采空区地表变形特征及影响因素

8.6.1　采空区的地表变形特征

大量采空区调查资料表明，采空区的地表变形特征主要表现如下。

1.地表变形分区

当地下固体矿产资源开采影响到地表以后，在地下采空区上方地表将形成一个凹陷盆地，或称为地表移动盆地。一般说，地表移动盆地的范围要比采空区面积大得多，盆地呈现近似椭圆形。在矿层平缓和充分采动的情况下，发育完全的地表移动盆地可分为3个区（图8-11）:①中间区。位于采空区正上方，其地表下沉均匀，地面平坦，一般不出现裂缝，地表下沉值最大。②内边缘区。位于采空区内侧上方，其地表下沉不均匀，地面向盆地中倾斜，呈凹形，一般不出现明显的裂缝。③外边缘区。位于采空区外侧矿层上方，其地表下沉不均匀，地面向盆地中心倾斜，呈凸形，常有张裂缝出现。地表移动盆地和外边界，常以地表下沉10mm的标准圈定。

图8-11　采空区地表移动盆地的分区

2.影响地表变形的因素

研究表明，采空区地表变形的大小及其发展趋势、地表移动盆地的形态与范围等受多种因素的影响，归纳起来主要有以下几种:

（1）矿层因素。(www.xing528.com)

表现在矿层埋深愈大（即开挖深度愈大），变形扩展到地表所需的时间愈长，地表变形值愈小，地表变形比较平缓均匀，且地表移动盆地范围较大。矿层厚度愈大，采空区愈大，促使地表变形值增大。矿层倾角愈大，使水平位移增大，地表出现裂缝的可能性加大，且地表移动盆地与采空区的位置也不对称等。

（2）岩性因素。

上覆岩层强度高且单层厚度大时，其变形破坏过程长，不易影响到地表。有些厚度大的坚硬岩层，甚至长期不产生地表变形；而强度低、单层厚度薄的岩层则相反。脆性岩层易出现裂缝，而塑性岩层则往往表现出均匀沉降变形。另外，地表第四系堆积物愈厚，则地表变形值愈大，但变形平缓均匀。

（3）地质构造因素。

岩层节理裂隙发育时，会促使变形加快，变形范围增大，扩大地表裂隙区。而断层则会破坏地表变形的正常规律，改变移动盆地的范围和位置。同时，断层带上的地表变形会更加剧烈。

（4）地下水因素。

地下水活动会加快变形速率，扩大变形范围，增大地表变形值。

（5）开采条件因素。

矿层开采和顶板处理方法及采空区的大小、形状、工作面推进速度等都影响着地表变形值、变形速度和变形方式。若以柱房式开采和全充填法处理顶板时，对地表变形影响较小。