开采沉陷第二讲ppt课件.ppt

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1、 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能开采沉陷学开采沉陷学第二讲第二讲主讲：蔡来良主讲：蔡来良Email：河南理工大学 测绘与国土信息工程学院 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能1.2 盆地

2、内的地表变形分析盆地内的地表变形分析（1）盆地内地表点的移动分析）盆地内地表点的移动分析（2）盆地的边界及角量参数）盆地的边界及角量参数 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析一个点的移动分析一个点的移动分析 地地下下开开采采引引起起的的岩岩层层及及地地表表移移动动过过程程是是一一个个复复杂杂的的时时间间空空间间过过程程。实实测测资资料料表表明明，地地

3、表表点点的的移移动动轨轨迹迹取取决决于于地地表表点点在在时时间间空空间间上上与与工工作作面面的的相相对对位位置置关关系。系。一一般般情情况况下下，处处于于弯弯曲曲带带上上部部的的地地表表点点的的移移动动向向量量，从从其其起起止止相相对对位位置置来来看看均均是指向移动盆地中央的。是指向移动盆地中央的。为为简简单单起起见见，一一般般将将三三维维的的空空间间问问题题，分分成成沿沿走走向向和和沿沿倾倾向向断断面面的的两两个个平平面面问问题。题。描描述述地地表表移移动动盆盆地地内内移移动动和和变变形形的的指指标标是是：下下沉沉、倾倾斜斜、曲曲率率、水水平平移移动动、水水平变形平变形、扭曲和剪切变形（剪应

4、变）、扭曲和剪切变形（剪应变）河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析一个点的移动分析一个点的移动分析从从移移动动过过程程来来看看，地地表表点点的的三三维维移移动动状状态态可可用用垂垂直直移移动动分分量量和和水水平平移移动动分分量量来来描描述述。垂垂直直移移动动称称为为下下沉沉，水平移动分量称为水平移动，可分解为沿断面方向和垂直断面方向的水平移动。水平移

5、动分量称为水平移动，可分解为沿断面方向和垂直断面方向的水平移动。为简单起见，一般将三维的空间问题，分成沿走向和沿倾向断面的两个平面问题。为简单起见，一般将三维的空间问题，分成沿走向和沿倾向断面的两个平面问题。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析移动盆地主断面内的地表移动和变形分析移动盆地主断面内的地表移动和变形分析 研研究究地地表表移移动动和和变变形

6、形，一一般般采采用用设设点点观观测测，测测量量各各点点的的高高程程和和测测点点间间距距（或或三三维维坐坐标标），并并将将这这些些资资料料展展绘绘在在主主断断面面上上，得得到到各各点点的的移移动动向量，连接各点移动结束的位置，便得到地表移动和变形的分布状态。向量，连接各点移动结束的位置，便得到地表移动和变形的分布状态。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分

7、析下沉下沉(subsidence)W：,mm 式中式中Ho、Hm分别为地表某点在首次和分别为地表某点在首次和m次观测时的高程；次观测时的高程；计算结果为正值，表示点位下沉，为负值表示点位上升。计算结果为正值，表示点位下沉，为负值表示点位上升。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析水平移动水平移动(displacement)U：,mm 式中式中Lm、Lo

8、分别为地表某点在首次和分别为地表某点在首次和m次观测时到控制点的距离。次观测时到控制点的距离。正正值值表表示示点点向向上上山山方方向向移移动动，负负值值表表示示向向下下山山方方向向移移动动；起起算算控控制制点点一一般般选选取取下下山山方方向向的控制点作为起始点。的控制点作为起始点。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能倾倾斜斜变变形形(tilt)i：反反映映盆盆地地沿沿某某一一方方向向的的坡坡度

9、度，为为相相邻邻点点不不均均衡衡下下沉量与其点间距之比。沉量与其点间距之比。mm/m 其几何意义为相邻点间的平均斜率。其几何意义为相邻点间的平均斜率。符号：在倾斜断面上，指向上山方符号：在倾斜断面上，指向上山方 向为正，指向下山方向为负；向为正，指向下山方向为负；在走向断面上（平面图倾斜方向指向在走向断面上（平面图倾斜方向指向 下方），指向右侧为正，下方），指向右侧为正，指向左侧为负。指向左侧为负。盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教

10、育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析曲曲率率变变形形(curvature)K：反反映映观观测测线线断断面面上上的的弯弯曲曲程程度度，为相邻两线段的倾斜差与两线段中点间的水平距离之比。为相邻两线段的倾斜差与两线段中点间的水平距离之比。mm/m2 符号：地表下沉曲线上凸为正，下凹为负。符号：地表下沉曲线上凸为正，下凹为负。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,

11、充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析水水平平变变形形(horizontal strain)：反反映映相相邻邻两两测测点点间间单单位位长长度度的的水水平平移移动动差差值值，为为相相邻邻两两点点的的水水平平移移动动差差值值与与两两点点间间水平距离的比值。水平距离的比值。mm/m 符号：符号：正值表示拉伸变形，正值表示拉伸变形，负值表示压缩变形。负值表示压缩变形。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大

12、会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能盆地内地表点的移动分析盆地内地表点的移动分析一句话小结：一句话小结：不不均均匀匀下下沉沉引引起起倾倾斜斜，不不均均匀匀倾倾斜斜引引起起曲曲率率，不不均均匀水平移动引起水平变形。匀水平移动引起水平变形。地地下下开开采采引引起起的的地地表表移移动动和和变变形形，对对位位于于影影响响范范围围内内的的建建、构构筑筑物物将将产产生生影影响响。这这些些影影响响一一般般是是由由地地表表通通过过建建筑筑物物基基础础传传到到建建筑筑体体而而使使建建筑筑物物产产生生移移动动和和变变形形。建建筑筑物物受受采采动动影影响响是是一一个个复复杂杂的的空空间间

13、和和实实间间过过程程，在在后后面面的的“建建筑筑物物下下采采煤煤”一章中将作重点分析。一章中将作重点分析。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能地表移动边界划分地表移动边界划分1、移移动动盆盆地地的的最最外外边边界界（Outermost boundary）：以以地地表表移移动动和和变变形形都都为为零零的的边边界界点点圈圈定定的的边边界界；考考虑虑到到测测量量误误差差，实际以下沉为实际以下沉为10

14、mm的点为边界点。的点为边界点。2、危危险险移移动动边边界界(Critical boundary)：以以盆盆地地内内地地表表移移动动变变形形对对建建筑筑物物有有无无危危害害而而划划分分的的边边界界。规规程程规规定定，一一般般砖砖石石结结构构建建筑筑物物的的临临界界变变形形值值取取为为：i=3mm/m,K=0.2mm/m2,=2mm/m。3、裂裂缝缝边边界界(Fracture boundary)：根根据据移移动动盆盆地地内内最最外外侧侧的裂缝圈定的边界。的裂缝圈定的边界。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和

15、党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能圈定边界的角值参数圈定边界的角值参数1、边界角边界角(Limit angle)：在在充充分分采采动动或或接接近近充充分分采采动动的的条条件件下下，地地表表移移动动盆盆地地主主断断面面上上盆盆地地边边界界点点至至采采空空区区边边界界的的连连线线与与水水平平线线在在煤煤柱柱一一侧侧的夹角称为边界角。的夹角称为边界角。当当有有松松散散层层存存在在时时，应应先先从从盆盆地地边边界界点点用用松松散散层层移移动动角角划划线线和和基基岩岩与与松松散散层层交交接接面面相相交交，此此时时边边界界角角

16、为为此此点点至至采采空空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。按不同断面，边界角分为：走向边界角按不同断面，边界角分为：走向边界角 ，下山边界角，下山边界角 上山边界角上山边界角 ，急倾斜煤层的底板边界角，急倾斜煤层的底板边界角 。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入

17、学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能圈定边界的角值参数圈定边界的角值参数2、移移动动角角(Angle of critical deformation)：在在充充分分采采动动或或接接近近充充分分采采动动的的条条件件下下，地地表表移移动动盆盆地地

18、主主断断面面上上三三个个临临界界变变形形值值中中最最外外边边的的一一个个临临界界变变形形值值点点至至采采空空区区边边界界的的连连线线与与水水平平线线在在煤煤柱柱一一侧侧的的夹夹角角称称为为移移动动角角。当当有有松松散散层层存存在在时时，同同边边界界角角类类似似，应应从从基基岩岩面面算算起。起。按不同断面，边界角分为：走向移动角按不同断面，边界角分为：走向移动角 ，下山移动角，下山移动角 ，上山移，上山移动角动角 ，急倾斜煤层的底板移动角，急倾斜煤层的底板移动角 。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十

19、九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能圈定边界

20、的角值参数圈定边界的角值参数3、裂裂缝缝角角(Angle of break)：在在充充分分采采动动或或接接近近充充分分采采动动的的条条件件下下，地地表表移移动动盆盆地地主主断断面面上上，最最外外侧侧的的地地表表裂裂缝缝至至采采空空区区边边界界的的连连线线与与水水平平线线在在煤煤柱柱一一侧侧的夹角称为裂缝角。的夹角称为裂缝角。按不同断面，裂缝角分为：走向裂缝角按不同断面，裂缝角分为：走向裂缝角 ，下山裂，下山裂缝角缝角 ，上山裂缝角，上山裂缝角 ，急倾斜煤层的底板裂缝，急倾斜煤层的底板裂缝角角 。河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新

21、时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能 河南理工大学河南理工大学为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能充分发挥中小学图书室育人功能圈定边界的角值参数圈定边界的角值参数松散层移动角松散层移动角：松松散散层层移移动动角角不不受受煤煤层层倾倾角角的的影影响响，主主要要取取决决于于松松散层的岩性和赋存状态。一般取散层的岩性和赋存状态。一般取 。