第十四章 地表与岩层移动简介
14-1 地表与岩层移动的几个基本概念
一, 岩层移动的几种形式
由于开采地下矿产资源引起的地表与上覆岩层的岩体
遭到破坏而产生的移动与变形统称为地表与岩层移动 。 地
表与岩层移动的形式主要有以下六种 。
1 弯曲
当地下煤层被采出后, 从其直接顶到地表将沿其层理
的法线方向, 向采空区方向弯曲 。 在整个弯曲过程中, 岩
层整体上保持其连续性和层状结构 。
2 冒落
煤层被采出后, 其上覆岩层最初的弯曲达到一定限度
后, 其直接顶板岩层将与整体分开, 破碎成小的岩块而落
下来充填采空区, 这种移动形式称为冒落 。
3 片帮
煤层采出后, 采空区顶板岩层内出现悬空, 其压力便
转移到煤壁上, 形成增压区, 煤壁在附加载荷的作用下,
一部分被压碎并垮向采空区, 这种现象称为片帮 。
4 岩石沿层面的滑动
当煤层倾斜时, 岩石的自重力方向与岩层的层理面不
垂直, 岩石除产生沿其法向的弯曲外, 还将产生沿层理面
方向的滑动 。 岩层倾角越大, 沿层理面的滑移越明显 。
5 垮落岩石的下滑
6 底板岩层的隆起 (又称底鼓 )
如果煤层底板岩石很软且倾角较大, 在煤层采出后,
底板在垂直方向减压, 水平方向受压, 造成底板向采空区
方向隆起的现象, 称为底鼓 。
二, 移动稳定后采动岩层内的三带
煤层采出后, 所产生的地表与岩层移动过程较为复杂,
为了满足采矿工程的需要, 将移动稳定后的采动岩层按其
破坏程度不同, 分为三个不同的开采影响带, 即冒落带,
断裂带和弯曲带 。
1 冒落带
冒落带是指采用全部垮落法管理顶板时, 回采工作面
放顶后引起煤层直接顶板产生破坏的范围 。 其特点是顶板
岩石发生破碎, 而且越是靠近煤层的岩石破坏愈严重 。 冒
落带的高度主要取决于采出煤层的厚度和上覆岩石的碎胀
系数, 一般为采出煤层厚度的 3-5倍 。
2 断裂带
在采空区上覆岩层中产生裂缝, 离层和断裂, 但仍保
持层状结构的那部分岩层称为断裂带 。 断裂带位于冒落带
和弯曲带之间 。 断裂带内岩层不仅发生垂直于层理面的裂
缝或断裂, 而且产生顺层理面的离层裂缝 。
3 弯曲带
断裂带之上直至地表都属于弯曲带 。 在弯曲带内, 岩
层在自重力作用下产生沿层面法线方向的弯曲, 但仍保持
其原有的层状结构；岩层的移动是连续而有规律的 。 弯曲
带的高度主要受开采深度的影响, 当采深很大时, 弯曲带
的高度将很大, 但地表的移动和变形相对较平缓 。
三, 地表移动盆地
当开采影响波及到地表之后, 受采动影响的地表从原
有标高向下沉降, 从而在采空区上方形成一个比采空区面
积大得多的沉陷区域, 这种地表沉陷区域称为地表移动盆
地 。 地表移动盆地是在工作面的推进过程中逐步形成的,
地表移动盆地的大小和形状主要与煤层倾角, 采空区的大
小和采深是否达到充分采动有关 。
所谓充分采动是指地
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 。 一般情况
下, 当采空区的长度和宽
度均达到或超过采深的
1.2-1.4倍时, 地表可达
到充分采动 。
凡是采空区的尺寸没
有达到充分采动的临界值,
地表下沉也未达到该地质
采矿条件下应有的最大下
沉值时, 这种采动称为非
充分采动 。
四, 移动盆地的主断面
通常情况下, 通过采空区中心与煤层走向平行或垂
直的断面上的地表移动值最大, 我们将该断面称为移动
盆地的主断面 。 在主断面上不仅移动量最大, 而且地表
移动盆地的范围也是最大的 。
主断面的位置一般在采空区中间, 但与采动情况和
煤层倾角有关 。 在非充分采动情况下, 通过采空区中心
所作的平行于煤层倾向的垂直断面, 即为移动盆地的倾
斜主断面 。 走向主断面的位置则需要通过倾斜主断面上
的最大下沉点, 按最大移动角 θ 确定 (所谓最大下沉角
是指采空区的中点和地表移动盆地的最大下沉点的连线,
与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角 )。
五, 地表移动和变形对建筑物的影响
1 地表下沉和水平移动对建筑物的影响
地表大面积的均匀下沉和水平移动, 只会引起建筑物
整体的移动, 不会导致建筑物的破坏 。 但当移动值很大,
地下水位很浅时, 地表移动盆地积水, 不仅会使建筑物淹
没在水中, 而且易使地基强度降低, 严重时可造成建筑物
的倒塌 。 非均匀的下沉和水平移动对建筑物和交通线路等
都有严重的不利影响 。
2 地表倾斜对建筑物的影响
移动盆地内非均匀的下沉引起的地表倾斜, 将使位于
其范围内的建筑物重心发生偏斜, 特别是对于底面积小,
高度大的建筑物 (如水塔, 烟囱和高压电线铁塔等 )影响更
大, 严重时可导致建筑物发生折断或倾倒 。
此外, 地表的倾斜还会引起公路, 铁路和管道等坡度
的变化以及机械设备的倾斜, 从而影响它们的正常工作状
态, 因此必须及时进行修复 。
3 地表曲率变形对建筑物的影响
曲率变形是反映地表弯曲程度的指标, 分正曲率 (地
表上凸 )和负曲率 (地表下凹 )两种 。 负曲率变形使建筑物
中间受力小, 两端受力大, 乃至中央部分处于悬空状态,
使建筑物产生八字形的裂缝 。
4 地表水平变形对建筑物的影响
水平变形也分为正负两种：正值表示拉伸变形；负值
表示压缩变形 。 水平变形是引起建筑物破坏的重要因素,
尤其是拉伸变形 。
六, 地表移动盆地的边界角, 移动角和裂缝角
在地表移动盆地内不同区域移动和变形的程度不同,
人们根据地表移动和变形的程度和实际需要, 将移动盆地
划分为三个边界 。
1 移动盆地的最外边界
以地表移动和变形都为零的点圈出的边界, 称为移动
盆地的最新边界 。 实际工作中是以下沉 10 mm的点圈定边
界 。
在移动盆地主断面上盆地的边界点 (或松散岩层与岩
层交面上的边界点 )和采空区边界的连线与水平线在煤柱
一侧的夹角, 称为边界角 。 边界角分为走向边界角 (δ ０ ）
下山边界角 (β ０ ） 和上山边界角 (γ ０ ),以及急倾斜煤
层底板边界角 (λ ０ ）
2 危险移动边界
危险移动边界是以地表移动与变形对建筑物有无危害
而划分的边界 。 由于不同建筑物所承受最大变形的能力不
同, 我国现采用的是以砖木结构的建筑物能承受的最大变
形值来作为确定危险边界的标准, 地表移动盆地主断面上
地表危险移动边界点 (有松散层时, 则为松散层与基岩交
面上的危险边界点 )和采空区边界的连线与水平线在煤柱
一侧的夹角, 称为移动角 。 移动角也分为走向移动角, 下
山移动角, 上山移动角和急倾斜煤层的底板移动角, 分别
以 δ, β, γ 和 λ 表示 。 松散岩层的移动角以 φ 表示 。
3 移动盆地的裂缝边界
裂缝边界是根据移动盆地内最外侧的裂缝圈定的边界 。
在主断面上移动盆地最外侧的地表裂缝和采空区边界的连
线与水平线在煤柱一侧的夹角, 称为裂缝角 。 裂缝角也分
为走向裂缝角, 下山裂缝角, 上山裂缝角和急倾斜煤层的
底板裂缝角, 分别以 δ ″, β ″, γ ″ 和 λ ″ 表示 。
14-2 地表移动的观测
研究地表与岩层移动的方法主要有实地观测法, 理论
研究法和相似材料模型法 。 目前最主要的方法仍是实地观
测法 。
一, 地表移动观测站的设计
1 需要收集的资料
2 观测站的设计方法
(1) 倾斜观测线位置及其长度的确定
倾斜观测线一般设置在移动盆地的倾斜主断面上
倾斜观测线的长度, 应保证线的两端在不受开采影响
的范围内 。 倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主
断面上确定的 。
lＡＢ ＝２ h cot φ +(Ｈ １ － h)cot（ β － Δβ） ＋ （ Ｈ ２ － h) cot（ γ －
Δγ） ＋Ｌ cosα
(2) 走向观测线位置及其长度的确定
走向观测线应设置在移动盆地的走向主断面上 。 走向
观测线的位置是在倾斜主断面上确定的, 从采空区中心按
最大下沉角 θ 划线与地面相交于 O点, 通过 O点作垂直于煤
层倾向的垂直断面即为移动盆地的走向主断面, 因此, 该
断面与地面的交线即为走向观测线的位置 。 走向观测线的
长度是在走向主断面上确定的 。
(3) 测点数目及其密度
每条观测线两端都应设置观测站控制点, 且每端不得
少于两个；如因条件限制, 也可只在观测线的一端设置控
制点, 但不得少于 3个 。 相邻控制点的间距不得小于 45
m 。 控制点应布设在观测线的工作长度之外, 且不应受
相邻采区或工作面开采的影响 。 每条观测线的工作长度之
内应布设观测点, 观测点的密度主要取决于开采深度 。
二, 地表移动观测站的设置和观测
观测站的设置就是将设计好的观测点标定到实地上去 。
标定方法是, 首先利用矿区控制点标定出观测站的控制点,
再根据观测站控制点标定出观测点和另一观测线与该观测
线的交点, 然后再在交点上安置仪器标定另一观测线上的
控制点和观测点 。
地表移动观测站观测工作的基本内容是：在采动过程
中, 定期, 重复测定观测线上各测点在不同时期内空间位
置的变化情况 。 具体可分为观测站的连接测量, 全面观测,
单独进行的水准测量, 地表破坏的测定和编录 。
1 连接测量
根据矿区控制网测定出某个测站控制点的平面位置和
高程, 再根据该控制点来测定其他观测点和控制点的位置,
以便确定观测线与回采工作面间的相互位置关系 。
2 全面观测
包括采动前的全面观测和采动后的全面观测 。 在连接
测量之后, 设站地区未受采动影响之前, 应对工作测点进
行两次全面观测, 以确定工作测点在地表移动前的位置 。
当地表下沉达到 50 100 mm时, 应进行采动后的第一次全
面观测；在地表受采动影响稳定后, 需进行最后一次全面
观测, 以确定移动稳定后各工作测点的空间位置 。 在地表
移动的活跃期进行不少于四次的全面观测, 并适当加密水
准测量 。
全面观测的内容主要包括测定各工作测点的高程, 丈
量两相邻工作测点间的距离和测量各测点偏离观测线方向
的距离 (又称支距 )。
3 日常观测工作
日常观测工作是指在地表移动的初始期和衰退期之间
适当增加的水准测量工作 。 测量时可采用单程附合水准路
线或往返支水准路线, 按四等水准测量的要求进行 。
还应测量地表产生裂缝的位置和塌陷要素, 注明发现
日期；在每次观测时, 还应实测回采工作面的位置, 煤层
厚度, 采高, 并记录采矿, 地质和水文地质情况 。
三, 地表移动观测站观测成果的整理与分析
包括计算和绘图两部分 。
1 观测成果的计算
根据外业成果首先计算出各观测点的高程及相邻点间
的水平距离在观测线方向上的投影长度, 然后再按测线计
算各种移动与变形值 。
(1) 观测点高程的计算
观测点高程的计算首先应根据水准测量成果进行平差,
然后再按一般水准路线的计算方法计算出各观测点的高程 。
(2) 计算各相邻测点沿观测线方向的距离
(3) 计算各种移动和变形值
① 计算下沉值 W
② 计算相邻两点间的倾斜 i
③ 计算曲率 K
④ 计算水平移动 U
⑤ 计算水平变形 ε
⑥ 计算下沉速率 v
2 观测成果图的绘制
绘制移动和变形曲线图时, 水平比例尺一般与观测站
平面图一致, 竖直比例尺的选取应以绘制的曲线能够清楚
反映出移动和变形的分布规律为原则 。 曲线图和观测线的
断面图应绘制在一起, 以便于分析各种地质采矿条件对移
动和变形分布形态的影响 。
14-3 保护煤柱的留设
保护煤柱是指了为保护煤层上方的岩层和地表的保护
对象 (如水体, 建筑物等 )不受开采的影响, 而在井下留设
的不予开采的部分煤层 。
一, 保护煤柱的留设方法
确定保护煤柱边界的方法有垂直剖面法, 垂线法和数
字标高投影法等 。 这里以常用的垂直剖面法为例来介绍留
设保护煤柱的过程 。
1 确定受护边界
保持受护边界线与煤层走向平行或垂直, 因此当受护
边界与煤层走向斜交时应沿受护边界点作与煤层走向平行
或垂直的直线来确定受护边界线 。
2 确定围护带的宽度
在受护对象边界外还应预留出一定的宽度
3 确定保护煤柱的边界
确定出受护范围后, 通过受护范围的中心分别作沿煤
层走向和倾向的垂直剖面；在倾向垂直剖面上, 松散层内
从地面边界点以松散层移动角 φ 向外画两条斜线与基岩面
相交, 再分别从上山和下山方向的交点以下山移动角 β 和
上山移动角 γ 向外作斜线交煤层面于 n′ k′ 点；将 n′ k′
投影到平面图上即得保护煤柱倾向方向的尺寸 NK；在走向
垂直剖面上按同样的方法以 φ 角和走向移动角 δ 分别确定
出走向方向保护煤柱尺寸 BC和 AD；这样 ABCD即为留设
保护煤柱的边界线 。
14-1 地表与岩层移动的几个基本概念
一, 岩层移动的几种形式
由于开采地下矿产资源引起的地表与上覆岩层的岩体
遭到破坏而产生的移动与变形统称为地表与岩层移动 。 地
表与岩层移动的形式主要有以下六种 。
1 弯曲
当地下煤层被采出后, 从其直接顶到地表将沿其层理
的法线方向, 向采空区方向弯曲 。 在整个弯曲过程中, 岩
层整体上保持其连续性和层状结构 。
2 冒落
煤层被采出后, 其上覆岩层最初的弯曲达到一定限度
后, 其直接顶板岩层将与整体分开, 破碎成小的岩块而落
下来充填采空区, 这种移动形式称为冒落 。
3 片帮
煤层采出后, 采空区顶板岩层内出现悬空, 其压力便
转移到煤壁上, 形成增压区, 煤壁在附加载荷的作用下,
一部分被压碎并垮向采空区, 这种现象称为片帮 。
4 岩石沿层面的滑动
当煤层倾斜时, 岩石的自重力方向与岩层的层理面不
垂直, 岩石除产生沿其法向的弯曲外, 还将产生沿层理面
方向的滑动 。 岩层倾角越大, 沿层理面的滑移越明显 。
5 垮落岩石的下滑
6 底板岩层的隆起 (又称底鼓 )
如果煤层底板岩石很软且倾角较大, 在煤层采出后,
底板在垂直方向减压, 水平方向受压, 造成底板向采空区
方向隆起的现象, 称为底鼓 。
二, 移动稳定后采动岩层内的三带
煤层采出后, 所产生的地表与岩层移动过程较为复杂,
为了满足采矿工程的需要, 将移动稳定后的采动岩层按其
破坏程度不同, 分为三个不同的开采影响带, 即冒落带,
断裂带和弯曲带 。
1 冒落带
冒落带是指采用全部垮落法管理顶板时, 回采工作面
放顶后引起煤层直接顶板产生破坏的范围 。 其特点是顶板
岩石发生破碎, 而且越是靠近煤层的岩石破坏愈严重 。 冒
落带的高度主要取决于采出煤层的厚度和上覆岩石的碎胀
系数, 一般为采出煤层厚度的 3-5倍 。
2 断裂带
在采空区上覆岩层中产生裂缝, 离层和断裂, 但仍保
持层状结构的那部分岩层称为断裂带 。 断裂带位于冒落带
和弯曲带之间 。 断裂带内岩层不仅发生垂直于层理面的裂
缝或断裂, 而且产生顺层理面的离层裂缝 。
3 弯曲带
断裂带之上直至地表都属于弯曲带 。 在弯曲带内, 岩
层在自重力作用下产生沿层面法线方向的弯曲, 但仍保持
其原有的层状结构；岩层的移动是连续而有规律的 。 弯曲
带的高度主要受开采深度的影响, 当采深很大时, 弯曲带
的高度将很大, 但地表的移动和变形相对较平缓 。
三, 地表移动盆地
当开采影响波及到地表之后, 受采动影响的地表从原
有标高向下沉降, 从而在采空区上方形成一个比采空区面
积大得多的沉陷区域, 这种地表沉陷区域称为地表移动盆
地 。 地表移动盆地是在工作面的推进过程中逐步形成的,
地表移动盆地的大小和形状主要与煤层倾角, 采空区的大
小和采深是否达到充分采动有关 。
所谓充分采动是指地
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 。 一般情况
下, 当采空区的长度和宽
度均达到或超过采深的
1.2-1.4倍时, 地表可达
到充分采动 。
凡是采空区的尺寸没
有达到充分采动的临界值,
地表下沉也未达到该地质
采矿条件下应有的最大下
沉值时, 这种采动称为非
充分采动 。
四, 移动盆地的主断面
通常情况下, 通过采空区中心与煤层走向平行或垂
直的断面上的地表移动值最大, 我们将该断面称为移动
盆地的主断面 。 在主断面上不仅移动量最大, 而且地表
移动盆地的范围也是最大的 。
主断面的位置一般在采空区中间, 但与采动情况和
煤层倾角有关 。 在非充分采动情况下, 通过采空区中心
所作的平行于煤层倾向的垂直断面, 即为移动盆地的倾
斜主断面 。 走向主断面的位置则需要通过倾斜主断面上
的最大下沉点, 按最大移动角 θ 确定 (所谓最大下沉角
是指采空区的中点和地表移动盆地的最大下沉点的连线,
与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角 )。
五, 地表移动和变形对建筑物的影响
1 地表下沉和水平移动对建筑物的影响
地表大面积的均匀下沉和水平移动, 只会引起建筑物
整体的移动, 不会导致建筑物的破坏 。 但当移动值很大,
地下水位很浅时, 地表移动盆地积水, 不仅会使建筑物淹
没在水中, 而且易使地基强度降低, 严重时可造成建筑物
的倒塌 。 非均匀的下沉和水平移动对建筑物和交通线路等
都有严重的不利影响 。
2 地表倾斜对建筑物的影响
移动盆地内非均匀的下沉引起的地表倾斜, 将使位于
其范围内的建筑物重心发生偏斜, 特别是对于底面积小,
高度大的建筑物 (如水塔, 烟囱和高压电线铁塔等 )影响更
大, 严重时可导致建筑物发生折断或倾倒 。
此外, 地表的倾斜还会引起公路, 铁路和管道等坡度
的变化以及机械设备的倾斜, 从而影响它们的正常工作状
态, 因此必须及时进行修复 。
3 地表曲率变形对建筑物的影响
曲率变形是反映地表弯曲程度的指标, 分正曲率 (地
表上凸 )和负曲率 (地表下凹 )两种 。 负曲率变形使建筑物
中间受力小, 两端受力大, 乃至中央部分处于悬空状态,
使建筑物产生八字形的裂缝 。
4 地表水平变形对建筑物的影响
水平变形也分为正负两种：正值表示拉伸变形；负值
表示压缩变形 。 水平变形是引起建筑物破坏的重要因素,
尤其是拉伸变形 。
六, 地表移动盆地的边界角, 移动角和裂缝角
在地表移动盆地内不同区域移动和变形的程度不同,
人们根据地表移动和变形的程度和实际需要, 将移动盆地
划分为三个边界 。
1 移动盆地的最外边界
以地表移动和变形都为零的点圈出的边界, 称为移动
盆地的最新边界 。 实际工作中是以下沉 10 mm的点圈定边
界 。
在移动盆地主断面上盆地的边界点 (或松散岩层与岩
层交面上的边界点 )和采空区边界的连线与水平线在煤柱
一侧的夹角, 称为边界角 。 边界角分为走向边界角 (δ ０ ）
下山边界角 (β ０ ） 和上山边界角 (γ ０ ),以及急倾斜煤
层底板边界角 (λ ０ ）
2 危险移动边界
危险移动边界是以地表移动与变形对建筑物有无危害
而划分的边界 。 由于不同建筑物所承受最大变形的能力不
同, 我国现采用的是以砖木结构的建筑物能承受的最大变
形值来作为确定危险边界的标准, 地表移动盆地主断面上
地表危险移动边界点 (有松散层时, 则为松散层与基岩交
面上的危险边界点 )和采空区边界的连线与水平线在煤柱
一侧的夹角, 称为移动角 。 移动角也分为走向移动角, 下
山移动角, 上山移动角和急倾斜煤层的底板移动角, 分别
以 δ, β, γ 和 λ 表示 。 松散岩层的移动角以 φ 表示 。
3 移动盆地的裂缝边界
裂缝边界是根据移动盆地内最外侧的裂缝圈定的边界 。
在主断面上移动盆地最外侧的地表裂缝和采空区边界的连
线与水平线在煤柱一侧的夹角, 称为裂缝角 。 裂缝角也分
为走向裂缝角, 下山裂缝角, 上山裂缝角和急倾斜煤层的
底板裂缝角, 分别以 δ ″, β ″, γ ″ 和 λ ″ 表示 。
14-2 地表移动的观测
研究地表与岩层移动的方法主要有实地观测法, 理论
研究法和相似材料模型法 。 目前最主要的方法仍是实地观
测法 。
一, 地表移动观测站的设计
1 需要收集的资料
2 观测站的设计方法
(1) 倾斜观测线位置及其长度的确定
倾斜观测线一般设置在移动盆地的倾斜主断面上
倾斜观测线的长度, 应保证线的两端在不受开采影响
的范围内 。 倾斜观测线的长度是在移动盆地的倾斜主
断面上确定的 。
lＡＢ ＝２ h cot φ +(Ｈ １ － h)cot（ β － Δβ） ＋ （ Ｈ ２ － h) cot（ γ －
Δγ） ＋Ｌ cosα
(2) 走向观测线位置及其长度的确定
走向观测线应设置在移动盆地的走向主断面上 。 走向
观测线的位置是在倾斜主断面上确定的, 从采空区中心按
最大下沉角 θ 划线与地面相交于 O点, 通过 O点作垂直于煤
层倾向的垂直断面即为移动盆地的走向主断面, 因此, 该
断面与地面的交线即为走向观测线的位置 。 走向观测线的
长度是在走向主断面上确定的 。
(3) 测点数目及其密度
每条观测线两端都应设置观测站控制点, 且每端不得
少于两个；如因条件限制, 也可只在观测线的一端设置控
制点, 但不得少于 3个 。 相邻控制点的间距不得小于 45
m 。 控制点应布设在观测线的工作长度之外, 且不应受
相邻采区或工作面开采的影响 。 每条观测线的工作长度之
内应布设观测点, 观测点的密度主要取决于开采深度 。
二, 地表移动观测站的设置和观测
观测站的设置就是将设计好的观测点标定到实地上去 。
标定方法是, 首先利用矿区控制点标定出观测站的控制点,
再根据观测站控制点标定出观测点和另一观测线与该观测
线的交点, 然后再在交点上安置仪器标定另一观测线上的
控制点和观测点 。
地表移动观测站观测工作的基本内容是：在采动过程
中, 定期, 重复测定观测线上各测点在不同时期内空间位
置的变化情况 。 具体可分为观测站的连接测量, 全面观测,
单独进行的水准测量, 地表破坏的测定和编录 。
1 连接测量
根据矿区控制网测定出某个测站控制点的平面位置和
高程, 再根据该控制点来测定其他观测点和控制点的位置,
以便确定观测线与回采工作面间的相互位置关系 。
2 全面观测
包括采动前的全面观测和采动后的全面观测 。 在连接
测量之后, 设站地区未受采动影响之前, 应对工作测点进
行两次全面观测, 以确定工作测点在地表移动前的位置 。
当地表下沉达到 50 100 mm时, 应进行采动后的第一次全
面观测；在地表受采动影响稳定后, 需进行最后一次全面
观测, 以确定移动稳定后各工作测点的空间位置 。 在地表
移动的活跃期进行不少于四次的全面观测, 并适当加密水
准测量 。
全面观测的内容主要包括测定各工作测点的高程, 丈
量两相邻工作测点间的距离和测量各测点偏离观测线方向
的距离 (又称支距 )。
3 日常观测工作
日常观测工作是指在地表移动的初始期和衰退期之间
适当增加的水准测量工作 。 测量时可采用单程附合水准路
线或往返支水准路线, 按四等水准测量的要求进行 。
还应测量地表产生裂缝的位置和塌陷要素, 注明发现
日期；在每次观测时, 还应实测回采工作面的位置, 煤层
厚度, 采高, 并记录采矿, 地质和水文地质情况 。
三, 地表移动观测站观测成果的整理与分析
包括计算和绘图两部分 。
1 观测成果的计算
根据外业成果首先计算出各观测点的高程及相邻点间
的水平距离在观测线方向上的投影长度, 然后再按测线计
算各种移动与变形值 。
(1) 观测点高程的计算
观测点高程的计算首先应根据水准测量成果进行平差,
然后再按一般水准路线的计算方法计算出各观测点的高程 。
(2) 计算各相邻测点沿观测线方向的距离
(3) 计算各种移动和变形值
① 计算下沉值 W
② 计算相邻两点间的倾斜 i
③ 计算曲率 K
④ 计算水平移动 U
⑤ 计算水平变形 ε
⑥ 计算下沉速率 v
2 观测成果图的绘制
绘制移动和变形曲线图时, 水平比例尺一般与观测站
平面图一致, 竖直比例尺的选取应以绘制的曲线能够清楚
反映出移动和变形的分布规律为原则 。 曲线图和观测线的
断面图应绘制在一起, 以便于分析各种地质采矿条件对移
动和变形分布形态的影响 。
14-3 保护煤柱的留设
保护煤柱是指了为保护煤层上方的岩层和地表的保护
对象 (如水体, 建筑物等 )不受开采的影响, 而在井下留设
的不予开采的部分煤层 。
一, 保护煤柱的留设方法
确定保护煤柱边界的方法有垂直剖面法, 垂线法和数
字标高投影法等 。 这里以常用的垂直剖面法为例来介绍留
设保护煤柱的过程 。
1 确定受护边界
保持受护边界线与煤层走向平行或垂直, 因此当受护
边界与煤层走向斜交时应沿受护边界点作与煤层走向平行
或垂直的直线来确定受护边界线 。
2 确定围护带的宽度
在受护对象边界外还应预留出一定的宽度
3 确定保护煤柱的边界
确定出受护范围后, 通过受护范围的中心分别作沿煤
层走向和倾向的垂直剖面；在倾向垂直剖面上, 松散层内
从地面边界点以松散层移动角 φ 向外画两条斜线与基岩面
相交, 再分别从上山和下山方向的交点以下山移动角 β 和
上山移动角 γ 向外作斜线交煤层面于 n′ k′ 点；将 n′ k′
投影到平面图上即得保护煤柱倾向方向的尺寸 NK；在走向
垂直剖面上按同样的方法以 φ 角和走向移动角 δ 分别确定
出走向方向保护煤柱尺寸 BC和 AD；这样 ABCD即为留设
保护煤柱的边界线 。
