采煤区地面塌陷问题的探究

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1、采煤区地面塌陷问题的探究陈霄成都理工大学环境与土木工程学院摘要：通过分析煤炭开采区的区域地质环境，得出影响其塌陷的要素及其对于上部己建结构的影响。考虑两者的相互作用，认为开采已建结构物下的煤炭资源时，应全面考虑沉降、环境等要素。开采属于典型的近接工程，故应在开采工作屮树立起近接工程的风险评价思路，选用合理的措施，避免造成不利的影响。关键词：地质环境;采空区;近接;影响;作者简介：陈霄（1996-）,男，成都理工大学土木工程专业，主要研究方向：岩土工程。收稿日期:2017-7-25Thestudyonground

2、collapseofcoalminingareaChenXiaoCollegeofenvironmentandcivilengineering,ChengduUniversityofTechnology;Abstract：Throughanalyzingthegeologicalenvironmentofcoalminingarea,thefactorsthataffectgroundcollapseandtheeffectsonthestructureoftheupperpartwereeduced.Cons

3、ideringtheinteraction,miningcoalresourceshavebeenstoredunderthestructureshouldconsiderthesettlement,environmentandotherfactors.Miningisatypicalapproachingexcavation.Usingtheriskassessmentmethodofapproachingexcavationandchoosingthereasonablemeasurescanavoidad

4、verseeffect.Keyword：geologicalenvironment;mined-outarea;approaching;effect;Received：2017-7-251前言众所周知，煤炭作为主要的能源，经过大规模的开采后，在地下存在许多采空区，随着交通路网及城市面积的不断扩大，需要在采空区上部修建的结构日益增多，在已有结构下进行煤炭的继续开采，做到充分利用资源也不可避免。因地下采空而导致的地面沉降与塌陷问题，越来越受到工程界的关注。邹济路全长24.724km,邹城段约12.9km，该段路线即

5、经过了多个采煤塌陷区，部分塌陷区还未沉陷稳定。近期，因煤矿采煤工作面在邹城段下方作业，而导致了部分区段地面下沉严重（如图1所示），最大深度可达5ni。因此在实际生产屮，对这一典型近接工程皿应树立起风险控制意识。2地区地质条件概述2.1工程地质条件木项目路线经过地区地貌以平原洼地和矿区沉陷地为主。区域地质构造单元属华北地台鲁中南台隆。经过漫长的地质历史吋期，发育有断裂构造、褶皱构造、尼山穹隆构造三种地形。境内各界地层均有发育，除煤炭外，亦还有石灰石、石膏等矿物。各地层均有发育，岩石类型从上到下依次有:第四系的松散

6、矿物颗粒。新生界第三系为砂岩、砂砾岩、泥岩及顶部钙质土或结核层。中生界为细砂岩、砂砾岩等。古牛界二叠系为砂岩、砂质页岩、黏土质页岩及泥质页岩夹数层煤，石炭系以灰色页岩为主。奥陶系为白云质灰岩、泥灰岩和纯灰岩。寒武系为中薄层灰岩、泥灰岩和夹页岩。前古生界的屮高级变质泰山群杂岩及岩浆岩。本地区内的南屯煤矿、鲍丿占煤矿采煤深度均大于500m,矿层的水平倾角以不大于15°的居多，总体上根据《采空区公路设计与施工技术细则》(JTG/TD31-01-2011)⑵属于水平(缓倾斜)采空区。2.2水文地质条件路线经过地区属淮河

7、水系，南四湖流域，主要河流有泗河、口马河，因本地属于东亚季风气候区，四季分明，绝大多数河流属于季节性间歇河流，在7、8、9刀汛期时有水，冬春干涸。由于局部断裂构造的存在，隔水底板被破坏，使得含水层的富水能力增强。3塌陷机理及风险要素评价3.1塌陷机理在开挖前，初始地应力不论是重力主导下的竖向力，述是构造应力主导下的水平力，原岩都处于三向应力条件下。而由于人为开采导致的卸荷，破坏了区域内原始的三向应力状态，在顶板下侧形成了临空面，上覆岩体产牛了向下挠曲变形的趋势。由于开挖的影响，地下水位的降低，以有效应力原理分析

8、。认为在总应力不变的情况下，随着孔隙水压力的减小，土屮有效应力增加，进一步增大了土的固结压缩。而开采后会造成的地面沉降甚至塌陷，进一步改变了区域的工程地质与水文地质条件，破坏了原有的自然平衡，导致新一轮的应力重分布。3.2风险因素3.2.1地质构造由上文可见，区域内的整体地质条件较为稳定，各个煤［□边界处存在的断层活动性不强，需注意局部的不利影响因素即上覆松散矿物的I古I结压缩问题，在