开采沉陷知识总结地表到充分采动时的采空区面积。

半无限开采：工作面煤壁一侧的煤层未被采动，而另一侧的煤层全部采空的开采情况。

填空（包含解释）1、岩层移动的形式：弯曲、冒落、片帮、底板隆起、滚动、岩石沿层面滑移（1）弯曲岩体部分下落，向下移动的现象。

特点：不在保持其原有的层状性，岩体积增大。

（3）片帮当底板角软时，在矿体采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压，导致底板向采空区方向隆起的现象。

（5）滚动在开采倾斜矿体时，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。

特点：岩层沿层面滑动，层间有错动。

2、岩层三个移动区特征：充分采动区（减压区），最大弯曲区，岩石压缩区。

（1）充分采动区移动特征是：1）下部岩体破碎成块状，上部岩体断裂、离层、裂隙；2）竖向方向受拉、横向方向受压，3）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；4）移动量最大。

（2）岩石压缩区（支承压力区）特征：沿层面方向受拉、层面法线方向受压。

（3）最大弯曲区（Ⅱ、Ⅱ’）特征：1）在此范围内岩层向下弯曲的程度（曲率）最大。

2）在层内产生沿层面方向的拉伸变形和压缩变形。

3、移动稳定后岩层内的三带：冒落带，裂缝带，弯曲带。

冒落带（垮落带）垮落带是指由采矿引起的上覆岩层破裂并向采空区垮落的岩层范围。

、垮落带内岩层破坏特点是：（1）分带性（2）碎胀性，碎胀系数值恒大于1，一般在1、5～1、80之间。

（3）可压缩性（4）垮落带高度主要取决于采出厚度、上覆岩层的碎胀系数、岩性等，通常为采出厚度的3～5倍。

薄煤层开采时垮落高度较小，一般为采出厚度的1、7倍左右。

顶板岩石坚硬时，垮落带高度为采出厚度的5～6倍；顶板软弱时，垮落带高度为采出厚度的2～4倍。

实践中可用下式近似估算垮落带高度：h=m/(k-1)cosα式中 h采出矿层厚度；K矿层倾角。

（5）形态，随倾角不同而变化裂缝带（断裂带）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。

特征：（1）岩体内裂隙多，但仍保持层状结构（2）裂隙带高度与岩性密切相关：硬，高，软，低冒落带+裂缝带=冒落裂缝带（导水裂隙带）软弱岩石：9～12m （m为开采厚度）；中硬岩石：12～18m；坚硬岩石：18～28m。

弯曲带弯曲带指的是裂缝带之上直至地表的整个岩系。

特点：1）保持整体性和层状结构，2）移动过程连续而有规律，不存在或极少存在离层裂缝。

3）在竖直面内，各部分的移动值相差很小。

4）H 弯＞＞H裂（当H大时）三者的关系：从采空区往上：冒落带→裂缝带→弯曲带 H小，m大时，可能只有冒落带和裂缝带条带、充填开采时，无冒落带或断裂带，只有弯曲带4、岩层移动典型图示：近水平煤层层状弯曲并沿层面向下滑移，急倾斜煤层上盘岩层以悬弯曲形式移动岩，层沿层面错动，岩层在露头出形成台阶状盆地5、地表移动和破坏的形式：地表移动盆地，裂缝及台阶，塌陷坑6、静态地表移动盆地三个区域：移动盆地中间区域，移动盆地内边缘区，移动盆地外边缘区。

7、移动主断面特征是在主断面上地表移动盆地的范围最大；地表移动的最充分移动量最大。

8、移动盆地内移动和变形的指标：下沉，倾斜，曲率，水平移动，水平变形1、下沉地下水位低时，均匀下沉对建筑物无影响地下水位高时，对建筑物有影响2、倾斜（1）对高而底面积小的建筑物影响大建筑物内应力重分布→建筑物破坏、倒塌（2）使排水系统坡度变化（3）使公路、铁路坡度变化3、曲率正曲率：顶部开裂，裂缝上宽下窄，倒八字裂缝负曲率：底部开裂，裂缝下宽上窄，正八字裂缝和水平裂缝4、地表水平变形使建筑物基础受拉或受压5、建筑物临界变形值对建筑物有影响的变形主要有：倾斜、曲率、水平变形根据长期的观测得到：i=3mm/m k=0、2mm/m2ε=2mm/m 作为标准，大于这些值，建筑物损害，小于这些值，建筑物不损害，因而称为临界变形值。

9、观测站类型按观测站设置地点不同可以分为:地表移动观测站，岩层内部观测站，专门观测站。

按时间长短：普通观测站与短期观测站。

按布网形式：网状观测站、剖面线状观测站。

设计原则：观测线的位置应设在主断面上；观测线的长度一定要大于移动范围；设站地区在观测期间不受邻近开采的影响；测点密度要适当，视开采深度和设站目的确定密度；控制点要设在移动范围之外，不受开采影响；设在移动范围内的观测点与地表同步移动。

条带开采：将被开采的煤层。

地点选择：依设站目的，从简单条件到复杂条件。

设计方法：确定观测站位置；观测线长度的确定；测点数目及密度。

观测工作：连接测量；全面观测；日常观测工作（只测水准）地表移动时间：在充分采动或接近充分采动的情况下，下沉值最大的地表点从移动开始到移动稳定所持续的时间，称为地表移动持续时间用T表示。

开始阶段：下沉量达到10MM的时刻，此时移动开始速度达到1、67MM/D；活跃阶段：下沉速度大于1、67MM/D时的阶段，危险变形阶段；衰退阶段：下沉速度刚小于1、67MM/D时起至六个月内下沉累计不超过30MM时止的阶段。

10、开采沉陷预计的内容：（1）地表移动变形值预计（2）岩体内部移动变形值预计（3）建筑物移动变形值预计（4）多工作面多煤层开采时岩层和地表变形预计11、开采沉陷预计方法的途径：基于实测资料的经验方法；理论模拟法；影响函数法。

12、开采沉陷研究方法：模拟研究法，实测研究法13、相似材料模拟方法的实质：根据相似原理，将矿山岩层以一定比例缩小，用相似材料做成模型，然后在模型中模拟煤层开采，观测模型上岩层的移动和破坏的情况，根据模型上出现的情况分析，推测实地岩层所发生的情况。

14、两系统相似，归纳起来基本上是三类：几何相似。

运动学相似。

动力学相似15、保护煤柱留设方法：垂直剖面法；垂线法；数字标高投影法。

16、地表移动和变形引起的建筑物裂缝：斜裂缝，墙身顶部书香裂缝，窗台墙上竖向裂缝，勒脚上竖向裂缝，窗间墙上水平裂缝，砖过梁上竖向裂缝。

17、正曲率引起倒八字裂缝，负曲率引起正八字裂缝18、条带开采的类型：走向条带与倾斜条带；冒落条采和充填条采；定采留比条采和变采留比条采19、矿区水体大致分为：地表水和地下水20、煤层倾角对覆岩破坏的影响：水平煤层及缓倾斜；开采倾斜煤层；开采急倾斜煤层21、解决水体下采煤问题措施：采矿措施，建筑结构措施22、水体处理措施：疏降水体；处理水体补给来源23、建筑下采煤防护措施：采矿措施，建筑结构措施24、地表移动和破坏形式：地表移动盆地、裂缝及台阶、塌陷坑。

25、开采空间周围岩层的移动形式：弯曲、岩层的垮落（冒落）、煤的挤出（片帮）、岩石沿层面的滑移、垮落岩石的下滑（或滚动）、底板岩层的隆起。

三、简答题1、什么是开采沉陷预计，其目的是什么？（P116）（1）对一个计划进行的开采，在开采进行以前，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。

（2）开采沉陷预计对开采沉陷理论的研究和生产实践都有重要意义。

①在理论研究生的作用在于，利用预计的结果可以定量地研究受开采影响的岩层与地表移动在时间上和空间上的分布规律。

②对指导建筑物下、铁路下、水体下的开采实践具有重要的作用。

2、岩层移动稳定后，覆岩采入影响分为哪几个带？各影响带的主要特征是什么？（P25—P27）（1）冒落带：①随着煤层的开采，其直接顶板在自重力的作用下，发生法向弯曲，当岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度时，便产生断裂、破碎成块而垮落，冒落岩块大小不一，无规则地堆积在采空区内；②冒落岩石具有一定的碎胀性，冒落岩块间空隙较大，连通性好，有利于水、砂、泥土通过。

冒落岩石的体积大于冒落前的原岩体积；③冒落岩石具有可压缩性；④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。

实践中可用下式近似估算冒落带高度：h=m/[(k-1)cosα]。

（2）裂隙（或称断裂）带：该带内岩层产生较大的弯曲、变形及破坏，其破坏特征是，裂缝带内岩层不仅发生垂直于层理面的裂缝或断裂，而且产生顺层理面的离层裂缝。

（3）弯曲（又称整体移动）带：①弯曲带内岩层在自重力的作用下产生层面法向弯曲，在水平方向处于双向受压缩状态，因而其压实程度较好，一般情况下具有隔水性，特别是当岩性较软时，隔水性能更好，成为水下开采时的良好保护层，当透水的松散层在弯曲带内就不能起到这种作用；②弯曲带内岩层的移动过程是连续而有规律的，并保持其整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂缝。

在竖直面内，各部分的移动值相差很小；③弯曲带内的高度主要受开采深度的影响。

3、影响地表移动盆地分布规律的地质采矿因素有哪些？(P95-P104)①覆岩力学性质、岩层层位的影响；②松散层对地表移动特征的影响；③煤层倾角的影响；④开采厚度与开采深度的影响；⑤采区尺寸大小的影响；⑥重复采动的影响；⑦采煤方法及顶板管理方法的影响。

4、采矿引起开采空间周围岩层移动的主要形式有哪些？每种移动形式具备的条件是什么？（P23-P24）（1）弯曲：当地下煤层采出后，上覆岩层中的各个分层，从直接顶板开始沿层理面的法线方向，依次向采区方向弯曲，直到地表。

（2）岩层的垮落（或称冒落）：采区煤层采出后，直接顶板岩层弯曲而产生拉伸变形，拉伸变形超过岩石的允许抗拉强度。

（3）煤的挤出（又称片帮）：煤层采出后，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，并且煤壁上有附加荷载的作用。

（4）岩石沿层面的滑移：倾斜煤层中，岩石的自重力方向与岩层的层理面不垂直。

（5）垮落岩石的下滑（或滚动）：煤层采出后，采空区为冒落岩块所填充。

当煤层倾角较大，而且开采是自上而下顺序进行，下山部分煤层继续开采而形成新的采空区。

（6）底板岩层的隆起：煤层地板岩石很软且倾角较大，在煤层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压。

地表移动盆地划分的三个边界：移动盆地的最外边界、危险移动边界、裂缝边界。

水平煤层开采时地表达到充分采动时地表移动盆地特征：1）移动盆地位于采空区正上方，以采空区中央对称，盆地中心与采空区中心水平投影点一致。

2）移动盆地的之平底位于采空区中央上方3）拐点位于开采边界正上方或偏向采空区一侧一段距离。

和超充分采动相比，盆地内不会出现中性区域，只有一个位于采空区中心正上方的最大下沉点。

倾斜煤层非充分采动时，地表移动盆地的特征：1）移动盆地不与采空区中央对称，工作面上山方向盆地比下山方向陡，开采影响范围小，整个盆地偏向下山方向2）最大下沉点偏向下山方向3）移动盆地在走向方向上对称于倾斜中心线4）上山方向盆地拐点偏向采空区内侧，下山方向盆地拐点偏向采空区外侧。

地表移动盆地主断面及特征：通过地表移动盆地最大下沉点所作的沿煤层走向和倾向的垂直断面称为地表移动盆地主断面。