1、充分采動 當地表下沉盆地的下沉值達到該地質采礦條件下應有的最大下沉值時， 這種情況稱為充分采 動，又稱臨界開采。這時，地表下沉盆地的形狀大致呈碗形。最大下沉角在傾斜主斷面上， 由采空區的中點和移動盆地最大下沉點在巖基面上投影點的連線與水平線 之間沿煤層下山方向一側的夾角，稱為最大下沉角。主斷面 通常將地表下沉盆地內通過地表最大下沉點所作的沿煤層走向和傾向的垂直斷面稱為地表 下沉盆地的主斷面。邊界角邊界角就是在充分采動或接近充分采動的條件下， 地表下沉盆地主斷面上盆地邊界點至采空 區邊界的連線與水平線在煤柱一側的夾角。移動角移動角就是在充分采動或接近充分采動的條件下，地表下沉盆地主斷面上 3 個

2、臨界變形中 最外邊的一個臨界變形值點至采空區邊界的連線與水平線在煤柱一側的夾角。開采沉陷的主要影響因素 巖層與地表移動的規律取決于地質和采礦因素的綜合影響。 在這些地質和采礦因素中， 一類 是人們無法對其產生影響的， 稱為自然因素； 另一類時采礦技術因素。 巖層與地表移動的主 要影響因素有覆巖力學性質、巖層層位、松散層、煤層傾角、開采厚度、采區尺寸、重復采 動、采煤方法及頂板控制方法。地表移動觀測站 地表及巖層移動觀測時在選定位置設置一系列相互聯系的測點， 通常稱地表移動觀測站或巖 層移動觀測站，簡稱觀測站。剖面線狀觀測站 在地表移動盆地主斷面的方向上，將觀測點布設成直線的觀測站。有時不能布設

3、成直線時， 也可布設成具有少量轉點的折線形。 剖面線狀觀測站通常由兩條互相垂直且相交的觀測線所 組成。沿走向主斷面布設的觀測線稱為走向觀測線， 沿傾斜主斷面布設的觀測線稱為傾斜觀 測線。保護煤柱 保護煤柱是指專門在井下暫時或永久不予采出的，目的是保護其上方巖層內部和地表的湖 泊、河流、鐵路、公路、民用住宅和工業廠房、管道、農田水利設施以及井下工程等保護對 象不受開采影響的那部分煤體。觀測站設計的原則：1）開采工作面上方地勢平坦，地下無大的地質構造，水文地質條件簡單。2）設計在移動盆地的主斷面上。3）觀測線的長度應大于移動盆地的范圍。4）觀測期間不受臨近采區的影響。5）觀測線上應根據采深和設站的

4、目的布置一定密度的測點。6）觀測線的控制點應在移動盆地范圍之外埋設牢固，在凍土區控制點的頂面應在凍土線以 下 0.5m 。開采沉陷預計的作用和意義對一個計劃的開采， 在開采進行以前， 根據其地質采礦條件和選用的預計函數及其參數， 預 先計算出受此開采影響的巖層或地表移動變形工作，稱為開采沉陷預計。開采沉陷預計是礦山開采沉陷學科的核心內容之一。 利用預計結果可定量地研究受開采影響 的巖層與地表移動和變形在時間和空間上的分布規律。 在現場實踐中， 開采沉陷預計對知道 建筑物、 鐵路和水體下壓煤的安全開采， 指導地表塌陷區綜合治理和土地復墾等均具有重要 的作用。鐵路下采煤特點1）鐵路是延伸性建筑物，

5、相互之間為一整體，必須全盤考慮，如果某一區段出了問題必然 會影響全線正常通車。2）鐵路運輸不能中斷，要求在短時間維修好損壞的鐵路，必須保證采動過程中列車行車的 安全。3）鐵路突然的、局部的陷落，對列車運行危害極大，可能導致列車行車事故，必須加以防 止。4）鐵路的移動變形可通過及時維修消除。 進水體采煤的特點1）進水體采煤對變形量的大小關心較少，主要關心破裂巖體是否接觸水體。2）保護對象一般來說不是水體而是礦井本身。3）水體是一整體，只要破裂帶觸及水體，就會使整個水體崩潰入井下，淹沒礦井，因此水 體必須作為整體加以保護。煤層底板的“下三帶”1）破壞帶：鄰接工作面的直接底板受到破壞，出現一系列沿層

6、面和垂直與層面的斷裂，使 其導水能力增強，其厚度稱底板破壞深度。2）完整巖層帶：位于破壞帶之下，巖層雖然受到支撐壓力的作用，甚至產生彈性或塑性變 形，但仍然能保持連續性，其阻水能力未發生變化。因此，稱完整巖層帶或保護帶。3）地下水導升帶：地下水導升帶指底板含水層中的承壓水沿隔水層裂隙上升的高度， 即由含水層頂面至承壓水 導升標高之間的部分。 地下水導升帶的厚度取決于承壓水的壓力及隔水層裂隙的發育程度和 受開采影響的劇烈程度。垮落帶（綜合分析） 垮落帶是指面煤層開采引起的上覆巖層破裂并向采空區垮落的那部分巖層。 垮落帶內巖層移 動和破壞的特點如下：（1）在垮落帶內，從煤層往上巖層破碎程度逐步減小

7、。（ 2 ）巖石具有的碎脹性能使上覆巖層垮落自行停止。巖石的碎脹性取決于巖石強度，硬巖 碎脹性較大，軟巖碎脹性較小。（3）垮落巖塊間的空隙隨著時間的增長和工作面長度的加大，在上覆巖層壓力作用下，在 一定程度上可得到壓實。一般是穩定時間越長，工作面開采范固越大，壓實性越好。（ 4 ）垮落帶內的巖塊間空隙較大，有利于水、砂、泥土通過。 （5）垮落帶高度主要取決于開采厚度和上覆巖層的碎脹性。一般是開采厚度越大，上覆巖 層碎脹性越小，垮落帶高度越大。斷裂帶 斷裂帶是指在采空區上覆巖層中產生裂縫、離層及斷裂，但仍保持層狀結構的那部分巖層。 斷裂帶位于垮落帶和彎曲帶之間。斷裂帶內巖層移動和破壞的特點如下：

8、（1）斷裂帶內的巖層不僅發生垂直于層理面的裂縫或斷裂，而且還產生順層理面的離層裂 縫。（2）斷裂帶內的巖層具有連通性，容易導水和積水。（3）斷裂帶內的巖層一般情況下距離采空區越遠，破壞程度越小。（4）斷裂帶高度隨著工作面推進距離的增加而增大，當工作面推進到一定距離時斷裂帶的 高度達到最大。之后，斷裂帶高度基本上不再發展。（5）巖石越堅硬，斷裂帶高度越大。彎曲帶 彎曲帶是指斷裂帶頂部直至地表的那部分巖層。彎曲帶內巖層移動和破壞的特點如下： （1）彎曲帶內巖層移動過程連續而有規律，并保持整體性和層狀結構。（2）彎曲帶內巖層在自重的作用下沿層面法向彎曲，在水平方向處于雙向受壓縮狀態。（3）彎曲帶內各

9、部分巖層在豎直方向上的移動量相差很小，其上部不存在或極少存在離層 裂縫。（4）彎曲帶一般情況下具有隔水性。特別是當巖性較軟時，隔水性能更好，成為水下開采 時的良好保護層。（5）彎曲帶的高度主要受開采深度的影響，當采深較小時，斷裂帶高度可直達地表。三帶” 在水平或緩傾斜煤層開采時表現比較明顯，由于地質采礦條件的不同，覆巖中的“三帶”不一 定同時存在。下沉曲線（綜合分析） 表示盆地內下沉分布規律。在采空區中央上方 O 處地表下沉值最大，從盆地中央向采空區 邊緣下沉逐漸減小，在盆地邊界點 A、B 處下沉為零，下沉曲線以采空區中央對稱。傾斜曲線 表示地表移動盆地傾斜的變化規律。 盆地邊界至拐點間傾斜漸

10、增， 拐點至最大下沉點間傾斜 逐漸減小，在最大下沉點處傾斜為零。在拐點處傾斜最大，有兩個相反的最大傾斜值。曲率曲線 表示地表移動盆地內曲率的變化規律。盆地邊緣區水平移動曲線 表示地表移動盆地內水平移動分布規律。 盆地邊緣區為正曲率區， 盆地中部為負曲率區。 曲 率曲線由 3 個極值， 兩個相等的最大正曲率和一個最大負曲率。兩個最大正曲率位于邊界點和拐點之間，最大負曲率位于最大下沉點處；邊界點和拐點處曲率為零。水平變形曲線 表示地表移動盆地內水平變形分布規律。 與曲率曲線的分布規律相似， 盆地邊緣地區為拉伸 區，盆地中部為壓縮區。 水平變形曲線有 3 個極值，兩個相等的正極值和一個負極值，正極

11、值為最大拉伸值， 負極值為最大壓縮值。 兩個最大拉伸值位于邊界點和拐點之間， 最大壓縮 值位于最大下沉點處，邊界點和拐點處水平變形為零。建筑物下開采（綜述） 開采技術措施：1）充填開采方法：充填開采方法屬于人工支護采煤法，是隨著回采工作面的推進，向采空 區送入充填材料，以減少采出空間，從而減少覆巖及地表移動變形的一種開采方法。2）條帶開采方法：條帶開采方法是一種部分開采方法，他是將要開采的煤層區域劃分為比 較正規的條帶形狀， 采一條，留一條，使留下的條帶煤柱足以支撐上覆巖層的重量，而地表 只產生較小的移動和變形。 與全部垮落法開采不同， 條帶開采的資源回收率偏低， 掘進率高， 開采工藝復雜，效

12、率較低。3）協調開采方法：協調開采引起的地表移動變形分布規律，通過采用合理的開采布局，開 采順序、方向、時間等方法減緩開采引起的地表移動變形。地面建筑保護措施： 設置鋼拉桿、設置鋼筋混凝土圈梁、設置構造柱、設置鋼筋混凝土錨固板、堵砌門窗、 設置變形縫、設置水平滑動層、設置雙板基礎、設置變形補償溝。開采沉陷對 土地和 生態環境的影響（綜述）1）開采沉陷對土壤的侵蝕：礦山開采沉陷對土地的深層次破壞，一是改變土壤成分，造成 土壤環境污染；二是導致土地沙漠化。2）對地表水環境的影響：煤層的開采會對其上覆地層造成破壞，疏干部分裂隙水，局部地 段造成含水層破壞。3）對地下水環境的影響： 煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流， 大量排出地下水， 同時使區域含水層水位下降， 形成大規模地下水降落漏斗。