界变形值来衡量的。目前我国常采用的一组临界变形值是什么？深部开采时哪种临界变形指标一般可以不考虑，原因是什么？
目前我国采用的一组临界变形值为：i=3mm/m ε=2mm/m K=0.2mm/m2
8．请绘制近水平煤层工作面非充分采动时主断面内地表5中移动变形静态曲线，并说明下沉曲线的三个特征点及特性？
图3-1 水平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；2—倾斜；3—曲率；4—水平移动；5—水平变形

（一）下沉曲线（图中的曲线1）
下沉曲线表示地表移动盆地内下沉的分布规律。设主断面方向为x轴，下沉曲线用W（x）表示。在研究地表移动规律时，首先要研究几个特征点：
（1）最大下沉点o，水平煤层条件下，位于采空区中央正方；
（2）移动盆地边界点A、B，其下沉为零；
（3）拐点E，即移动盆地主断面上下沉曲线凹凸的分界点，即曲率为零的点。拐点的位置一般位于采空区边界上方而略偏向采空区一侧。该点处下沉值约为最大下沉值的一半。

7．用图和文字说明地表移动盆地的形成过程。
（一）地表移动盆地的形成过程
1．当工作面推进一段距离之后才在地表产生显著的移动。
2．随着工作面的推进，采空区的扩大，下沉盆地也逐渐扩大。
3．当采空区达到一定程度时，最大下沉将不再增加而形成一个平底的下沉盆地。
4．当工作面停止以后，地表的移动不会马上停止，要延续一段距离时间。

9．何谓连接观测、全面观测、日常观测，其观测的目的、内容、观测方法有哪些？
一、连接测量 ：在控制点与矿区控制网之间进行联系测量，以确定观测站控制点的平面位置和高程。其实质是把观测站与矿区控制网联系起来，，以确定井上下对应关系。
时间 ：在观测点埋好后10~15天、点位固结之后，在采动之前。
连接测量的方法：连接测量需要独立进行两次，测定方法可依据矿区控制网的分布及地形条件分别采用边交会（边、角、边角）、、导线测量和水准测量。
平面连接测量是从矿区已知坐标控制点，按定向基点的测定精度(点位中误差小于7cm）和5″导线测量的精度要求测量出观测站控制点的平面坐标。
高程连接测量就是在矿区水准点至观测站附近的水准点之间进行水准测量，再由水准点测定观测站控制点的高程。高程连接测量以不低于三等水准测量的精度进行。
二、 全面观测
（一）全面观测内容 ：包括各监测点平面位置和高程测量，各测点间的距离测量，以及记录地表的原有的破坏状况，并做出素描。
1）高程测量：从观测站控制点开始进行水准测量。如果观测线两端或一端设有控制点，采用附合、闭合或往返水准测量。施测按三等水准测量精度要求进行，经平差后求得各测点高程。
2）平面位置测量：可选择边交会、角交会、边角交会、导线测量或GPS的方法。现在一般多选择导线测量或GPS测量方法。
三 日常观测工作
所谓日常观测工作，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。主要工作包括：水准测量和地表破坏情况记录。具体流程间下表
观测时间
观测内容
观测时间
观测内容
1.设站后10～15天
与矿区控制网连测
4.地表移动活跃期
全面观测、加密水准测量
2.采动影响前
全面测量、预测
5.地表移动衰退期
水准测量
3.地表移动初期
水准测量
6.地表移动稳定后
全面观测

10、下图为水平煤层非充分采动时主断面内地表移动和变形分布规律，说明下图中各曲线（1）～（5）代表地表移动和变形的名称。

1）～（5）代表地表移动和变形的名称。1—下沉；2—倾斜；3—曲率；4
—水平移动；5—水平变形
11、垂直剖面法留设保护煤柱用到哪些参数？
岩层移动角（上山、下山、走向）  表土层移动角  采深（含表土层厚度）