煤礦建筑安全設計論述范文

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1采空地區建筑物的地基變形機理的研究

1.1采空地區的結構類型（1）比較完整的層狀結構。巖石被層面所有的規則切割，結構為層狀結構的特征，采取局部性巖層和堅硬巖層交互沉積，變形和破壞時硬巖就起控制的作用，軟巖跟著硬巖移動。物性的特征也許是法向均質的異性體，切向為非均質的各向同性。這種結構常常會出現在彎沉帶采動地層中。（2）裂塊層狀結構。堅硬的巖層經常會被具有規律的裂隙和切面切割成為較大的結構體。塊體之間的相互吻合和擠壓，物性之間為同性體，此結構在裂隙中常常出現。（3）碎裂塊的結構。巖層被裂隙、節理等規則或不規則的結構面分隔，物性的特征是非均質各向異性體，這種結構出現在規則的冒落帶內。（4）散落體的結構。巖體被不同的組結構面分切，呈小碎塊、小顆粒狀，物性特征為非均質各項異性體，這種結構出現在不規則冒落帶內的機率很高。

1.2采空區的“活化”機理（1）冒落帶巖體的結構為碎裂結構或散落結構，之間存在的空隙率和殘余碎脹系數。（2）裂隙帶存在的巖體屬于塊裂結構，巖體之間相互咬合。這樣就會形成鉸接砌體巖梁懸臂梁的結構和半拱形結構。（3）采空區中部是完全的下沉區域，冒落的斷裂巖塊承受著各個方向壓應力的作用，因為破裂巖塊不可復原，所以巖塊裂隙存在的時間很長，由于受到上部的負載壓力的作用時，會產生幾次壓密，地表沉陷的幾率就相對比較小。

1.3采空區砌體巖體梁結構穩定條件和失穩形式有相關研究表明，開采開始帶結束并巖移穩固后，采空區的邊緣可能仍然存在沒有被冒落巖塊充填好的空洞，其旁邊的采空區形成上覆巖層的復合砌體梁結構。砌體梁之間有仍存在明顯離層區（如圖1）。對非完全采動的采空區也同樣存在著類似砌體梁的離層區，這些區域采空區的覆巖“活化”主要形式是，外力與外因作用之下巖塊的結構失穩，并由此而造成的裂隙與離層再壓密產生的。圖2采礦區的處治方法選擇2.3采空區砌體巖體梁結構穩定條件和失穩形式有相關研究表明，開采開始帶結束并巖移穩固后，采空區的邊緣可能仍然存在沒有被冒落巖塊充填好的空洞，其旁邊的采空區形成上覆巖層的復合砌體梁結構。砌體梁之間有仍存在明顯離層區（如圖1）。對非完全采動的采空區也同樣存在著類似砌體梁的離層區，這些區域采空區的覆巖“活化”主要形式是，外力與外因作用之下巖塊的結構失穩，并由此而造成的裂隙與離層再壓密產生的。

1.4荷載大小對覆巖移動與地表形變影響的分析對此實行最實際的實驗方法，就在采空區上面覆巖層基本穩定、結束之后，在試驗的基礎上采空區呈現逐級地加大荷載，經過實驗加載后覆巖中的位置位移來探討采空區之上的覆巖體，在荷載改變的作用之下形成的規律。實驗I中的荷載施加到受力的2側，其中第1處距離開切眼40m（c點），第2處距離停采線60m（d點）；實驗II中所加的荷載中第1處距離開切眼10m（e點），第2處位于其中央距離開切眼150m（f點）。在每個點分別施加了一樣大小的荷載，分為一二三級加載，逐級的大小為0.205MPa,0.615MPa,1.435MPa。需根據相似的實驗方法來探討研究其實驗的結果，對其的覆巖“活化”原由進行研究和總結。將采空區劃分為失穩的運動形式、覆巖的結構與冒落帶巖體結構類型。經過觀察和測定加載后觀測位移點，研究隨著荷載的變化，采空區中“三帶”殘余變形量變化的規律，建筑物與采空區位置相對不同時，地質的變形值在采空區的不同地段變化的規律。

2采空區問題治理措施的原則及選擇程序

2.1采空區問題治理方案的選擇程序目前，國內外還沒有相對較完善的技術規程和規范應用于采空區的處治技術方面。在建筑物的下面伏采空區穩定方案篩選，首先要考慮到采空區的規模、成因、埋深、水文地質、工程地質條件、及礦的采用方式等很多因素，還要考慮與經濟條件、地基條件、施工技術等相關聯。在通常的情況下，不同的采空區的處理方案不同，而且也沒有什么可比性。對于采空區的治理方案選擇，先應根據建筑工程具體特點，充分考慮到采空區地基的條件與施工條件，之后通過對待選擇的幾種處治的方法，在經濟上、技術上及施工進度等方面來進行綜合考評選擇，選1個或者幾個經濟上合理、技術上可行，又可以滿足施工的進度要求處治的方法。建筑物的下伏采空區處治的方案選擇步驟，如圖2所示。

2.2采空區問題治理的選擇原則方案選擇必須遵循以下的幾點原則:（1）在不同的塌陷區，通過工程勘察、穩定性分析及嚴格的調查之后，如果不能符合工程要求，就應該實行加固的處理方案。（2）采空區的治理方案選擇應該結合建筑工程特點，同時要考慮地基的條件及施工的條件因地制宜。（3）采空區問題處理的方案要能保證工程的質量必須可靠，不留任何隱患，用以保證工業廠房投產之后的安全和后續工程的施工安全可靠。（4）應確保施工的設備簡單，采空區的治理方案擁有較為成熟的施工工藝，設計可靠，方案可行。（5）在經濟上要有合理性，并且考慮治理工程的工期。

2.3沙溝亦煤礦采空區的治理方法對于采空區問題的治理是1項大投資和有很深遠影響的、區域性的、相關地質問題的治理方案與工程。采空區的治理方案有很多。在一定的資料調查和大量的研究中，應該發現并制定出不同的方案來治理采空區。可行方案的建立就是幫助解決相關問題，因為最后方案的采用是看其可行性與可靠性。到底這1方法是不是有效，可靠可行的方案集是不是就是“最優”的方案是關鍵因素。因此為您提供最為可行方案集。現在采空區的治理方向和研究水平都有很大的提高。其特點是先著眼于特定的采空區的特征，重視實踐的經驗，分析和研究采空區內外環境的特性等諸多方面的因素，提出各種的設想方案，然后通過比較與篩選，提出一些可行的方案。依據系統層次性和系統工程學原理，經過對實際過程分析，利用層次的分析法和模學相關的理論，建立優選采空區的治理方案評價體系，對有關采空區的治理處理方案集進行相關調查及研究。

3結語

經過對沙溝亦煤礦采空區的了解，地質環境、基本特征、破壞特征與變形，綜合各種處置措施及穩定性評價，多方面進行了系統的分析和較為全面的研究和論述，總結出了幾點：（1）煤礦采空區的面積太大、形狀分布不規則，井下的維護不好，采空區現在較為穩固，但內部發生了頂板巖體與冒頂塌落的變形。（2）該處的地質層主要是，泥巖、第四系的黃土和侏羅系的砂。在降雨或人類工程的活動之下，容易造成采空地區的塌陷。（3）經過對沙溝亦煤礦采空地區的基本情況調查，此處的采空區失穩和破壞并致使地面塌陷的主要因素是:煤柱壓迫底板和底鼓造成頂板坍塌、煤柱破壞。

作者：張文健吳純潔單位：九江學院土木工程與城市建設學院