课程概述

煤炭资源开发引起的地表沉陷导致地表附着的各类建筑物、构筑物变形破坏,引起生态环境损伤,甚至造成严重的社会问题。认识矿山开采地表沉陷产生的原因、特征,掌握地表移动与变形的一般规律,掌握地表沉陷控制的技术和方法是解决这类问题的基础,这也是课程的主要内容。通过本课程的学习,学生能够掌握采动过程中地表移动与变形规律,地表沉陷预计方法以及设计建筑物、水体以及铁路下压覆的煤炭资源安全开采技术方案。

中国矿业大学是国内最早开展矿山开采沉陷研究的学术团体,课程教学团队长期从事矿山开采沉陷的教学和研究工作,课程组开发了大量的配套核心知识点视频动画以及虚拟仿真实验项目,同时将课程组近些年的研究成果纳入课程教学,保持了课程教学内容的前沿性和现势性。


预备知识

高等数学(微积分)、计算机编程基础、测量学基础

授课大纲

1 绪论

1.1 矿山开采沉陷学导论

1.2 开采引起的岩层移动过程与特征

1.3 开采引起的地表移动过程

1.4 地表移动的范围与确定方法

第一单元 单元测验

2 矿山开采沉陷监测理论与方法

2.1 矿山开采沉陷监测概论

2.2 岩体内部移动与变形监测技术

2.3 地表移动观测站设计和数据处理

第二单元 单元测试

地表移动的一般规律-更新

3.1 水平煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层开采地表移动与变形规律

3.2 采动过程中地表移动与变形规律

3.3 地质采矿因素对地表移动规律的影响

地表移动与变形曲线绘制

绘制采动过程中地表下沉曲线随工作面推进的变化

4 矿山开采沉陷预计

4.1 地表移动与变形预计原理与方法概述

4.2 概率积分法基本原理和单元盆地模型

4.3 半无限开采地表移动盆地走向主断面移动与变形预计

4.4 有限开采地表移动与变形预计方法

4.5 地表移动盆地内任意点的移动与变形的预计

4.6 概率积分法参数获取方法

开采沉陷预计单元测验

5 矿山开采沉陷模拟研究方法

5.1 矿山开采沉陷物理模拟方法

5.2 矿山开采沉陷数值模拟方法

第五单元 单元测验

6 建(构)筑物保护煤柱留设方法

6.1 保护煤柱的留设方法

6.2 建(构)筑物保护煤柱设计方法

6.3 井巷与工业场地保护煤柱设计方法

第六单元单元测验

7 建筑物下压煤开采技术

7.1 采动影响下建(构)筑物破坏特征

7.2 采动影响下建筑物损害程度评估

7.3 建(构)筑物下采煤沉陷控制的地下措施

7.4 建(构)筑物下采煤沉陷控制的地面保护措施

7.5 道路下采煤沉陷控制与维修治理技术

7.6 高压输电线下采煤变形控制与维修治理技术

第7单元 单元测试

8 水体下压煤开采技术

8.1 水体下压煤安全开采的原理

8.2 水体下采煤安全煤岩柱留设方法

8.3 承压水上安全采煤的原理与技术措施

8.4 水体压煤开采的管理和安全技术措施

参考资料

参考教材:

1、郭广礼 查剑锋. 矿山开采沉陷及其防治.徐州:中国矿业大学出版社,2012.

2、郭广礼 查剑锋 姜岩等.矿山开采沉陷学简明教程. 徐州:中国矿业大学出版社,2019.

3、何国清,杨伦,凌赓娣等.矿山开采沉陷学[M].中国矿业大学出版社, 1991.

4、Helmut Kratzsch. Mining subsidence Engineering. New York: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2011.

5、邓喀中,谭志祥,姜岩等. 变形监测及沉陷工程学.徐州:中国矿业大学出版社,2014.