件下开采程度及地表下沉模式的研究

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件下开采程度及地表下沉模式的研究

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厚松散层条件下开采程度及地表下沉模式的研究

王金庄,常占强,陈勇

(中国矿业大学(北京校区),北京’!!!($)

摘要:以岩体力学为工具,以实测资料为依托,对厚松散层条件下采动过程中岩层破坏及地表下沉过程进行了分析,进而对开采程度及地表下沉模式进行了研究,发现了两者之间的对应关系以及弯曲型、断裂型和充分型下沉模式的不同形成机理及表现形式)在此基础上,给出了断裂临界开采宽度和充分临界开采宽度的计算公式)

关键词:厚松散层;开采程度;下沉模式;断裂临界开采宽度;充分临界开采宽度

中图分类号:*+$"#,-文献标识码:.

在厚松散层条件下开采,如何准确地确定开采程度和地表下沉模式对地表移动预计中选择合适的模型

[’]及参数非常关键)但国内外对此问题研究甚少,笔者以具有厚松散层的邢台矿区实测资料为依托,对厚

松散层条件下开采,确定开采程度、地表下沉模式的方法进行了研究)

!开采程度与地表下沉模式的关系

一般而言,开采程度是地表下沉模式的主要影响因素,但并不意味着每一种采动程度对应一种地表下沉模式)通过对邢台矿区实测资料的分析,笔者发现,厚松散层条件下非充分采动程度有两种不同的下沉

[",$]模式:弯曲型和断裂型)在这两种模式下,地表下沉的形成机理和表现形式截然不同)充分采动和超

充分采动分别对应于充分型下沉模式和超充分型下沉模式,采动程度与地表下沉模式对应关系为

非充分采动弯曲型下沉模式

断裂型下沉模式采动程度 充分采动!充分型下沉模式 超充分采动超充分型下沉模式

以下对弯曲型和断裂型两种下沉模式的形成机理及其特点进行分析,并推导出断裂临界开采宽度和充分临界开采宽度的计算公式)

!"!弯曲下沉模式的形成及其特点

采空区上覆岩层按物理力学性质可分为坚硬岩层和软弱岩层,文献[",$]将坚硬岩层称为控制层,而将软弱岩层称为依附层)控制层在采动过程中对采空区上部岩层的移动破坏起着控制作用,因而对地表下沉状态和模式起着关键作用;软弱层则基本随其下部的基岩控制层而下沉垮落,对地表下沉模式的影响较小)采空区达到一定尺寸后,最下部的基岩控制层首先发生弯曲变形,当采空区尺寸超过某一极限值后,该基岩控制层发生断裂,进而垮落)随后岩层和松散层的载荷作用在上一层基岩控制层上)随着采空区尺寸的增加,重复以上过程,自下而上的各基岩控制层不断弯曲、断裂垮落,直到基岩最上部的控制层处于弹塑性状态而不发生断裂)它支撑着其上部的软弱岩层和松散层,而与下部垮落和弯曲的岩体产生离层)此时,地表下沉为弯曲型下沉,下沉值是最上部控制层在其上部软弱岩层和松散层载荷作用下所产

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