[科普中國(guó)]-地表移動(dòng)曲線

地表移動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)空發(fā)展過(guò)程。發(fā)展過(guò)程中的規(guī)律稱動(dòng)態(tài)規(guī)律，移動(dòng)終止后的規(guī)律稱靜態(tài)規(guī)律，后者研究較多。用垮落法管理頂板開(kāi)采緩傾斜礦層時(shí)，按頂板巖層移動(dòng)、變形和破壞特征劃分為：冒落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶(見(jiàn)長(zhǎng)壁工作面地壓)。

地表移動(dòng)曲線介紹巖層移動(dòng)穩(wěn)定后，在采空區(qū)上方地表沉陷；形成下沉盆地，其范圍大于開(kāi)采面積。若開(kāi)采面積為矩形，則地表下沉盆地近似橢圓形。在下沉盆地內(nèi)各點(diǎn)的移動(dòng)量不相等，移動(dòng)方向指向盆地中央。在通過(guò)下沉盆地中心沿礦層走向和傾向的垂直斷面（主斷面）內(nèi)，若以水平線表示采前地表狀態(tài)，則采后的地表狀態(tài)見(jiàn)圖1b[水平礦層非充分采動(dòng)條件下地表移動(dòng)與變形分布]。圖中箭頭（4～4，5～5）表示地表點(diǎn)位移向量。其豎向分量[720-99]稱下沉，水平分量稱水平移動(dòng)。相鄰點(diǎn)下沉量不等,形成地表的傾斜和曲率變形;相鄰點(diǎn)水平移動(dòng)量不等,形成地表水平變形，如拉伸或壓縮。圖1a[水平礦層非充分采動(dòng)條件下地表移動(dòng)與變形分布]中曲線分別表示主斷面內(nèi)的傾斜、曲率、水平變形 (和[720-99]及的分布規(guī)律1。

下沉盆地的移動(dòng)分布特點(diǎn)與采空區(qū)寬度有關(guān)。當(dāng)采空區(qū)寬度為開(kāi)采深度的1.2～1.4倍時(shí)，稱臨界開(kāi)采，地表達(dá)到充分采動(dòng)，下沉盆地中央出現(xiàn)應(yīng)有的最大下沉值。當(dāng)采空區(qū)寬度小于開(kāi)采深度1.2～1.4倍時(shí)，稱次臨界開(kāi)采，地表為非充分采動(dòng)，下沉盆地中央的最大值小于應(yīng)有的最大值。當(dāng)采空區(qū)寬度遠(yuǎn)大于開(kāi)采深度的1.2～1.4倍時(shí)，稱超臨界開(kāi)采，地表為超充分采動(dòng)，下沉盆地中央出現(xiàn)平坦的無(wú)變形區(qū)（圖2[ 水平礦層超充分采動(dòng)條件下地表移動(dòng)與變形分布]）。一般以下降10mm的點(diǎn)作為地表下沉盆地的邊緣點(diǎn)。在主斷面內(nèi)地表下沉盆地邊緣點(diǎn)至相應(yīng)采空區(qū)邊界點(diǎn)的連線與水平線的夾角稱邊緣角。用表示走向、 用和分別表示下山和上山方向的邊緣角。邊緣角大小與巖性有關(guān)。由軟巖到硬巖，邊緣角逐漸變大。在變形值達(dá)到對(duì)建筑物有損害處，劃定為危險(xiǎn)邊界在主斷面內(nèi),危險(xiǎn)邊界至相應(yīng)采空區(qū)邊界連線與水平線夾角稱移動(dòng)角。分別用[kg02]、、表示走向、上山和下山方向的移動(dòng)角。移動(dòng)角也隨巖性而變化。邊緣角與移動(dòng)角用以表示地表下沉和危險(xiǎn)變形邊界。

在開(kāi)采深度小、厚度大的礦體或煤層時(shí)，有時(shí)地表移動(dòng)呈塌坑、臺(tái)階狀斷裂等不連續(xù)移動(dòng)特征。地表移動(dòng)的劇烈程度一般以地表下沉速度，即晝夜下沉量表示。一個(gè)地表點(diǎn)隨回采工作面推進(jìn)，由開(kāi)始移動(dòng)、逐漸活躍、然后衰落對(duì)緩傾斜和急傾斜煤層,分別以每月下沉50mm和30mm作為劃分活躍階段的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng) 6個(gè)月內(nèi)下沉量小于30mm時(shí)，規(guī)定為移動(dòng)過(guò)程已經(jīng)停止。地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間與開(kāi)采深度有關(guān)。采深為100～200m時(shí),地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間約為1～2年。深度大，地表下沉速度減小，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。 影響移動(dòng)主要因素 有采礦方法和頂板管理方法、巖性、采深、采厚、采空區(qū)大小及形狀、礦層傾角、重復(fù)開(kāi)采次數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件及地形等。充填采礦法與條帶法開(kāi)采可使巖層與地表移動(dòng)緩和并減小。

相關(guān)研究根據(jù)地表移動(dòng)基本原理及褶曲構(gòu)造礦層開(kāi)采地表移動(dòng)預(yù)計(jì)方法，給出了向斜構(gòu)造和背斜構(gòu)造礦層開(kāi)采時(shí)的地表移動(dòng)與變形曲線，總結(jié)出下沉盆地中地表沉陷的分布特征；從地表移動(dòng)機(jī)理方面對(duì)三種基本構(gòu)造形式的下沉曲線形態(tài)進(jìn)行分析，合理地解釋了產(chǎn)生曲線形態(tài)差異的基本原因；并給出了一些重要結(jié)論2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所