煤矿特殊开采专业课考研复习1-3章.doc

复习题纲序论绿色开采的理念与技术框架（见老师所给PPT）第一章 开采引起的岩层与地表移动1、四区、三带的规律和特点，影响三带高度的主要因素。四区是指充分采动区、岩石压缩区、最大弯曲区和底板隆起区。在顶板岩层内，可以划分为充分采动区、最大弯曲区和顶板压缩区；在底板岩层内，可以划分为底板压缩区、底板不均匀隆起区和底板均匀隆起区。（1）充分采动区：位于采空区中部上方，该区内的岩层垮落与沉降已趋于停止，但范围仍随开采范围扩大而不断扩大；岩层平行于其原始层位；移动向量达到最大程度。（2）顶底板压缩区：受支撑压力作用而形成的；该区中顶板岩层距地表越近，下沉值越大。（3）最大弯曲区：此范围岩层向下弯曲的程度最大；岩层层面上将出现较多的拉伸裂隙，甚至使整层岩层断裂。（4）底板隆起区：由于卸压及水平方向的压缩，底板出现均匀隆起区和不均匀隆起区。三带有垮落带、断裂带和弯曲带。（1）垮落带：由采矿引起的上覆岩层破坏并向采空区垮落的岩层带称为垮落带。特点；分为规则垮落带和不规则垮落带；岩石的碎胀性使垮落带岩石的体积明显增大；高度取决于采出厚度、上覆岩层的岩性、碎胀系数和煤层倾角。（2）断裂带：垮落带上方的岩层产生断裂和裂缝，但仍保持其原有层状的岩层带称之为断裂带。特点：岩层层面上出现垂直于层面的拉伸裂隙；各岩层之间产生平行于层面的离层；岩层一般都能导水；断裂带随开采空间扩大而向上发展，达到最大，继续扩大时，高度又随之降低；重复开采时，高度上升幅度减小。（3）弯曲带：断裂带上界至地表的岩层称为弯曲带。特点：具有隔水性；保持整体性和层状结构，很少存在离层裂隙；采深较大时，弯曲带高度可能远大于垮落带和断裂带高度之和；地表下沉盆地边缘往往要出现张裂隙。影响三带高度的因素：（1）顶板岩性；顶板比较坚硬，高度较大。（2）煤层倾角；倾角较小时，采空区各个部位，高度基本相等；倾角较大时，采空区上端高度较大。（3）采高及厚煤层分层次数；（4）采空区范围大小；决定开采充分程度，开采范围越大，高度相应增大。（5）采空区处理方法；全部垮落法，高度最大；充填法，高度最小；煤柱支撑法，高度居中。2、地表移动和破坏的形式，地表移动的各种角量参数的定义、确定方法要清楚地表移动和破坏的形式有以下几种：（1）地表移动盆地；（2）裂缝；（3）塌陷坑地表移动盆地的充分采动角，边界角，移动角，裂隙角和最大下沉角（看书上定义和图示）3、已知近水平煤层或缓倾斜煤层沿走向有限开采，且充分采动后，地表为连续型下沉，其下沉曲线为W（x）。（作业题）1）用文字说明反映地表移动和变形的五项指标及它们的单位；2）用文字说明五项指标之间的数学关系；3）用文字说明五项指标正负号的实际意义；4）用文字说明五项指标对地表建筑物的影响；5）画图说明五项指标的变化规律，要注意极值点的位置；4、要注意充分采动、非充分采动和超充分采动的区别和特点充分采动：地表最大下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加的开采状态称为充分采动。也成为临界开采。非充分采动：地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加的开采状态称为非充分采矿。超充分采动：把地表下沉盆地出现平底或有多个点的下沉值达到最大下沉值的开采状态称为超充分采动。5、地表移动变形的预计方法，要求掌握概率积分法，对该方法的原理、基本参数、基本方法要清楚，如概率积分法预计地表沉陷时需要用到的参数有哪些？基本原理：（1）将矿山岩体看成为一种松散介质，开采引起的岩层与地表移动过程类似于松散介质的移动过程，该过程是一个服从统计规律的随机过程，可用概率论的方法揭示；（2）可将整个开采范围分解成无穷多个无限小的开采单元，单元开采下沉盆地的下沉曲线为正态分布密度函数；（3）整个开采范围对地表的影响相当于无穷多个单元开采对地表造成的影响之和，可以用概率分布密度函数曲线的积分来完成。基本参数：任意点的位置x；主要影响半径r；地表下沉系数；水平移动系数b。预计地表移动和变形时，只需计算出最大值，再以预计点的为印数查表，求得分布函数的值，再把相应的最大值与分布函数值相乘即得。第二章 建筑物下采煤1、地表移动变形对建筑物的影响地下开采对地表的影响分为两类：一类是移动，包括下沉和水平移动；另一类是变形，包括倾斜、曲率、水平变形、剪应变和扭曲。(1)下沉。均匀下沉不会对建筑物带来损害；下沉会使连通建筑物的各种管线的坡度发生变化；下沉较大而水位又很浅时，会是建筑物内积水和潮湿。(2)倾斜。倾斜造成建筑物重心偏移。对底面积小而高度又大的杆状建筑物影响较大。（3）曲率。有正曲率和负曲率之分。正曲率使建筑物出现上宽下窄的竖向裂缝和倒八字裂缝。负曲率使建筑物出现正八字裂缝和水平裂缝。曲率对底面积小的建筑物影响较小，对长度大的建筑物影响较大。（4）水平变形。水平变形对建筑物的破坏作用很大，尤其是拉伸变形的影响。一般来说，地表拉伸变形与正曲率、地表压缩变形和负曲率同时出现。由以上分析可知，使建筑物产生变形和破坏的主要原因是曲率和水平变形。2保护煤柱的留设方法，掌握垂直剖面法留设保护煤柱的方法（作业题）3、建筑物下采煤的井下开采技术措施，如建筑物下采煤时，两层煤之间采用协调开采的原理，再如减少开采引起的地表建筑物所受变形的主要技术途径：采深较小时，地表可能出现突然下沉和塌陷；采深和采厚之比达到一定值后，地表将出现连续型下沉。对于连续型下沉，井下采取的开采技术措施大致上分为两类，一类是既能减少地表下沉又能减少地表变形的井下开采技术措施；一类是减少地表变形的井下开采技术措施。一、 防止地表突然下沉和塌陷的开采技术措施1、缓倾斜和倾斜厚煤层浅部开采时，采用倾斜分层采煤法；2、开采急倾斜煤层时，采用分层间歇式采煤法；在煤层露头处应保留足够高度的煤柱；3、查明建筑物下方是否有老窖、废巷、岩溶、老井以及它们被充填的程度并采取措施。二、既能减少地表下沉又能减少地表变形的井下开采技术措施1、充填法处理采空区；2、条带采煤法；3、采空区离层带中高压注浆法三、减少地表变形的井下开采技术措施1、限厚开采2、消除或减少开采引起的地表变形不利叠加，利用地表变形有利叠加（1）分层间间歇开采；（2）尽量采用无煤柱开采技术，避免残留尺寸不当的煤柱；（3）布置较长的工作面，使建筑物仅承受动态变形；（4）协调开采；（5）合理布置各煤层或上下分层的开采边界（看书）；（6）合理部署工作面推进方向。3、合理确定建筑物与开采区域的相对位置4、对称背向开采4、条带采煤法开采的理想地质条件、移动变形特点及保留煤柱宽度的确定方法理想地质条件：煤层埋深小于400-500m，单一煤层，厚度比较稳定，顶板岩层和煤层较硬。地表移动和变形特点：（1）地表下沉系数小；（2）主要影响角正切小；（3）水平移动系数随采深增加变小；（4）地表移动期短；（5）地表多次下沉。保留条带宽度a的确定：（1） 稳定性要求。宽高比。（2） 强度要求。1、单向应力状态下的强度要求。2、三向应力状态下的强度要求。保留条带能承受的极限载荷要大于实际承受的载荷。5、不迁村采煤的理论依据（1）不迁村全采，采后维修和补偿。房屋损坏主要是受水平变形的影响，随着采深加大，水平变形逐渐减小，到一定开采深度后，可以不迁村开采村庄下的压煤，它的理论基础是临界安全开采深厚比和临界安全开采深度H。（2）不迁村条带开采。适用于开采深厚比在100-200左右时。（3）不迁村就地重建抗采动变形建筑。开采深厚比小于90时，可考虑拆旧房，就地重建抗变形建筑，然后再开采。第三章 铁路下采煤1、铁路下采煤的特点特点：（1）在安全上比一般建筑物要求要高；（2）因受到列车动载荷的作用，铁路线路的移动和变形较为复杂；（3）线路在开采影响过程中可以通过日常的维修，及时消除自身的移动和变形。2、地表移动变形对线路的影响（1）倾斜。倾斜将使线路增减相应的坡度。沿线路方向的倾斜会使线路原有的坡度发生变化；垂直线路方向的横向倾斜将使两股钢轨下沉不等；（2）曲率。线路相邻段不均匀倾斜将导致竖直方向上原有竖曲线的曲率半径变化，地表下沉曲线的正负曲率可使线路原有的曲率半径增大或减小。（3）横向水平移动。使线路直线段弯曲，使弯曲段的半径增大或减小。（4）纵向水平移动和变形。拉伸变形使轨缝增大，可能拉断鱼尾板或切断联接螺栓；压缩变形使轨缝缩小或闭合，使钢轨接头处或钢轨产生附加应力。3、铁路下采煤的技术措施（1）满足一定的采深与采厚比；满足规定要求。（2）防止地表突然下沉或塌陷；缓倾斜和倾斜厚煤层浅部开采时，采用倾斜分层采煤法；开采急倾斜煤层时，采用分层间歇式采煤法；在煤层露头处应保留足够高度的煤柱；查明建筑物下方是否有老