采煤塌陷区塌陷面积的预测方法与分析.pdf

第1期矿山测量No.1

1999年2月MINESURVEYINGFeb11999

采煤塌陷区塌陷面积的预测方法与分析

马超何万龙康建荣(太原理工大学)

摘要本文在煤矿开采沉陷理论的基础上,导出了塌陷面积和万吨塌陷亩数的通用计算公式,同时,
对影响塌陷面积的主要因素进行了深入分析,从而为煤矿塌陷区面积的预测和计算提供了理论依据。
关键词塌陷区塌陷面积预测与分析

1万吨塌陷面积的计算公式

111按长圆形计算
如图1所示,设地面平坦,采空区为长壁大冒顶

矩形采区,采区倾向长为L0,走向长为S0;L0和S0
在平面图上的投影长度分别为a和b。开采边界为
ABCD,其面积为F。由地表塌陷角B、C和D圈定的地

表塌陷范围a1a2b1b2c1c2d1d2可近似视为由直线和圆
弧组成的长圆形,设其面积为F′,取a,b的单位为
米,面积F的单位为亩,则煤层开采面积F为:

a·b-62
F=L0·S0=·10(km)(1)
cosA图1采煤塌陷面积计算示意图
长圆形的地表塌陷面积F′可满足工程需要的近似计
式中A为煤层倾角,dB、dC、dD分别为走向、倾向下山
算公式为:和倾向上山主断面开采边界至塌陷边界的水平距
b
F=[(a+2dD(+dB+dC)-2dD(dB+dC)+
cosA离,可按下式计算:

P22-62dD=HctgD;dB=HxctgB;dC=HsctgC(4)
+[(dD+dB)-(dD+dC)]·10(km)
8
式中D、B、C分别为走向、下山、上山地表塌陷角,一
(2)
般平地按移动角,山区按裂缝角取值。
2bdDP2
或F′=[(F+2(dB+dC)++[(dD+dB)+
cosA8当开采煤层为水平时,A=0;Hx=Hs=HZ;B=C
2
(dD+dC)]·0.0015(亩)(3)=D;dD=dB=dC=HctgD=d,则有

F0=a·b(5)

层中应用条带法开采是基本可行的。在无须支付或
参考文献
少量支付维修费用的情况下,解放了该块压煤,增加
产值800多万元,基本上达到了预期的目的。同时为〔1〕何国清等编1矿山开采沉陷学1江苏:中国矿业大学出
该矿下一步的开采设计以及该地区类似条件下进行版社,199416
〔〕原煤炭工业部制定《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱
采煤提供了宝贵的实践经验。2
留设与压煤开采规程》1北京:煤炭工业出版社,1986111
b鉴于在条带开采实践中遇到的走向条带煤
〔3〕沈光寒等编著1矿井特殊开采的理论与实践1北京:煤
柱易片帮、塌落等不利因素,在进行条带开采设计
炭工业出版社,199215
中,将走向条带开采改为倾斜条带开采,进一步优化
开采参数,提高煤柱稳定性及回采率。
作者简介郭文兵,男,1969年生,讲师,硕士,现在焦
c在确定条带开采尺寸时,应结合煤层软而作工学院从事“三下”采煤的科研、教学工作,曾发表论文10
厚,易片帮、易塌落的特点,将煤层由于片帮塌落对余篇。
条带煤柱尺寸的影响考虑进去。现场观测表明:该区
域的煤层塌落角为60°～65°。(收稿日期:1998年3月4日)
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16矿山测量1999年2月

′2-62
F0=[a·b+2(a+b)d+Pd]·10(km)(6)abcMC-4
Q=()·10(万t)(8)
′2cosA
F0=[F+2(a+b)d+Pd]·0.0015(亩)(7)
因而采出万吨原煤的地表塌陷亩数(简称万吨塌陷
设煤炭采出量为Q(万t),采高为M(m),煤的容重
率或万吨塌陷亩数)P应为
为C(töm3),回采率为c,则

ab+2bdD22
15{+a(dB+dC)+0.125P[(dD+dB)+(dD+dC)]}
cosA
P=(亩ö万t)(9)
abcMCöcosA
或

F+2bdD22
15{+a(dB+dC)+0.125P[(dD+dB)+(dD+dC)}
cosA
P=(亩ö万吨)(10)
abcMCöcosA
或

F+2bdD22
15{+a(dB+dC)+0.125P[2dD(dD+dB+dC)+dB+dC]}
cosA
P=(亩ö万吨)(11)
abcMCöcosA
当开采水平煤层时,万吨塌陷亩数P0可表示为地表塌陷面积F′亦可近似地按椭圆面积计算,
15[ab+2(a+b)d+Pd2]此时F′可表示为:
P0=(亩ö万吨)(12)
abcMCPb-6
F′=[(a+2dD)(+dB+dC)]·10
15[F+2(a+b)d+Pd2]4cosA
或P0=(亩ö万吨)(13)
abcMC(km2)(14)
112按椭圆面