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地表移動曲線

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地表移動是一個複雜的時空發展過程。發展過程中的規律稱動態規律,移動終止后的規律稱靜態規律,後者研究較多。用垮落法管理頂板開採緩傾斜礦層時,按頂板岩層移動、變形和破壞特徵劃分為:冒落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶(見長壁工作面地壓)。

岩層移動穩定后,在採空區上方地表沉陷;形成下沉盆地,其範圍大於開採面積。若開採面積為矩形,則地表下沉盆地近似橢圓形。在下沉盆地內各點的移動量不相等,移動方向指向盆地中央。在通過下沉盆地中心沿礦層走向和傾向的垂直斷面(主斷面)內,若以水平線表示采前地表狀態,則采后的地表狀態見圖1b[水平礦層非充分采動條件下地表移動與變形分佈]。圖中箭頭(4~4,5~5)表示地表點位移向量。其豎向分量[720-99]稱下沉,水平分量稱水平移動。相鄰點下沉量不等,形成地表的傾斜和曲率變形;相鄰點水平移動量不等,形成地表水平變形,如拉伸或壓縮。圖1a[水平礦層非充分采動條件下地表移動與變形分佈]中曲線分別表示主斷面內的傾斜、曲率、水平變形 (和[720-99]及的分佈規律。

 下沉盆地的移動分佈特點與採空區寬度有關。當採空區寬度為開採深度的1.2~1.4倍時,稱臨界開採,地表達到充分采動,下沉盆地中央出現應有的最大下沉值。當採空區寬度小於開採深度1.2~1.4倍時,稱次臨界開採,地表為非充分采動,下沉盆地中央的最大值小於應有的最大值。當採空區寬度遠大於開採深度的1.2~1.4倍時,稱超臨界開採,地表為超充分采動,下沉盆地中央出現平坦的無變形區(圖2[ 水平礦層超充分采動條件下地表移動與變形分佈])。一般以下降10mm的點作為地表下沉盆地的邊緣點。在主斷面內地表下沉盆地邊緣點至相應採空區邊界點的連線與水平線的夾角稱邊緣角。用表示走向、 用和分別表示下山和上山方向的邊緣角。邊緣角大小與岩性有關。由軟岩到硬岩,邊緣角逐漸變大。在變形值達到對建築物有損害處,劃定為危險邊界在主斷面內,危險邊界至相應採空區邊界連線與水平線夾角稱移動角。分別用[kg02]、、表示走向、上山和下山方向的移動角。移動角也隨岩性而變化。邊緣角與移動角用以表示地表下沉和危險變形邊界。

在開採深度小、厚度大的礦體或煤層時,有時地表移動呈塌坑、台階狀斷裂等不連續移動特徵。地表移動的劇烈程度一般以地表下沉速度,即晝夜下沉量表示。一個地表點隨回採工作面推進,由開始移動、逐漸活躍、然後衰落對緩傾斜和急傾斜煤層,分別以每月下沉50mm和30mm作為劃分活躍階段的標準。當 6個月內下沉量小於30mm時,規定為移動過程已經停止。地表移動持續時間與開採深度有關。采深為100~200m時,地表移動持續時間約為1~2年。深度大,地表下沉速度減小,持續時間更長。
   影響移動主要因素  有採礦方法和頂板管理方法、岩性、采深、采厚、採空區大小及形狀、礦層傾角、重複開採次數、地質構造、地層結構、水文地質條件及地形等。充填採礦法與條帶法開採可使岩層與地表移動緩和並減小。

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