开采损害学复习总结.docx

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开采损害学复习总结

开采损害学复习总结

一、什么是“三带”和“五区”？

答：

“三带”是指：

1、跨落带；

2、裂隙带；

3、弯曲下沉带。

“五区”是指：

1、垂直下移区；

2、垂直上移区；

3、垂直与水平移动区；

4、地板下移区；

5、开采支点压力区。

二、覆岩移动破坏形式？

答：

1、弯曲；

2、跨落；

3、煤的挤出（片帮）；

4、岩石沿层面滑移；

5、跨落岩石的下滑（或滚动）；

6、地板岩层隆起。

三、什么是主断面？

地表的“三区”是什么？

地表下沉的角值？

答：

所谓主断面是指与开采边界方向垂直，并通过地表最大下沉值的垂直剖面；地表的“三区”是指：

1、中性区；

2、压缩区；

3、拉伸区。

地表下沉角值：

1、边界角（下沉影响范围及边界）；

2、移动角（临界变形点和采空区边界点的连线与水平线的夹角）；

3、裂缝角（最外侧的裂缝位置和采空区边界点的连线与水平线的夹角）；

4、最大下沉角（采空区的中点与地表下沉盆地平底的中点的连线与水平线在矿层下山方向的夹角）。

四、什么是启动距？

答：

地下开采达到一定范围之后，岩层移动开始波及地表，通常将地表开始移动时工作面的推进距离。

启动距通常约为平均采深的1/4-1/2。

五、什么是地表移动时间？

答：

从地表开始移动（下沉量Wb>=10mm）到地表移动停止（连续6个月内地表下沉量Wb<=30mm）的持续时间。

六、影响地表移动和变形的地质和采矿因素？

答：

1、岩石力学性质对覆岩移动破坏的影响；

2、岩石力学性质对开采沉陷分布规律的影响；

3、松散层对地表移动特征的影响；

4、矿层倾角的影响；

5、采深与采高的影响；

6、开采范围大小的影响；

7、开采方法与顶板管理方法的影响；

8、开采速度的影响；

9、重复采动的影响。

七、地表移动变形理论？

答：

1、影响函数方法；

2、理论模型方法；

3、经验方法。

八、什么是下沉系数、拐点偏移距？

答：

下沉系数是在充分采动条件下，由地表出现的的最大下沉值与平均开采深度之比来确定：

拐点偏移距：

1、下沉值为的点；

2、、出现的点。

九、移动变形规律？

答：

1、当覆岩中的关键层位于覆岩的中上部时，关键层的断裂失稳对地表移动变形的变化影响很大；

2、通常开采速度越快，地表的移动变形越小；

3、当开采速度小于2m/d-3m/d时，开采期间的短期的停滞对地表保护物影响不大；

4、采动地表动态变形与采深采高比H/m有关。

、条带开采设计原则？

答：

1、保留条带的宽高比不小于2（充填条带）或不小于5（跨落条带）；

2、保留条带要有足够的强度和长期的稳定性；

3、条带开采的宽度一般应小于开采煤层埋藏深度的1/4；

4、在覆岩中存在有控制性关键层条件下，应通过计算确定条带开采宽度，以提高采出率，降低开采成本；

5、当开采近距离煤层群时，开采煤层数目一般不宜超过三层，且保留条带煤柱要上下沿煤层法线对齐；

6、当煤层倾角较大时，应采用倾斜条带开采，以保证条带煤柱的稳定性；

7、在开采深度较大的情况下，应根据地表保护建筑物分布的特点，采用变条带开采、留宽度布置，以提高煤炭采出率，减小开采引起的地表变形破坏。

一、什么是地表移动观测站以及内容测量？

答：

所谓观测站，就是在开采影响范围内的地表、岩层内部或其他研究对象上按一定要求设立的一系列互相联系的观测点。

内容：

课本P81。

二、何为“3S”？

（详细概念）答：

1、GPS（全球定位系统）；

2、RS（遥感）；

3、GIS（地理信息系统）。

三、有限元分析的六个部分？

答：

1、结构的离散化；

2、选择位移模式；

3、分析单元的力学特性；

4、计算等效节点力；

5、集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程；

6、求解未知节点位移和计算单元应力。

四、保护建筑物的开采措施？

答：

1、减沉开采方法：

（1）充填开采法

（2）部分开采方法（3）覆岩离层充填方法

2、协调开采方法：

（1）减小开采边界影响的叠加

（2）多工作面协调开采（3）对称开采方法

3、控制开采方法

（1）限高开采方法

（2）间歇开采方法。

五、变形缓冲沟、变形缝？

答：

变形缓冲沟就是在建筑物周围的地表挖掘一定深度的沟槽；变形缝就是将建筑物从屋顶到基础分成若干个长度较小、刚度较大、自成变形体系的独立单元。

六、保护煤柱的留设方法、级别？

答：

方法：

1、垂直断面法和垂线法；

2、数字标高投影法；

3、临界变形值法。

级别：

课本P185。

。

七、非采矿因素引起的地表移动对建筑物的影响？

答：

课本P134。

八、部分开采适用条件？

答：

课本P141。

九、离层发生的阶段？

答：

课本P1

41、二、水的分类以及安全开采？

答：

课本P164。

二

一、计算题：

半无限开采主断面内任意点移动变形预计公式？

课本P36。

二

二、论述题：

开采对建筑物、铁路、公路的损害？

课本P154。

一、名词解释（每词2分，共20分）半无限开采：

是指沿工作面推进方向在x区间[+，0]已被可开采，而沿垂直工作面推进方向的开采尺寸足够大，使之达到充分采动。

主要影响半径：

半无限开采主要的地表移动和变形均发生在～的范围之内，称为主要影响半径。

充分采动：

是指地下煤层采出后，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。

移动角：

在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上，临界变形点和采空区边界点的连线与水平变形在采空区外侧的夹角称为移动角。

协调开采：

是根据开采引起地表移动变形分布规律，通过合理的开采布局、开采顺序、方向、时间等方法，减缓开采地表变形值。

裂隙带：

是指位于冒落带之上，具有与采空区相通的导水裂隙，但连续性未被破坏的那一部分岩层。

防砂（岩）煤柱：

防止冒落带进入或接近松散层，确保泥砂不溃入井下，但可以允许一部分导水裂隙带进入松散层中弱含水层。

下沉系数：

是指在充分采动条件下，由地表出现最大下沉值与平均开采厚度之比来确定。

水平变形：

是指相邻两点的水平移动差值与两点之间水平距离的比值。

条带开采：

是指将开采的矿层划分成若干条带，开采一条（即采出条带），保留一条（即保留矿柱），用留下不采的矿柱支撑顶板的开采方法。

二、回答问题（每题4分，共20分）下沉盆地拐点偏移距主要与哪些因素有关？

答：

拐点偏移距与开采深度、覆岩岩性和矿层的硬度有关，开采深度越大、覆岩岩性及矿层越坚硬，拐点偏移距越大；反之则越小。

下沉系数与哪些因素有关？

答：

下沉系数与顶板管理方法以及覆岩岩性有关，不同的顶板管理方法，下沉系数不同；覆岩岩性不同，下沉系数也不相同。

离层充填的机理有哪些？

答：

1）注浆的充填作用；2）注浆的支承作用；3）注浆的胶结作用；4）注浆的膨胀作用；5）挤压密实作用。

比较动态地表移动变形与静态地表移动变形，简要说明各自的特点。

答：

对于动态地表移动变形：

1）开采速度越大，地表的动态变形越小。

2）当开采速度小于每天3m时，地表的动态变形一般为静态的80%左右；当开采速度大于10m/d时，地表的动态变形值可减小50%左右。

3）采动地表动态变形与采深采高比（H/m）有关，当采深采高比较小时，反映在地表的变化比较明显，反之不是很明显。

对于静态地表移动变形：

是指连续六个月内地表下沉量30mm，此时，地表的移动变形值基本上趋于稳定。

影响地表移动变形的主要地质采矿因素有那些？

答：

1）岩石力学性质对覆岩移动破坏的影响；2）岩石力学性质对开采沉陷分布规律的影响；3）松散层对地表移动变形特征的影响；4）矿层倾角的影响；5）采深与采高的影响；6）开采范围大小的影响；7）开采方法及顶板管理方法的影响；8）开采速度的影响；9）重复采动的影响。

一，名词解释1，跨落带：

跨落带是指岩层母体失去连续性，呈不规则岩块或似层状巨块向采空区垮落的那部分岩层。

2，裂隙带：

是指位于冒落带之上，具有与采空区相通的导水裂隙，但连续性未被破坏的那一部分岩层。

3，弯曲下沉带：

弯曲下沉带又叫整体下沉带，是指裂隙带顶部到地表的那部分岩层。

4，主断面：

是指与开采边界方向垂直，并通过地表最大下沉值的垂直剖面。

5，充分采动：

是指地下煤层采出后，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。

6,移动角：

在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上，临界变形点和采空区边界点的连线与水平变形在采空区外侧的夹角称为移动角。

7，裂缝角：

在达到或接近充分采动的情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界点的连线与水平线在采空区外侧的夹角称为裂缝角。

8，最大下沉角：

在移动盆地的倾斜主断面上，采空区的中点与地表下沉盆地平底的中点的连线与水平线在矿层下山方向的夹角称为最大下沉角。

9，启动距:

地下开采达到一定范围后，岩层移动开始波及地表，通常将开始移动时工作面推进距离称为启动距。

10，半无限开采：

是指沿工作面推进方向在x区间[+，0]已被可开采，而沿垂直工作面推进方向的开采尺寸足够大，使之达到充分采动。

11，下沉系数：

是指在充分采动条件下，由地表出现最大下沉值与平均开采厚度之比来确定。

12，主要影响半径：

半无限开采主要的地表移动和变形均发生在～的范围之内，称为主要影响半径。

13，观测站：

就是在开采影响范围内的地表、岩层内部或其他研究对象上，按一定要求设立一系列互相联系的观测点。

14，“3s”技术：

全球定位系统、遥感、地理信息系统是当代地球科学发展的新技术，因其英文名称中最后一个单词均含有“s”，这三种技术被习惯称之为“3s”技术。

15，减沉开采：

是通过改变采场顶板管理方法控制控制顶板的下沉量，达到减缓地表沉陷量的目的的一种开采方法。

16，协调开采：

是根据开采引起地表移动变形分布规律，通过合理的开采布局、开采顺序、方向、时间等方法，减缓开采地表变形值。

17，防塌煤柱：

是指防砂煤岩柱中的保护层厚度被取消，不仅允许导水裂缝带波及松散层中的弱含水层，而且还允许跨落带接近松散层底部。

18，试探开采：

就是先采远离水体，后采近邻水体下面的矿层；先采隔水层厚，后采隔水层薄的矿层；先采地质条件简单，后采地质条件复杂的矿层；先采较深部，后采较浅部的矿层。

通过先易后难的试探性开采，逐步接近水体。

19，过度开采：

就是指开采的煤炭量大于人类对煤炭的利用量。

二、填空。

1、覆岩移动破坏形式有（弯曲）、（垮落）、（煤的挤出又称偏帮）、（岩石沿层面滑移）、（垮落岩石的下滑）、（底板岩层隆起）。

2、开采沉陷损害预计理论有（影响函数方法）、（理论模型方法）、（经验方法）。

3、地表移动观测站的观测工作分为（连接测量）、（全面观测）、（单独进行的水准测量）、（地表破坏的测定和编录）。

4、在使用概率积分法预计地表移动变形中，需要确定的参数有（下沉系数）、（主要影响角正切tan）、（拐点偏移距d）、（水平移动系数b）。

5、覆岩按移动状态分为（垂直下移区）、（垂直上移区）、（垂直与水平移动区）、（底板下移区）、（开采支撑压力区）。

6、建筑物周围设置的缓冲沟沟深应超过基础底面深（200mm2m）、7、常用的协调开采方法有（减小开采边界影响的叠加）、（多工作面协调开采）、（对称开采方法）。

8、安全煤岩柱按功能分为（安全防水煤岩柱）、（安全防砂煤岩柱）、（安全防塌煤岩柱）。

9、一般来说，对于缓倾斜、倾斜煤层的安全煤岩柱中的保护层厚度可取（2m24m）、

10、

三、解答题。

1、下沉盆地拐点偏移距主要与哪些因素有关？

答：

拐点偏移距与开采深度、覆岩岩性和矿层的硬度有关，开采深度越大、覆岩岩性及矿层越坚硬，拐点偏移距越大；反之则越小。

2、比较动态地表移动变形与静态地表移动变形，简要说明各自的特点。

答：

对于动态地表移动变形：

1）开采速度越大，地表的动态变形越小。

2）当开采速度小于每天3m时，地表的动态变形一般为静态的80%左右；当开采速度大于10m/d时，地表的动态变形值可减小50%左右。

3）采动地表动态变形与采深采高比（H/m）有关，当采深采高比较小时，反映在地表的变化比较明显，反之不是很明显。

对于静态地表移动变形：

是指连续六个月内地表下沉量30mm，此时，地表的移动变形值基本上趋于稳定。

3、离层充填的机理有哪些？

答：

1）注浆的充填作用；2）注浆的支承作用；3）注浆的胶结作用；4）注浆的膨胀作用；5）挤压密实作用。

4、离层的三个准则？

答：

第一准则剪应力准则；第二准则挠度准则；第三准则张应力准则。

5、保护建筑物的开采措施？

答：

1、减沉开采方法：

（1）充填开采法

（2）部分开采方法（3）覆岩离层充填方法

2、协调开采方法：

（1）减小开采边界影响的叠加

（2）多工作面协调开采（3）对称开采方法

3、控制开采方法

（1）限高开采方法

（2）间歇开采方法。

6、影响地表移动变形的主要地质采矿因素有哪些?

答：

①岩石力学性质对覆岩移动破坏的影响；②岩石力学性质对开采沉陷分布规律的影响；③松散层对地表移动变形特征的影响④矿层倾角的影响；⑤采深与采高的影响；⑥开采范围大小的影响；⑦开采方法及顶板管理方法的影响；⑧开采速度的影响；⑨重复采动的影响。

7、水体下安全开采的基本要求？

答：

①防止上覆水体和泥砂溃入井下，保证在不过多增加排水费用的前提条件下，尽量不恶化劳动条件，不出现淹井等事故；②要在安全生产的同时，尽可能多的回收矿产资源；③有些情况下，还要有效的保护地面水体以及河西湖滨的水工建筑。

8、非采矿因素引起的地表移动对建筑物的影响？

答：

⑴自然因素引起的建筑物损坏：

①与温度有关的基土的物理性能变化；②地壳运动；③山体滑移；④湿陷性黄土的湿陷作用。

⑵认为因素引起的建筑物破坏：

①地基或基础质量不好；②建筑物结构设计有缺陷；③建筑材料质量差或建筑工程质量低。

9、地表移动观测站设计说明书的内容？

答：

①建立观测站的目的和任务；②设站地区的地形、地物及地质采矿条件；③观测站设计时所用的开采沉陷参数；④确定观测线的位置及长度、测点及控制点的数目、位置及编号；⑤工作测点和控制点的构造及其埋设方法；⑥观测内容及所用仪器，与矿区控制网的连接方法，精度要求，连测的起始数据，定期观测的时间、方法及精度要求，有关地表采动影响的测定和编录方法；⑦经费估算，包括观测站所需的材料、购地、人工等费用的预算；⑧观测成果的整理方法与分析步骤，所要获得的成果。

10、观测站设计原则有哪些？

答：

①观测线应设在地表移动盆地的主断面上；②设站地区在观测期间不受邻近采动的影响；③观测线的长度要大于地表移动盆地的范围；④测点的密度应与采深和设站的目的相适应；⑤测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固，在冻土地区，控制点底面应在冻土线0、5m以下。

11、部分开采的适用条件？

答：

①地面建筑物分密集、结构复杂的建筑物、有纪念性建筑物、铁路隧道等，由于技术和经济上的原因不适于采取建筑物加固或充填措施；②地面排水困难；③矿层埋深在400m20m的独立单元；②在平面形状复杂的建筑物的转折部位设置变形缝；③在高度差异或荷载差异位置设置变形缝；④建筑物（包括基础）类型不同的位置设置变形缝；⑤地基强度有明显差异的位置设置变形缝；⑥局部地下室的边缘设置变形缝；⑦分期建造的房屋交界处设置变形缝。

13、铁路下开采的维护措施？

答：

①在高陡边坡条件下可能引发滑坡时，开采前必须进行护坡处理；②因水平拉伸、压缩引起两条轨道距发生变化，或纵向挤压引起轨道隆起悬空，或引起轨道线路一些构件的损坏时，必须随时进行调整；③路基下陷引起线路坡度变化过大（Ⅰ级铁路坡度大于6%；Ⅱ级铁路坡度大于12%；Ⅲ级铁路坡度大于15%）时，必须进行路基护坡及垫高处理；④当两条轨道的高差超过40mm，或曲线的外轨比内轨高度高出125mm时，必须进行调整处理。

14水体下开采留设安全煤柱的基本步骤？

答：

（1）对松散层和基岩中的含水情况、水力联系、补给关系等水文地质条件进行分析，根据各岩（土）层的岩性情况、力学结构、层位结构，确定上覆岩层的基本类型。

（2）根据煤层地质开采条件，选择开采方法、顶板管理方法、采区巷道布置与开采顺序等，并计算煤层开采后跨落带和导水裂隙带的最大高度及保护层的厚度。

（3）在标准剖面上，分别按井田、采区、煤层或煤层组，根据一般的或最不利的水文地质条件和计算安全煤柱高度，用作图法确定开采上限的位置和高度。

（4）进行试采并观测两带高度。

15条带开采设计的原则?

答：

（1）保留条带的高度比不小于2（充填条采）或不小于5（垮落条采）。

（2）保留条带要有足够的强度和长期的稳定性。

（3）条带开采的宽度一般小于开采煤层埋藏深度的1/

4、（4）在覆岩中存在有控制性的关键层条件下，应通过计算确定条带开宽度，以提高采出率降低开采成本。

（5）当开采近距离煤层群时，开采煤层数目一般不宜超过三层，且保留条带煤柱要上下沿煤层法线对齐。

（6）当煤层倾角较大时，应采用倾斜条带开采，以保证条带煤柱的稳定性。

（7）在开采深度大的条件下，应根据地表保护建筑物的分布特点，采用边条带采，留宽度布置，以提高煤炭采出率，减小开采引起的地表变形破坏。

16、简述有限元的基本思想？

答：

、结构的离散化；

2、选择位移模式；

3、分析单元的力学特性；

4、计算等效节点力；

5、集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程；

6、求解未知节点位移和计算单元应力。

17、日常观测工作包括哪些？

答：

记录及描述地表出现的裂缝、塌陷的形态和时间、记载每次观测时的相应工作面的位置、实际采出厚度、工作面推进速度、顶板陷落情况、破层产状、地质构造、水文条件等。