某建筑场地下伏采空区稳定性研究和探究

《某建筑场地下伏采空区稳定性研究和探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、某建筑场地下伏采空区稳定性研究和探究　　摘要：在老采空区地表新建建筑物，关系到建筑物的长期安全性，是目前采空区工程地质问题研究的重要内容之一。本文以徐州某煤矿拟建电厂场地的下伏采空区为研究对象，在论述地质与采矿特征的基础上，采用概率积分法计算了采空区的残余变形值，对研究区进行了危险性分区和评价，并提出了相应的治理措施，为保证拟建工程场地的安全提供了一定的理论依据。关键词：采空区；地表变形；危险性分区；地基稳定性中图分类号：F407.1文献标识码：A8煤矿地下开采导致上覆岩层冒落、断裂或者弯曲，虽经长时间的自然压实作用，

2、但开采形成的空洞、裂隙、离层等将长期存在，老采空区上方地基特性势必发生变化，然而，随着经济的发展，可供建筑的土地资源严重不足，越来越多的建筑物不得不建在老采空区上方，因此对老采空区地基稳定性进行分析与评价，以保证新建建筑物的安全使用变得尤为重要。本文以某煤矿采空区为例，论述了其煤矿采空区地质、采矿特征，通过定性与定量的方法，分析与评价了该煤矿采空区的稳定性，并提出了相应的治理措施，解决了该矿工业广场作为拟建电厂场地的适应性的问题，为保证拟建工程场地的安全提供了一定的理论依据。1研究区地质采矿特征分析本文研究场地位于徐州

3、市九里区西部，距徐州市区中心约13km。该区域地表标高+35m～+42m，地势较平坦，表层土平均厚度76.0m。拟建发电机组的工程建筑布置于该矿区工业广场内待拆除的建筑设施所占土地上，其设计规划用地面积约250ha，属于动力工业类建筑。其建筑物类型主要为生产厂房、辅助生产厂房、动力用厂房、附属储藏建筑等类型。该矿井在1983年以前，主采下石盒子组1煤及2煤。1983年以后，开始回采山西组7煤和9煤。形成1、2煤与7、9煤搭配开采的局面，现在主采山西组7、9煤。煤层分布特征如下：①1煤位于下石盒子组地层中段，上距奎山砂岩

4、66m，下距2煤0.05～11.97m，平均煤厚0.89m，属不稳定煤层。②2煤位于下石盒子组地层中段，下距分界砂岩47m左右，平均煤厚1.85m，属于稳定性煤层。③7煤位于下山西组地层第二沉积旋回，上距2煤100m，下距分界砂岩58m，平均煤厚3.25m。④9煤位于下山西组地层第一沉积旋回，见煤点煤厚0.25～5.75m，平均煤厚2.24m。采煤方法为走向长壁开采，其单一工作面长度一般在60～80m之间，推进长度通常在150～200m之间，落煤方式多为综合机械化开采，局部地段为炮采。顶板管理均采用自然冒落法。图1采空

5、区平面分布示意图8研究区内1、2煤采空区形成时间较早，在北部形成于1968～1970年，在西部形成于1974～1981年，东部1967～1970年。在西北部的局部地段，2煤的采空时间为1984年和1994年，西南部采空区局部地段最晚时间为1987～1993年。勘察区内的7、9煤采空区形成时间稍晚，在北部形成于1982～1990年，在西部形成于1986～1992年，东部在1985年。在勘察范围的西部边缘，9煤采空时间为2002年。采空区总体特征主要表现为煤层开采充分，采空区分布面积大，且多层重复开采。2采空区地表变形特征

6、预计目前老采空区的剩余沉降量计算大多采用概率积分法和数值计算法。本文采用较为成熟的概率积分法来预测采空区将会产生的地表移动和变形特征。按最不利条件即充分开采条件下计算。主要采用下面几个参数，最大剩余沉降量(mm)：Wm′=Mq′cosα=M(1-q)cosα；最大残余倾斜值(mm／m)：im′=Wm′／r；最大残余曲率值(10-3/m)：Km′=1.52Wm′／r2；最大残余水平移动值(mm)：Um′=bWm′；最大残余水平变形值(mm/m)：εm′=1.52bWm′／r2。根据国内外采空区移动变形的经验，结合该煤矿的

7、地质采矿特征，选取了适当的预测参数。其中1、2煤、7煤、9煤沉降系数q分别为0.99、0.93、0.90；残余沉降系数q’分别为0.01、0.07、0.10；煤层采厚M8(m)分别为4.0、3.3、3.3；煤层倾角α(°)分别为6.0、3.0、3.0；采空煤层平均埋深H(m)分别为206、330、350；煤层采空区影响半径r(m)分别为121、194、206；沉降拐点偏移距S(m)均为35；主要影响角正切tgβ均为1.70；水平移动系数b为0.385。根据上述计算公式求出地表最大剩余沉降量如表1。表1采空区地表最大剩余

8、沉降量采空煤层Wm’(mm)im’(mm/m)Km’(10-3/m)Um’(mm)εm’（mm／m）1,2煤39.780.3340.0042715.320.1969煤329.931.7740.01450127.021.0387煤230.951.1720.0090588.920.686合计599.453.2800.02781231.