煤礦特殊開采專業(yè)課考研復(fù)習(xí)1-3章

1、復(fù)習(xí)題綱序論綠色開采的理念與技術(shù)框架（見老師所給PPT）第一章 開采引起的巖層與地表移動1、四區(qū)、三帶的規(guī)律和特點(diǎn)，影響三帶高度的主要因素。四區(qū)是指充分采動區(qū)、巖石壓縮區(qū)、最大彎曲區(qū)和底板隆起區(qū)。在頂板巖層內(nèi)，可以劃分為充分采動區(qū)、最大彎曲區(qū)和頂板壓縮區(qū)；在底板巖層內(nèi)，可以劃分為底板壓縮區(qū)、底板不均勻隆起區(qū)和底板均勻隆起區(qū)。（1）充分采動區(qū)：位于采空區(qū)中部上方，該區(qū)內(nèi)的巖層垮落與沉降已趨于停止，但范圍仍隨開采范圍擴(kuò)大而不斷擴(kuò)大；巖層平行于其原始層位；移動向量達(dá)到最大程度。（2）頂?shù)装鍓嚎s區(qū)：受支撐壓力作用而形成的；該區(qū)中頂板巖層距地表越近，下沉值越大。（3）最大彎曲區(qū)：此范圍巖層向下彎曲的程度

2、最大；巖層層面上將出現(xiàn)較多的拉伸裂隙，甚至使整層巖層斷裂。（4）底板隆起區(qū)：由于卸壓及水平方向的壓縮，底板出現(xiàn)均勻隆起區(qū)和不均勻隆起區(qū)。三帶有垮落帶、斷裂帶和彎曲帶。（1）垮落帶：由采礦引起的上覆巖層破壞并向采空區(qū)垮落的巖層帶稱為垮落帶。特點(diǎn)；分為規(guī)則垮落帶和不規(guī)則垮落帶；巖石的碎脹性使垮落帶巖石的體積明顯增大；高度取決于采出厚度、上覆巖層的巖性、碎脹系數(shù)和煤層傾角。（2）斷裂帶：垮落帶上方的巖層產(chǎn)生斷裂和裂縫，但仍保持其原有層狀的巖層帶稱之為斷裂帶。特點(diǎn)：巖層層面上出現(xiàn)垂直于層面的拉伸裂隙；各巖層之間產(chǎn)生平行于層面的離層；巖層一般都能導(dǎo)水；斷裂帶隨開采空間擴(kuò)大而向上發(fā)展，達(dá)到最大，繼續(xù)擴(kuò)大時

3、，高度又隨之降低；重復(fù)開采時，高度上升幅度減小。（3）彎曲帶：斷裂帶上界至地表的巖層稱為彎曲帶。特點(diǎn)：具有隔水性；保持整體性和層狀結(jié)構(gòu)，很少存在離層裂隙；采深較大時，彎曲帶高度可能遠(yuǎn)大于垮落帶和斷裂帶高度之和；地表下沉盆地邊緣往往要出現(xiàn)張裂隙。影響三帶高度的因素：（1）頂板巖性；頂板比較堅硬，高度較大。（2）煤層傾角；傾角較小時，采空區(qū)各個部位，高度基本相等；傾角較大時，采空區(qū)上端高度較大。（3）采高及厚煤層分層次數(shù)；（4）采空區(qū)范圍大小；決定開采充分程度，開采范圍越大，高度相應(yīng)增大。（5）采空區(qū)處理方法；全部垮落法，高度最大；充填法，高度最?。幻褐畏?，高度居中。2、地表移動和破壞的形式，

4、地表移動的各種角量參數(shù)的定義、確定方法要清楚地表移動和破壞的形式有以下幾種：（1）地表移動盆地；（2）裂縫；（3）塌陷坑地表移動盆地的充分采動角，邊界角，移動角，裂隙角和最大下沉角（看書上定義和圖示）3、已知近水平煤層或緩傾斜煤層沿走向有限開采，且充分采動后，地表為連續(xù)型下沉，其下沉曲線為W（x）。（作業(yè)題）1）用文字說明反映地表移動和變形的五項(xiàng)指標(biāo)及它們的單位；2）用文字說明五項(xiàng)指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系；3）用文字說明五項(xiàng)指標(biāo)正負(fù)號的實(shí)際意義；4）用文字說明五項(xiàng)指標(biāo)對地表建筑物的影響；5）畫圖說明五項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律，要注意極值點(diǎn)的位置；4、要注意充分采動、非充分采動和超充分采動的區(qū)別和特點(diǎn)充分采動

5、：地表最大下沉值不再隨開采區(qū)域尺寸增大而增加的開采狀態(tài)稱為充分采動。也成為臨界開采。非充分采動：地表最大下沉值隨開采區(qū)域尺寸增大而增加的開采狀態(tài)稱為非充分采礦。超充分采動：把地表下沉盆地出現(xiàn)平底或有多個點(diǎn)的下沉值達(dá)到最大下沉值的開采狀態(tài)稱為超充分采動。5、地表移動變形的預(yù)計方法，要求掌握概率積分法，對該方法的原理、基本參數(shù)、基本方法要清楚，如概率積分法預(yù)計地表沉陷時需要用到的參數(shù)有哪些？基本原理：（1）將礦山巖體看成為一種松散介質(zhì)，開采引起的巖層與地表移動過程類似于松散介質(zhì)的移動過程，該過程是一個服從統(tǒng)計規(guī)律的隨機(jī)過程，可用概率論的方法揭示；（2）可將整個開采范圍分解成無窮多個無限小的開采單元

6、，單元開采下沉盆地的下沉曲線為正態(tài)分布密度函數(shù)；（3）整個開采范圍對地表的影響相當(dāng)于無窮多個單元開采對地表造成的影響之和，可以用概率分布密度函數(shù)曲線的積分來完成?；緟?shù)：任意點(diǎn)的位置x；主要影響半徑r；地表下沉系數(shù)；水平移動系數(shù)b。預(yù)計地表移動和變形時，只需計算出最大值，再以預(yù)計點(diǎn)的為印數(shù)查表，求得分布函數(shù)的值，再把相應(yīng)的最大值與分布函數(shù)值相乘即得。第二章 建筑物下采煤1、地表移動變形對建筑物的影響地下開采對地表的影響分為兩類：一類是移動，包括下沉和水平移動；另一類是變形，包括傾斜、曲率、水平變形、剪應(yīng)變和扭曲。(1)下沉。均勻下沉不會對建筑物帶來損害；下沉?xí)惯B通建筑物的各種管線的坡度發(fā)生

7、變化；下沉較大而水位又很淺時，會是建筑物內(nèi)積水和潮濕。(2)傾斜。傾斜造成建筑物重心偏移。對底面積小而高度又大的桿狀建筑物影響較大。（3）曲率。有正曲率和負(fù)曲率之分。正曲率使建筑物出現(xiàn)上寬下窄的豎向裂縫和倒八字裂縫。負(fù)曲率使建筑物出現(xiàn)正八字裂縫和水平裂縫。曲率對底面積小的建筑物影響較小，對長度大的建筑物影響較大。（4）水平變形。水平變形對建筑物的破壞作用很大，尤其是拉伸變形的影響。一般來說，地表拉伸變形與正曲率、地表壓縮變形和負(fù)曲率同時出現(xiàn)。由以上分析可知，使建筑物產(chǎn)生變形和破壞的主要原因是曲率和水平變形。2保護(hù)煤柱的留設(shè)方法，掌握垂直剖面法留設(shè)保護(hù)煤柱的方法（作業(yè)題）3、建筑物下采煤的井下開

8、采技術(shù)措施，如建筑物下采煤時，兩層煤之間采用協(xié)調(diào)開采的原理，再如減少開采引起的地表建筑物所受變形的主要技術(shù)途徑：采深較小時，地表可能出現(xiàn)突然下沉和塌陷；采深和采厚之比達(dá)到一定值后，地表將出現(xiàn)連續(xù)型下沉。對于連續(xù)型下沉，井下采取的開采技術(shù)措施大致上分為兩類，一類是既能減少地表下沉又能減少地表變形的井下開采技術(shù)措施；一類是減少地表變形的井下開采技術(shù)措施。一、 防止地表突然下沉和塌陷的開采技術(shù)措施1、緩傾斜和傾斜厚煤層淺部開采時，采用傾斜分層采煤法；2、開采急傾斜煤層時，采用分層間歇式采煤法；在煤層露頭處應(yīng)保留足夠高度的煤柱；3、查明建筑物下方是否有老窖、廢巷、巖溶、老井以及它們被充填的程度并采取措

9、施。二、既能減少地表下沉又能減少地表變形的井下開采技術(shù)措施1、充填法處理采空區(qū)；2、條帶采煤法；3、采空區(qū)離層帶中高壓注漿法三、減少地表變形的井下開采技術(shù)措施1、限厚開采2、消除或減少開采引起的地表變形不利疊加，利用地表變形有利疊加（1）分層間間歇開采；（2）盡量采用無煤柱開采技術(shù)，避免殘留尺寸不當(dāng)?shù)拿褐唬?）布置較長的工作面，使建筑物僅承受動態(tài)變形；（4）協(xié)調(diào)開采；（5）合理布置各煤層或上下分層的開采邊界（看書）；（6）合理部署工作面推進(jìn)方向。3、合理確定建筑物與開采區(qū)域的相對位置4、對稱背向開采4、條帶采煤法開采的理想地質(zhì)條件、移動變形特點(diǎn)及保留煤柱寬度的確定方法理想地質(zhì)條件：煤層埋深小

10、于400-500m，單一煤層，厚度比較穩(wěn)定，頂板巖層和煤層較硬。地表移動和變形特點(diǎn)：（1）地表下沉系數(shù)小；（2）主要影響角正切小；（3）水平移動系數(shù)隨采深增加變小；（4）地表移動期短；（5）地表多次下沉。保留條帶寬度a的確定：（1） 穩(wěn)定性要求。寬高比。（2） 強(qiáng)度要求。1、單向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度要求。2、三向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度要求。保留條帶能承受的極限載荷要大于實(shí)際承受的載荷。5、不遷村采煤的理論依據(jù)（1）不遷村全采，采后維修和補(bǔ)償。房屋損壞主要是受水平變形的影響，隨著采深加大，水平變形逐漸減小，到一定開采深度后，可以不遷村開采村莊下的壓煤，它的理論基礎(chǔ)是臨界安全開采深厚比和臨界安全開采深度H。

11、（2）不遷村條帶開采。適用于開采深厚比在100-200左右時。（3）不遷村就地重建抗采動變形建筑。開采深厚比小于90時，可考慮拆舊房，就地重建抗變形建筑，然后再開采。第三章 鐵路下采煤1、鐵路下采煤的特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）在安全上比一般建筑物要求要高；（2）因受到列車動載荷的作用，鐵路線路的移動和變形較為復(fù)雜；（3）線路在開采影響過程中可以通過日常的維修，及時消除自身的移動和變形。2、地表移動變形對線路的影響（1）傾斜。傾斜將使線路增減相應(yīng)的坡度。沿線路方向的傾斜會使線路原有的坡度發(fā)生變化；垂直線路方向的橫向傾斜將使兩股鋼軌下沉不等；（2）曲率。線路相鄰段不均勻傾斜將導(dǎo)致豎直方向上原有豎曲線的曲率半徑變化，地表下沉曲線的正負(fù)曲率可使線路原有的曲率半徑增大或減小。（3）橫向水平移動。使線路直線段彎曲，使彎曲段的半徑增大或減小。（4）縱向水平移動和變形。拉伸變形使軌縫增大，可能拉斷魚尾板或切斷聯(lián)接螺栓；壓縮變形使軌縫縮小或閉合，使鋼軌接頭處或鋼軌產(chǎn)生附加應(yīng)力。3、鐵路下采煤的技術(shù)措施（1）滿足一定的采深與采厚比；滿足規(guī)定要求。（2）防止地表突然下沉或塌陷；緩傾斜和傾斜厚煤層淺部開采時，采用傾斜分層采煤法；開采急傾斜煤層時，采用分層間歇式采煤法；在煤層露頭處應(yīng)保留足夠高度的煤柱；查明建筑物下方是否有老