矿山开采沉陷学 1 矿山开采沉陷学 第一章: 1:在地下开采前,岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态。局部矿体被采出后,在岩体内部形成一个采空区,导致周围岩体应力状态发生变化,引起应力重分布,从而使岩体产生移动变形和破坏,直至达到新的平衡。随着采矿工作的进行,这一过程不断重复。它是一个十分复杂的物理、力学变化过程,也是岩层产生移动和破坏过程,这一过程和现象称为岩层移动。 2: 充分采动区COD 位于采空区中部上方,其移动特征是:煤层顶板在上覆岩体重力作用下,先向采空区方向弯曲,然后破碎成大小不一的岩块向下冒落而充填采空区。此后,岩层成层状向下弯曲,同时伴随有离层、裂隙、断裂等现象。成层状弯曲的岩层下沉,使冒落破碎的岩块逐渐被压实。移动结束后,此区内下沉的岩层仍平行于它的原始层位,层内各点的移动向量与煤层法线方向一致,在同一层内的移动向量彼此相等。 3:岩层移动形式 (一)弯曲,这岩层移动的主要形式。当地下开采后,从直接顶板开始沿层面法线方向弯曲,直到地表。 (二)岩层的垮落(或称冒落)。当煤层采出后,采空区附近上方岩层弯曲而产生拉伸变形。当拉伸变形超过岩层的允许抗拉强度时,岩层破碎成大小不一的岩块,冒落充填于采空区。此时,岩层不再保持其原有的层状结构。这是岩层移动过程中最剧烈的形式,通常只发生在采空区直接顶板岩层中。 (三)煤的挤出(又称片帮)。采空区边界煤层在支承压力作用下,一部分被压碎挤向采空区,这种现象称为片帮。由于增压区的存在,煤层顶底板岩层在支承压力作用下产生竖向压缩,从而使采空区边界以外的上覆岩岩层和地表产生移动。 (四)岩石沿层面的滑移。在开采倾斜煤层时,岩石在自重力的作用下,除产生沿层面法线方向的弯曲外,还会产生沿层面方向的移动。岩层倾角越大,岩层沿层面滑移越明显。沿层面滑移的结果,使采空区上山方向的部分岩层受拉伸,甚至剪断,而下山方向的部分岩层受压缩。 (五)垮落岩石的下滑(或滚动)。煤层采出后,采空区为冒落岩块所充填。当煤层倾角较大,而且开采自上而下顺序进行,下山部分煤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采空区,从而使采空区上部的空间增大,下部空间减小,使位于采空区上山部分的岩层移动加剧,而下山部分的岩层移动减弱。 (六)底板岩层的隆起。当底板岩层较软时,在煤层采出后,底板在垂直方向减压,水平方向受压,导致底板向采空区方...