煤礦采空區(qū)工程處理方案淺析[權(quán)威資料]

煤礦采空區(qū)工程處理方案淺析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：隨著國內(nèi)交通事業(yè)的發(fā)展，煤礦采空區(qū)問題作為交通工程建設(shè)中最特殊的不良地質(zhì)問題已越來越突出，本文從可采空區(qū)的地表特征及形式進行論述，并且認真分析了采空區(qū)的地質(zhì)特征及破壞程度，最后提出了采空區(qū)工程處理的可行性方案與措施。 關(guān)鍵詞：采空區(qū)煤礦 加固 U457+.3 A AbstractWiththedevelopmentoftransport,coalminegoafproblemsastrafficengineeringconstructionmostspecialgeologicalproblemshavebecomemoreandmoreprominent,thisarticlefromgoafsurfacefeaturesandformarediscussed,andacarefulanalysisofthegobareageologicalfeaturesanddamagedegree,finallyproposedthegoafengineeringtreatmentthefeasibilityoftheschemesandmeasures.Keywords： Goaf；Coalmine； Reinforcement 在煤炭開采中和開采過后，地下會留下采空區(qū)，采空區(qū)塌陷造成地面沉降，開裂，毀壞農(nóng)田，建筑物和其他設(shè)施，造成生態(tài)環(huán)境的破壞。關(guān)于煤層穩(wěn)定性的研究，目前仍主要是定性的描述，定量研究開發(fā)有所發(fā)展，但還沒有形成統(tǒng)一的量化標準，作為煤層穩(wěn)定程度的基礎(chǔ)和依據(jù)，采空區(qū)問題比較復雜，難以進行定量分析。，近年來在我國由于煤礦采空區(qū)而導致嚴 重的問題，大多數(shù)礦山都存在一些未經(jīng)處理的采空區(qū)，采空區(qū)是工程建設(shè)的一個很大隱患。因此高效、準確的調(diào)查是非常重要的工作。煤層穩(wěn)定性的研究，目前仍主要是定性的研究，定量研究也有一定發(fā)展。 一、采空區(qū)地表的特征及其變化和主要類型。 當?shù)乇硐鲁林颠_到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大值時，即使移動盆地繼續(xù)擴大下沉量也不再增加，這時地表將形成一個平底的盤形盆地。當?shù)氐牡孛娉两抵颠_到地質(zhì)開采條件，應(yīng)該有最大的價值，即使移動盆地繼續(xù)擴大和解也不再增加，然后表面會形成一個平底的板形盆地。地下煤炭開采，地表下沉值 達到稱為充分挖掘最大的采礦塌陷地質(zhì)和開采條件。當采空區(qū)的長度和寬度比深度開采，地表移動稍大會出現(xiàn)扁平，條件被稱為全采空區(qū)時的長度和寬度是小于深度挖掘，表面不出現(xiàn)的最大沉降移動盆地形成一個碗的形狀，這種情況稱為一個完整的挖掘。地表移動盆地沉降有兩種，即沉降和水平位移。因為相鄰的沉降和水平運動，每個點是不相等的，與表面的相對位移和變形、傾斜、傾斜變化（曲率）和橫向變形（壓縮和膨脹）。 二、采空區(qū)被破壞的地理地形特征。 采空區(qū)其實有好多種類型，有較為穩(wěn)定的走向 (或傾向 )長壁垮落法規(guī)則開采所形成 的采空區(qū)；也有較長時間也難以達到地表穩(wěn)定的非正規(guī)開采所形成的采空區(qū)，如小條帶開采、穿巷開采等，也有的開采數(shù)十年后還會出現(xiàn)地表突然塌陷的情況；不同類型的采空區(qū)及其破壞特征都有很大的區(qū)別。 1、長壁開采后形成的采空區(qū) 長壁工作面連續(xù)規(guī)則挖掘后，形成上覆巖層垮落帶，斷裂帶和彎曲帶?？迓鋷r體的分散性和分散格局，巖石間良好的連接、連通性較大；斷裂帶巖體呈塊裂層狀結(jié)構(gòu)，裂縫連接和發(fā)展；彎曲區(qū)巖體更完整的層狀結(jié)構(gòu)，采動損害輕微。地下煤炭開采結(jié)束，一段時間后，地面沉降逐漸減小，并趨于穩(wěn)定。根據(jù)開采沉陷 理論，連續(xù) 6 個月的沉降值小于30mm 時，可以認為地表運動是穩(wěn)定的，其實表面仍會產(chǎn)生少量的殘余沉降。 2、只是部分開采后形成的采空區(qū) 只有一部分被開采后形成的采空區(qū)，其覆蓋的巖層也可以分為幾大結(jié)構(gòu)，比如斷裂帶、冒落帶、曲度帶。源于采礦區(qū)域的制約，這三個區(qū)域的發(fā)展程度往往是不足的，表面形成淺慢陷洼地。一旦開采地表范圍較大，沉陷也會較大。如果類似此種結(jié)構(gòu)的采空區(qū)，留下的未經(jīng)開采的煤柱大小是不是不合理，或能不能長期支持覆巖層。在大多數(shù)情況下，其余沉降區(qū)位會嚴重變形，且分布的不均勻，不連續(xù)的，甚至 突然發(fā)生。采礦結(jié)束后，可能突然發(fā)生在幾十年或一個世紀，地表面上建筑物造成更多的傷害。 三、采空區(qū)的工程處理措施建議 1、關(guān)于采空區(qū)處理的一般性原則和處理措施 根據(jù)調(diào)查資料和礦區(qū)規(guī)劃，我們可以判斷采礦區(qū)域的路基情況，在采空區(qū)域內(nèi)部，應(yīng)采取預留足夠沉降量和防止坍塌及把路基加寬等措施。對處于沉陷盆地邊緣，變形最強烈的路基地段，其設(shè)計應(yīng)采取加固措施，如鋪設(shè)土工格柵，防止沉降不均勻，對于加固受到開采影響的涵洞和橋梁，要針對重點工程預留安全煤柱，對于跨度范圍不大的橋梁，根據(jù)國內(nèi)的經(jīng)驗可以改 為涵洞，以其抗變形能力，又有利于路基加寬。對于難以繞避，又有塌陷危險的路段，要采用切實可行的處理措施。 在選線應(yīng)盡量避免采空區(qū)，采空區(qū)影響線位于范圍之外。在采空區(qū)盆地的移動表面的邊界。避免困難時，應(yīng)分為以下兩個條件：地下開采后評價采空區(qū)地面上，在上面的雷區(qū)和周圍地面變形時，挖掘 “ 尚未達到充分挖掘 ” （移動流域尚未形成），水平和垂直變形已迅速發(fā)展，不平衡，建設(shè)鐵路，根據(jù)預測的最大變形值采取加強措施。 “ 充分挖掘 ”（移動盆地形成盆底）在平底部分流域興建的鐵路，但應(yīng)注意在未來是否重復挖掘。在外圍的部分，變形 仍處于發(fā)展階段時，是鐵路或垂直均勻變形，橫向變形小很多通過，并采取后雷區(qū)改變開采工藝，減小地表下沉量。其方法有：采用填充法處理頂板。最好及時、全部充填或兩次充填，減少開挖厚度，或采用條帶式開采等。 在采空區(qū)內(nèi)部，以防止倒塌，并留下足夠的結(jié)算和路基拓寬和其他措施。陷盆地邊緣的變形是最強大的采取加固措施，如格柵，路基設(shè)計，以防止不均勻沉降。加固的橋梁和涵洞的挖掘效果。小跨度橋梁的安全煤柱的重點項目，根據(jù)國內(nèi)的經(jīng)驗，可以改為暗渠，其抗變形能力，有利于拓寬路基。如果這是難以避免，關(guān)鍵部分倒塌，采取可行的防 御措施。 2、采空區(qū)治理及地基加固方案的確定 采空區(qū)治理及地基加固設(shè)計是一項復雜的工作，涉及加固處理范圍的確定、充填材料的選擇、鉆探量的合理布置等多項工作內(nèi)容工藝及流程可使處理效果明顯提高并降低處理成本。在過去，采空區(qū)處理設(shè)計，由于往往選擇單一的注漿技術(shù)，并采取一個保守的設(shè)計，開采面積穩(wěn)定在一定程度上缺乏風險分析，導致成本高，施工單位和退一步增援。因此，采空區(qū)處理的優(yōu)化設(shè)計，是當前迫切需要開展工作。同時，應(yīng)區(qū)別對待的原則，通過實地調(diào)查，選擇合理的和可行的施工方案，以取得令人滿意的結(jié)果，具 體問題具體分析的基礎(chǔ)上。 采空區(qū)充填加固方案的確定應(yīng)遵循以下步驟： （ 1）采用調(diào)查采礦的以往資料、物探、鉆探等綜合技術(shù)勘察地下采空區(qū)及其覆巖破壞情況、覆蓋巖層破壞程度的研究等； （ 2）探索采空區(qū)塌陷特點和穩(wěn)定程度及其覆巖巖體結(jié)構(gòu)； （ 3）采用二維、三維彈塑性有限元數(shù)值模擬技術(shù)或概率積分法來研究采空區(qū)沉陷變形的特點，預測建筑物地基變形和沉降； （ 4）結(jié)合工程要求選擇恰當?shù)募庸坛涮罘椒?，并根?jù)采空區(qū)狀態(tài)及變形特點，包括選擇經(jīng)濟適用的填充材料、充填 (及灌漿 )孔 的技術(shù)參數(shù)、排布方式等； （ 5）依照采空區(qū)變形地基特征采用三維、二維有限元等結(jié)構(gòu)模擬分析技術(shù)，改善建筑設(shè)計的適宜性、進行建筑物抗變形結(jié)構(gòu)設(shè)計； （ 6）進行建筑物變形觀測、地基反力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測，監(jiān)測采空區(qū)上方大型建筑物的運行狀態(tài)。 3、注漿加固技術(shù) 采空區(qū)地表塌陷，變形 #8203； #8203；和建筑物倒塌，影響或造成裂縫，或作出的建設(shè)不能正常運作，主要由于人員和財產(chǎn)的威脅。因此，老采空區(qū)建設(shè)工程地質(zhì)適應(yīng)性及處理方法的研究具有重要意義。采空區(qū)煤田采空區(qū)地質(zhì)理 論地質(zhì)分析：在巖石節(jié)理分布和分離規(guī)則挖掘開采滲流規(guī)律；巖石應(yīng)力場的分布和地層控制技術(shù)對巖層移動和地表塌陷，裂隙巖體的影響規(guī)律。近年來，為了解決問題的巖層控制在更廣泛的問題，提出在地面控制的關(guān)鍵層理論。關(guān)鍵層理論研究覆蓋層厚度的層狀礦體開采堅硬的巖石節(jié)理和裂隙分布和開采沉陷控制的目的。復合關(guān)鍵層破損的研究，在一定條件下的兩個相鄰層關(guān)鍵層同步破。在工作面推進，動態(tài)分配的關(guān)鍵層下有兩個階段：即初級破碎前的關(guān)鍵層，隨著工作面的推進，離層的數(shù)量不斷增加。在采空區(qū)的中間層，關(guān)鍵層在采空區(qū)中期的最大分離，先破壞后往往壓實 ，而在采空區(qū)一側(cè)仍然保持了隔離區(qū)。隔離區(qū)的工作面上方是隨著工作面的開采和不斷進步。在采空區(qū)四周存在一沿層面橫向連通的離層發(fā)育區(qū)，稱之為采動裂隙 “O”形圈。沿頂板高度方向，隨工作面推進離層。 （ 1）采空區(qū)加固范圍的確定 鐵路經(jīng)過采空區(qū)的線路長度和兩端變形影響范圍即為需要加固路段的長度為加固路段長度；一般按巖移參數(shù)具體加以計算得出加固寬度，采用安全范圍寬度為加固寬度。通常以采空區(qū)底板深度為注漿加固的下限深度，充填加固重點為采空空洞、冒落帶及裂縫帶范圍內(nèi)的破碎巖體，這是對加固深度的要求。 （ 2）注漿材料的選取 注漿材料選擇的總體原則就是：抗?jié)B性、可灌性、強度高、耐久性好、無污染、無毒、來源材料豐富、價格較低、灌注工藝相對較簡單。在節(jié)理、巖體裂隙中，其寬度和粗糙程度是決定因素。在采空區(qū)中注漿，冒落充填物的空隙連通情況及大小決定著注漿材料的選取。 （ 3）灌注材料的粒徑選取 節(jié)理、裂隙的寬度應(yīng)比灌漿材料的代表粒徑至少應(yīng)大 3倍，最好大 5 倍左右，這是在節(jié)理、裂隙巖體中的選擇要求，遵守這樣的準則灌漿才是可行的。對立體懸浮液進行灌漿時，一般采取 D15（主體中顆粒的粒徑） 和 D85（懸浮液中固體顆粒的粒徑）之比 N 值作為判斷其可灌性的標準，當N15 時，灌漿立即可行，上述實踐結(jié)果表明，采空區(qū)空腔應(yīng)選擇大顆粒材料，采空區(qū)附近的節(jié)理、裂隙巖體應(yīng)選擇小顆粒材料，而且要結(jié)合采空區(qū)路段的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件。 參考文獻： 1李國和 . 采空區(qū)地理修復技術(shù)研究報告 M.貴州教育科學出版社， 1999（ 03） 2張戎墾 .采空區(qū)灌注方式淺析 M.北京教育出版社， 2003（ 02） 3徐永明 .大型采空區(qū)鐵路地基穩(wěn)定性分析 J.鐵道勘察 .2009（ 2） 閱讀相關(guān)文檔 :有關(guān)建筑外墻保溫節(jié)能的技術(shù)探討 大體積混凝土結(jié)構(gòu)在土木建筑施工中的技術(shù)與管理 屋面無機發(fā)泡混凝土施工 探討當前建筑施工現(xiàn)場的安全管理 論現(xiàn)階段如何做好思想政治工作 淺析在高層建筑裝飾工程中施工程序及其管理措施 房屋建筑施工安全監(jiān)理分析 淺論軟土地基處理 探究監(jiān)理在工程施工中的進度控制 芻議我國建筑裝飾材料的綠色環(huán)保趨勢 淺談塔吊的安全監(jiān)督要