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1、充分采动区；最大弯曲区； 顶板压缩区；底板压缩区；不均匀隆起区；均匀隆起区,岩层移动和变形分区,1 开采引起的岩层与地表移动,采场覆岩移动的“横三区”与“竖三带”,A-煤壁支撑影响区；B-离层区；C-重新压实区 -垮落带； -断裂带；-弯曲带,垮落带,垮落带 不规则垮落带，呈杂乱堆积。 规则垮落带，岩块堆积排列较整齐 碎胀性：1.3 1.5,体积增大 导水：水、水砂和泥浆容易通过,断裂带,曾称：裂隙带。 断裂带特点： 左右断裂，上下离层 一般导水，又称导水断裂带,厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小,弯曲带,断裂带之上至地表 又称：弯曲下沉带或整体移动
2、带,采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和,特点：保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。 隔水，岩性较软时，隔水性能更好。,不出现三带的可能性,浅部无弯曲下沉带 充填开采无垮落带,三带的空间轮廓形状,（1）0 35 垮落带 开采期间，垮落带的高度基本上是相同 开采完毕，中间较低，两端较高的枕形轮廓 断裂带 两端边界超出，呈马鞍形，最高点位于采空区斜上方。,顶板岩性对两带的影响,顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18 28倍采高 顶板中硬，两带高度达12 18倍采高 顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的9 12倍。,采空区处理方法对两带的影响,全部垮落法：上覆岩层破坏发
3、展最充分，弯曲、离层、断裂、垮落，达到一定高度 充填法：无垮落带，断裂带高度也明显降低 煤柱支撑法：两带高度介于之间,导水断裂带高度计算公式（倾角为035及3654）（单一薄及中厚煤层或厚煤层分层开采）,急斜煤层,h,垮落带及导水断裂带高度(倾角为5590),注： h区段或分段垂高，m；M煤层法线厚度，m。,采动裂隙直接导通含水层突水,广东兴宁大兴煤矿，下层煤开采时，采动裂隙扩展破坏了上层煤开采所留设的防水煤柱，导致特大突水，死亡121人。,含水层,上工作面,下工作面,煤柱,采动裂隙,2 开采引起的地表移动,一、地表移动和破坏的形式 二、地表移动盆地的形成及特征,一、地表移动和破坏的形式,地表
4、移动盆地,地表裂缝及台阶,煤层露头处附近漏斗状塌陷坑,二、地表移动盆地的形成及特征,1、地表移动盆地的形成,H,1,W1,2,W2,3,W3,4,5,W4,W5,2、充分采动与非充分采动,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。 非充分采动地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加 。,非充分采动时的地表移动盆地,临界充分采动时的地表移动盆地,临界开采尺寸 ，1.21.4倍采深,超充分采动时的地表移动盆地,3 建筑物下采煤技术,建筑物下采煤目前主要采用两种措施: 采取井下技术措施减小建筑物所受变形。 采取井上技术措施增大建筑物抗变形能力,一、 减小地表移动变形的技术,部分开采 充填开采
5、 协调开采,（一）、部分开采,条带开采 房柱开采,条带开采,煤层划分为若干条带，各条带相间开采，采出条带采出后，由保留条带支撑上覆岩层重量。 条带采煤法能够有效地减少地表变形，减少地表下沉量可达8090%,主要缺点是采出率低，采出率3060%，巷道掘进多，工作面效率低,条带划分的类型,以条带面推进方向 走向条带 搬家少 稳定性差 倾斜条带 搬家多 稳定性好,条带采煤法的适用条件,地面为密集建筑群、结构复杂的或纪念性的建筑物； 难搬迁的村庄； 铁路桥梁、隧道或铁路干线下； 水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层； 条带采煤法开采的理想地质条件： 煤层埋深小于400500m，单一薄及中厚煤层，厚
6、度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬。,地表要避免出现波浪形下沉盆地 采宽等于或大于三分之一埋深时，地表就要出现波浪形的下沉盆地。,采出条带宽度b,b应等于或小于（1/101/4）H,我国已有的采出条带宽度多在1050m,采出条带宽度b,取决于保留条带的宽度和采出率,C=Constant ，b a 当采出率恒定时，采出煤柱宽度增加时，保留条带宽度也增加，煤柱稳定性也增加。,地表水体：积聚在江、海、河、湖、水库、沼泽、水渠、坑、塘和塌陷区中的水 地下水体 ：积聚在岩石和松散层空隙中的水 松散层水体 第四纪和第三纪松散层中的含水 基岩含水层水体 砂岩、砾岩、砂砾岩及石灰岩岩溶含水层水体 采空区积水 孔
7、隙水、裂隙水及岩溶水,一、水体的类型,4 水体下采煤,隔水层导水性能很差的岩层 导水层 含水层 隔水性和导水性能取决于颗粒大小和矿物成份（主要取决于粘土的含量）,颗粒愈细，隔水性能愈好粉土 0.005mm砂 0.052mm砾 2mm,二、煤岩的隔水和导水性能,煤岩的隔水和导水性能,隔水性 粘土的含量（%） 良好 30 弱 1130 差 10,砂砾 含水且导水，导水性能好 节理裂隙 含水且导水 断层、陷落柱 导水或不导水 垮落带、裂隙带 导水 煤 开采前为隔水层，开采后不易风化、泥化 ， 是导水层或弱导水层,煤岩的隔水和导水性能,四、水体下采煤的理论依据,1、“三带”理论 对于地面水体、松散层底
8、部和基岩中的强、中含水层水体、要求保护的水源等水体，不容许导水断裂带波及； 对于松散层底部的弱含水层水体，允许导水断裂带波及； 对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的含水层，允许导水断裂带进入，同时允许垮落带波及。,水体下采煤的理论依据,2、隔水层理论 水体底面与煤层之间应有相应厚度的隔水层，才能实现水体下安全采煤。 一定厚度的泥岩和粘土层是水体下安全采煤的良好隔水层。,五、水体下的采煤方式,1、顶水采煤 对水体不处理，直接在水体下方采煤，水体与煤层之间保留一定厚度或垂高的安全煤岩柱。 顶水采煤适应条件：水量大、补给充足、水体距开采煤层较远,2、疏水采煤,利用排水系统，开掘疏水巷道或钻孔，疏
9、降上部水体，再在水体下方采煤。 先疏水后采煤 水量有限可以预先疏 干 小窑积水、采空区积水 边疏水边采煤 水量不太大，而水体的 分布范围很大,3、顶疏结合采煤,受多种水体或多层含水层水体威胁 间距大于导水断裂带高度的水体，顶水采煤； 间距在垮落带和导水断裂带范围内的水体，疏水采煤。 顶水和疏水取决于水体与煤层的间距和水体的类型,单纯的地表水（河流、水库、湖泊）难疏干，顶水采煤，留防隔水煤岩柱。 单纯的松散含水层水体 冲积层中的水 一般顶水采煤，留防隔水煤岩柱 冲积层厚度愈大，水源补给愈丰富，离煤层愈近，威胁愈大。,砂层 砂砾,水体下采煤,单纯的基岩含水层水体 砂岩水 孔隙水 砾岩水 裂隙水 石
10、灰岩水 岩溶水 对水体的处理取决于煤层至水体的距离， 高于断裂带时，顶水采煤； 低于断裂隙带，疏水采煤。,水体下采煤,地表水+松散含水层水 松散含水层水+基岩水 地表水+松散含水层水+基岩水 采煤方法由具体情况而定 隔水层的厚度 隔水层的性能 水体至煤层的距离 采厚 水量大小 水源,水体下采煤,4、堵截水源与疏水结合采煤,采用粘结性材料注入含水层的孔洞中，形成地下挡水帷幕，切断水的补给通道，然后疏水采煤。 条件：含水层厚度较小、补给通道集中、水文地质条件清楚，具备可靠隔水边界,六、水体下采煤的特点,主要考虑煤层与水体之间有无隔水层，开采后隔水层能否破坏，开采引起的上覆岩层裂隙是否波及水体 水体下采煤的保护对象是矿井本身，为保护矿井本身必须保护水体下方的岩层 水体下采煤的主要对策是隔离和疏降,二、安全煤岩柱的留设方法,留设安全煤岩柱的实质是确定开采上限，保证断裂带或垮落带不波及水体 1、防水安全煤岩柱 目的：不允许导水断裂带波及到水体 结果：避免上覆水体涌入井下，并要使矿井涌水量不明显增加。,地表有松散覆盖层 时的防水安全煤岩柱留设,HshHd+Hb,基岩风化带也含水时的防水安全煤岩柱,HshHd+Hb+Hfe,
