采矿设计常用的各种“角度”.doc

采矿设计常用的各种“角度” 目录 一、对地表影响的“角度”2 二、内摩擦角、等效内摩擦角、破裂角、休止角5 三、迎山角（或应山角）11 一、对地表影响的“角度” 1、边界角Angle 0f draw边界角用来确定下沉影响范围及边界。下沉值为10mm的点作为下沉盆地的边界。并将开采达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上的盆地边界点和采空区边界点的连线，与水平线在采空区外侧的夹角称为边界角。β0、γ0、δ0依次表示下山、上山方向和走向的边界角，急倾斜矿层底板边界角用λ0表示。 2、移动角Angle 0f critical deation 地表的移动和变形会引起地面建筑物的破坏，将刚刚对地表建筑物产生影响的变形值称为临界变形值，它们的大小为i3mm／m（斜率），ε2mm／m（水平变形），k0.210-3／m（曲率）。在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上，临界变形点和采空区边界点的连线与水平线之间在采空区外侧的夹角称为移动角。移动角又分为表土移动角和基岩移动角。表土移动角以ф表示，下山、上山和走向方向的移动角分别以β、γ和δ表示，急倾斜矿层底板移动角以λ表示。 3、裂缝角Angle 0f break 为了确定地面产生裂缝的范围，可以利用裂缝角。其定义为在达到或接近充分采动时的情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界点的连线与水平线之间在采空区外侧的夹角称为裂缝角。下山、上山方向和走向裂缝角分别以β“、γ“和δ“表示，急倾斜矿层底板裂缝角由λ“表示。 4、最大下沉角subsidence limit angle为了确定最大下沉点所在的位置，可以利用最大下沉角。其定义为在移动盆地的倾斜主断面上，采空区的中点与地表最大下沉点或下沉盆地平底的中点的连线与水平线之间在矿层下山方向的夹角称为最大下沉角θ。 （注意表土段只有移动角，没有边界角和裂缝角） 二、内摩擦角、等效内摩擦角、破裂角、休止角 （一）定义 1、内摩擦角 根据库伦定律τσtanφc 式中τ抗剪强度； σ作用于剪切面的正应力； c内聚力； φ内摩擦角； φ、c可以通过三轴试验或直接剪切试验得出。三轴试验时，在不同围压下，得到破坏时的最大主应力（垂直压力围压）和最小主应力（围压），做出应力圆，至少在三种不同的围压下，这样可以做出三个应力圆，作三个圆的公切线，与x轴的夹角即为内摩擦角，与Y轴的交点即为内聚力。 各种岩石的内摩擦角值见表1-6、表1-4-37和1-4-40。土的内摩擦角值见表1-4-26。 2、等效内摩擦角、破裂角 等效内摩擦角是考虑粘聚力在内的假想的“内摩擦角”，也称似内摩擦角或综合内摩擦角。沉积岩的似内摩擦角值见“续表”。 破裂面与竖直方向（最大主应力方向）的夹角即破裂角θ。 等效内摩擦角相当于破裂角。 从理论上讲在上下面均匀施压的情况下，θ45φ/2，φ即内摩擦角。 3、休止角repose angle 又称堆角、自然安息角，是指物料在水平面堆积形成的料堆表面与水平面之间的夹角。 砂土的休止角数值等于或接近其内摩擦角。碎石的休止角（约等于内摩擦角Ф）基本范围一般在35～42间，对于有尖角的压碎岩石的休止角会更大些。 （二）区别与联系 休止角与内摩擦角的区别与联系 1、散装物料才有休止角，休止角和内摩擦角都反映了散粒物料的内摩擦特性； 2、休止角和内摩擦角两者概念不同。 内摩擦角反映散粒物料层间的摩擦特性，休止角则表示单粒物料在物料堆上的滚落能力，是内摩擦特性的外观表现； 3、数值不同。对质量和含水率近似的同类物料，休止角始终大于内摩擦角，且都大于滑动摩擦角。对于缺乏粘聚力的散粒物料如砂子等，其休止角等于内摩擦角（比如，在工程实践中，测定砂性土的内摩擦角时，通常采用其天然坡角来近似代替内摩擦角）。 摩擦角与内摩擦角的区别与联系 1、相对与岩土体的剪切强度参数内摩擦角。内摩擦角是反映岩土体内部剪切强度的摩擦特性。 2、相对于结构面抗剪强度参数为摩擦角。摩擦角一般是反映的物体面上（土与挡墙，结构面之间等）的摩擦特性。 （三）岩层移动的形态内摩擦角的应用 根据矿层的赋存条件，可将岩层移动的形态划分为3种图式 1、水平或缓倾斜矿层条件下的岩层移动形态图1．1，自重分力导致沿层面滑动的主要条件为 a＞φ；式中a矿层的倾角；φ岩层中最软弱层面上的摩擦角。 2、倾斜矿层条件下的岩层移动形态图1．2，沿层面方向的相对移动，条件是aφ’；在采空区上山方向的岩层和地表移动范围扩大。 3、急倾斜矿层条件下的岩层移动形态图1．3，矿层下盘底板发生移动，其发生的条件可近似的用下式计算a45φ/2；式中φ岩石的内摩擦角。 三、迎山角（或应山角） 支柱与顶底板的法线方向之间的夹角。 支架的迎山角（β）是按照巷道的倾角（α）来计算的，一般迎山角等于倾角的1/6～1/8，即β1/6～1/8α，例如巷道的倾角为30，则迎山角为5～4。迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力。迎山角过大叫过山，迎山角给反了叫退山，都是不允许的。 测量方法用坡度规靠在立柱上，测立柱的倾角（坡度规读数）。 迎山角斜巷设计角度坡度规读数90 当巷道倾角大于45或者巷道倾角（α）超过底板岩石的滑动角时，底板岩石可能下滑，则巷道底板也要进行支护。 12