隧道地表沉陷

《土木工程名詞》第一版。 2100433B

2003年，經全國科學技術名詞審定委員會審定發(fā)布。

礦山地表沉陷防治是指控制礦山地表沉陷和防止地表沉陷造成損害的技術措施。用地下開采法從地殼掘出礦巖和礦山排水疏下過程中，往往引起巖體位移、地表沉陷，造成十地、水源和建(構)筑物的破壞，危害人畜安全，構成嚴重的環(huán)境問題。地表沉陷變形一般分為斷續(xù)變形和連續(xù)變形兩類。在開采脈狀礦床或不規(guī)則的礦體，以及疏干巖溶性巖層和溶洞巖層時，容易造成地表斷續(xù)變形，形成崩落帶。這往往與地質構造的自然斷續(xù)性有關，例如斷層和裂隙發(fā)育的地層，會加重其破壞程度，開采大面積的層狀礦床時，地表沉陷常出現(xiàn)連續(xù)變形，形成移動盆地，在移動盆地中，地表建(構)筑物可能被破壞的地段稱為危險變形區(qū)。其他部分稱為非危險變形區(qū)。地表沉陷防治包括控制地表機陷、預防地表沉陷造成損害和沉陷區(qū)復墾 。

在長期承載過程中，采空區(qū)礦柱系統(tǒng)中一些最薄弱部位往往會因風化、地震等作用而首先破壞。局部破壞的累積，最終波及整個系統(tǒng)。一般當?shù)V柱的破壞率超過60%時，采空區(qū)頂板就要發(fā)生冒落，并或多或少地波及到地表。大范圍的采空區(qū)頂板冒落通常是突發(fā)性的，往往伴隨有強烈的氣浪沖擊，且多引起地表沉陷和張裂，造成地上或井下建筑物的破壞。有時，沉陷中形成的裂縫還可使地表水或地下水大量流入井下，直接威脅采礦工作的安全。如湖南錫礦山南礦就曾多次發(fā)生大規(guī)模的采空區(qū)冒落。最大一次冒落面積達34000平方米,使地表產生急劇的下沉和張裂,最大下沉量達1.075米,下沉范圍近96000平方米，致使地表的一些井架和煙囪偏斜和彎曲。通常，地表沉陷的范圍大于采空區(qū)。沉陷洼地的邊界與采空區(qū)邊界連線的傾角稱移動角，是預測沉陷范圍的重要數(shù)據(jù)。除此之外，最大沉陷量和下沉速度也是評價開采沉陷的重要指標，可根據(jù)經驗公式進行預測。為防止這類沉陷的發(fā)生，應在采掘中合理地設計礦柱系統(tǒng)及開采空間的大小，以保證采空區(qū)頂板的長期穩(wěn)定。在可能發(fā)生地表沉陷的地區(qū)進行建設，應采取結構措施保證建筑物不被破壞。2100433B

主要措施有：

(1)留保安礦柱

保安礦柱的尺寸根據(jù)“保護角”來確定。保護角通常等于移動角。留保安礦柱可以保護井筒、井口建(構)筑物及其設施，名勝占跡，鐵路橋梁和隧道、水庫等保護對象。

(2)應用充填采礦法

充填材料有砂、塊石和水泥。砂石可單獨使用，也可混合使用，如果砂石與水泥混合使用，則稱膠結允填。充填采空區(qū)，可以防止地表斷續(xù)性破壞。實際上，無論采用哪種充填材料和充填方法。地表都可能出現(xiàn)某種程度的連續(xù)變形，如果地表有重要保護對象，一般采用膠結充填法。

(3)應用房柱采礦法

在礦床開采范圍內，按某種方法留有規(guī)則的或不規(guī)則的礦柱，以減少地表變形，若設計不佳或回采率過大，仍可能導致地表斷續(xù)性破壞。因此，須慎重使用這一方法。通常用采后充填來彌補其缺陷 。