采空區(qū)充填開采對地面建筑的影響

利用有限元分析軟件adina模擬采空區(qū)地表沉陷對地表建筑物的影響,可以清楚地看到在開挖過程中廠房的沉陷變化過程。對研究采空區(qū)已有建筑物的保護(hù),以及采空區(qū)新建建筑物的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

為研究爆破開采對煤礦采空區(qū)地面建筑抗震安全性的影響,提出爆破開采作用下煤礦采動建筑動力響應(yīng)的分析方法。重點探討所論建筑對爆破開采地震動力的加速度響應(yīng)及其應(yīng)力場分布。將煤礦采動建筑的爆破地震動力響應(yīng)在巖層注漿前后的變化,進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,爆破開采地震波的沖擊破壞效應(yīng)嚴(yán)重劣化煤礦采動建筑的抗震性能;巖層的移動破斷能夠增大巖體的破碎度和耗能能力,降低爆破開采地震波傳到地表的災(zāi)害能量,但增大煤礦采空區(qū)及其上方地面建筑失穩(wěn)破壞的概率。對巖層注漿加固,能夠增加煤礦采動建筑的爆破地震動力響應(yīng)速度,降低煤礦采空區(qū)動力失穩(wěn)坍塌的危險性。

為科學(xué)地利用采煤塌陷區(qū)進(jìn)行地面建筑,保證新建建(構(gòu))筑物的安全正常使用,采用理論研究與現(xiàn)場實踐相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了地表殘余變形值的計算、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價方法、地基處理技術(shù)及新建建(構(gòu))筑物抗變形技術(shù)措施,得出了在采空區(qū)上方進(jìn)行地面建筑時,其最小開采深度必須大于垮落裂縫帶高度與建筑荷載影響深度兩者之和的結(jié)論,在確定新建建筑物的建設(shè)高度時,還要考慮地表的殘余沉陷變形值,尤其是地表傾斜變形值。對采深較淺或地質(zhì)采礦條件復(fù)雜不能滿足建筑要求時,還要考慮對采空區(qū)進(jìn)行注漿處理。該技術(shù)在平頂山、唐山、晉城、焦作等資源性城市得到了成功推廣應(yīng)用。

爆破振動形成的爆破地震會對地面建筑產(chǎn)生影響,常因此發(fā)生侵權(quán)糾紛。以一具體案例提出金屬礦采礦爆破振動對地面建筑影響的鑒定辦法,對鑒定結(jié)論從行政法律關(guān)系和民事法律關(guān)系的不同角度進(jìn)行了解讀:兩種不同法律關(guān)系既不包容也不替代——行政法律上的爆破許可并不意味著免除民事法律上的侵權(quán)責(zé)任。

介紹了重復(fù)采動對地面建筑物的危害,并提出危害特點、提出了在垂深較小時,多煤層重復(fù)開采,地面建筑又較密集時,應(yīng)加以經(jīng)濟對比,避免噸煤增加成本。

針對南下冶煤礦地表建筑物密集、煤層賦存條件復(fù)雜等問題,提出采用傾斜條帶充填開采方案,并進(jìn)行了論證和方案設(shè)計。工程實踐表明:傾斜條帶充填開采可以有效控制地表移動變形,減少斷層帶對覆巖運動的影響,同時提高煤炭回采率,增加經(jīng)濟效益1.38億元,具有很高的推廣價值。

近些年來,隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國煤礦開采事業(yè)也獲得了更大的發(fā)展空間。煤炭資源是社會生產(chǎn)中一項重要的資源,煤礦開采的效率直接影響煤炭資源的使用效率和礦井的可持續(xù)發(fā)展。在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下,煤礦開采技術(shù)也向著多樣化的方向發(fā)展,尤其是建筑物下壓煤充填開采技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢,而且受到了廣泛的應(yīng)用。文章主要針對建筑物下壓煤充填開采的相關(guān)問題進(jìn)行簡要探討。

為了研究固體充填開采地表沉陷影響因素,實現(xiàn)建筑物下安全開采,以唐山礦t3281n工作面為工程背景,運用現(xiàn)場實測和flac3d數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,分析了地表變形參數(shù)與充填體壓縮率、充填率的關(guān)系。結(jié)果表明:實測地表最大下沉值為38mm,僅占采高的1%,充填開采地表變形較??；充填率從70%增加到95%時,地表下沉峰值和水平變形峰值分別減小了67.1%和70%。；壓縮率由25%減小至5%時,地表下沉峰值和水平變形峰值分別減小了61.8%和61.3%；合理提高充填率與壓實度能夠有效降低開采沉陷程度,充分保護(hù)地表建(構(gòu))筑物。

充填支架是充填開采中的關(guān)鍵設(shè)備。充填支架不僅支護(hù)頂板,維護(hù)安全作業(yè)空間,推移工作面輸送機和采煤機,而且擔(dān)負(fù)采空區(qū)充填、物料夯實及物料在采空區(qū)的輸送任務(wù)。針對目前充填支架在充填開采中的關(guān)鍵作用,根據(jù)邢臺礦的具體地質(zhì)條件進(jìn)行充填支架設(shè)計,重點對支架后部尾梁的支護(hù)機構(gòu)及其強度,充填結(jié)構(gòu)、夯實機構(gòu)的設(shè)計及物料運輸系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。通過在邢臺礦的工業(yè)性試驗表明物料充填開采液壓支架設(shè)計合理,充填效果良好,經(jīng)地面及井下觀測數(shù)據(jù)分析,地表沉陷量達(dá)到了預(yù)期效果。

建下開采引起的地面沉降及建筑物損害問題越來越受到人們的重視,因此要總結(jié)建下開采活動對地表建筑物的影響、危害,及時采取有效措施,減小危害,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

分析了充填開采支架與圍巖關(guān)系和上覆巖層移動特征,確立頂板載荷估算方法,并通過充填開采實例進(jìn)行驗證。研究表明:充填工作面周期來壓步距大,來壓強度不明顯;直接頂隨著工作面推進(jìn)逐漸冒落,垮落步距相比于普通綜采工作面顯著增大;基本頂以緩慢下沉形式發(fā)生彎曲變形,上覆巖層移動范圍明顯減小。支架高工作阻力可以控制頂板的下沉量,保證良好的充填效果,進(jìn)而減小覆巖破壞高度,控制地表變形。

介紹了新汶礦區(qū)在城鎮(zhèn)建筑群下以煤矸石為骨料似膏體管道充填、綜采工作面充填、矸石拋矸膠帶機充填方法。論述了其充填工藝機理流程、充填設(shè)備設(shè)施、充填工藝及充填效果。提出了3種矸石充填開采對提高資源采出率、延長礦井服務(wù)年限的重大意義及推廣應(yīng)用價值。

建筑地基采空區(qū)注漿充填及檢測技術(shù)——概述了我國采空區(qū)地表建筑概況，介紹了某礦擬在采空區(qū)地表新建住宅樓的基本情況，根據(jù)該采空區(qū)特點，采取了采空區(qū)注漿充填處理。在工程實踐的基礎(chǔ)上，提出了注漿充填有關(guān)技術(shù)工藝、參數(shù)的確定方法，及注漿效果的檢測技術(shù)等...

通過理論分析預(yù)測隧道周邊變形和地表沉降的分布形式,結(jié)合ansys模擬結(jié)果進(jìn)行分析驗證公式的精確程度,從而確定對周圍建筑物的影響范圍。通過模擬建筑物地基不均勻沉降引起的應(yīng)力和變形狀態(tài)來研究分析建筑物不均勻下沉的破壞規(guī)律。

簡要介紹了超高水材料的特性以及超高水材料采空區(qū)充填工藝,根據(jù)邯鄲礦務(wù)局陶一煤礦充填試驗面首次應(yīng)用情況,采用巖層探測記錄儀對采空區(qū)充填固結(jié)體進(jìn)行了鉆孔窺視。窺視結(jié)果顯示,超高水材料充填漿液不但能充實采空區(qū)冒落矸石,而且能對采空區(qū)冒落帶上方巖層較小的裂隙進(jìn)行充填,是一種理想的采空區(qū)充填材料。

概述了我國采空區(qū)地表建筑概況,介紹了某礦擬在采空區(qū)地表新建住宅樓的基本情況,根據(jù)該采空區(qū)特點,采取了采空區(qū)注漿充填處理。在工程實踐的基礎(chǔ)上,提出了注漿充填有關(guān)技術(shù)工藝、參數(shù)的確定方法,及注漿效果的檢測技術(shù)等。本工程的漿液擴散半徑達(dá)到了10～30m,鉆孔間距為10～15m;注漿充填率取0.85,漿液結(jié)石率取0.85;外加劑水玻璃的用量為3%～5%。檢測結(jié)果表明,充填結(jié)石體強度滿足設(shè)計要求。

結(jié)合平頂山礦區(qū)的實際情況采用模擬試驗分析了采空區(qū)建筑變形破壞的特點,提出了采空區(qū)地面塌陷及上部建筑物變形破壞兩者相結(jié)合的防治措施。

介紹采空區(qū)上移動盆地的形成和對建筑物的影響以及地基評價,提出了在建筑設(shè)計中應(yīng)注意的某些問題。

南陽坡礦就工作面過空巷時，采用高水速凝材料充填法和煤體再造法加強空巷支護(hù)強度進(jìn)行了技術(shù)可行性分析，并就傳統(tǒng)方法、高水充填法和煤體再造法進(jìn)行了經(jīng)濟和安全性對比分析，得出高水速凝材料充填法技術(shù)可行，成本更低，施工安全性更高的結(jié)論。

煤炭是我國的重要資源和主要能源之一,隨著近些年來煤炭產(chǎn)量的不斷提高,使得采掘作業(yè)面逐步向縱深方向發(fā)展,由此產(chǎn)生的矸石量也隨之不斷增多,大量矸石在升井后,對環(huán)境造成了一定的損害。針對這一問題,相關(guān)的專家學(xué)者將研究重點放在了矸石直接充填采煤技術(shù)上,并在不斷的研究中取得了一定的成績,這為我國煤礦實現(xiàn)綠色開采提供了條件?；诖它c,本文就矸石直接充填采煤的技術(shù)框架、關(guān)鍵設(shè)備及充填開采工藝進(jìn)行淺談。

為研究金屬礦山采動災(zāi)害影響,論述了金屬礦山采空區(qū)上覆巖層移動對地表建筑物影響評價理論和技術(shù)方法,即"三帶理論"、巖石移動帶理論和數(shù)值模擬方法;指出了金屬礦山空區(qū)穩(wěn)定性和巖石移動的主要影響因素。結(jié)合某鐵礦采空區(qū)的實際情況,綜合應(yīng)用這3種方法對該鐵礦進(jìn)行了定性、定量評價。分析3種評價方法的特點,旨在探索金屬礦山的采動影響評價方法,以便保護(hù)礦區(qū)附近建筑物的安全,減小采動災(zāi)害對礦山企業(yè)及附近居民生命財產(chǎn)損失。

為了評價采空區(qū)沉陷對運營隧道結(jié)構(gòu)的影響,通過對運營隧道變形現(xiàn)場調(diào)查及原因分析,結(jié)合采動評估模型,對運營隧道結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行研究。結(jié)果表明:隧道病害的主要原因是地表沉陷和水平位移,開采過程中會出現(xiàn)襯砌拉伸開裂、變形縫擠死、混凝土崩落、拱頂脫皮等危害性變形,應(yīng)做好監(jiān)測工作,設(shè)置變形縫；對部分二次初襯應(yīng)做配筋；對隧底部分冒落帶和導(dǎo)水裂縫帶圍巖進(jìn)行注漿加固,可有效減少對隧道結(jié)構(gòu)的影響。