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(guó)內(nèi)交通事業(yè)的發(fā)展，煤礦采空區(qū)問(wèn)題作為交通工程建設(shè)中最特殊的不良地質(zhì)問(wèn)題已越來(lái)越突出，本文從可采空區(qū)的地表特征及形式進(jìn)行論述，并且認(rèn)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(kāi)采中和開(kāi)采過(guò)后，地下會(huì)留下采空區(qū)，采空區(qū)塌陷造成地面沉降，開(kāi)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(kāi)發(fā)有所發(fā)展，但還沒(méi)有形成統(tǒng)一的量化標(biāo)準(zhǔn)，作為煤層穩(wěn)定程度的基礎(chǔ)和依據(jù)，采空區(qū)問(wèn)題比較復(fù)雜，難以進(jìn)行定量分析。，近年來(lái)在我國(guó)由于煤礦采空區(qū)而導(dǎo)致嚴(yán) 重的問(wèn)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(gè)很大隱患。因此高效、準(zhǔn)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(dāng)?shù)乇硐鲁林颠_(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大值時(shí)，即使移動(dòng)盆地繼續(xù)擴(kuò)大下沉量也不再增加，這時(shí)地表將形成一個(gè)平底的盤形盆地。當(dāng)?shù)氐牡孛娉两抵颠_(dá)到地質(zhì)開(kāi)采條件，應(yīng)該有最大的價(jià)值，即使移動(dòng)盆地繼續(xù)擴(kuò)大和解也不再增加，然后表面會(huì)形成一個(gè)平底的板形盆地。地下煤炭開(kāi)采，地表下沉值 達(dá)到稱為充分挖掘最大的采礦塌陷地質(zhì)和開(kāi)采條件。當(dāng)采空區(qū)的長(zhǎng)度和寬度比深度開(kāi)采，地表移動(dòng)稍大會(huì)出現(xiàn)扁平，條件被稱為全采空區(qū)時(shí)的長(zhǎng)度和寬度是小于深度挖掘，表面不出現(xiàn)的最大沉降移動(dòng)盆地形成一個(gè)碗的形狀，這種情況稱為一個(gè)完整的挖掘。地表移動(dòng)盆地沉降有兩種，即沉降和水平位移。因?yàn)橄噜彽某两岛退竭\(yùn)動(dòng)，每個(gè)點(diǎn)是不相等的，與表面的相對(duì)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(shí)有好多種類型，有較為穩(wěn)定的走向 (或傾向 )長(zhǎng)壁垮落法規(guī)則開(kāi)采所形成 的采空區(qū)；也有較長(zhǎng)時(shí)間也難以達(dá)到地表穩(wěn)定的非正規(guī)開(kāi)采所形成的采空區(qū)，如小條帶開(kāi)采、穿巷開(kāi)采等，也有的開(kāi)采數(shù)十年后還會(huì)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(zhǎng)壁開(kāi)采后形成的采空區(qū) 長(zhǎng)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。垮落帶巖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(dòng)損害輕微。地下煤炭開(kāi)采結(jié)束，一段時(shí)間后，地面沉降逐漸減小，并趨于穩(wěn)定。根據(jù)開(kāi)采沉陷 理論，連續(xù) 6 個(gè)月的沉降值小于30mm 時(shí)，可以認(rèn)為地表運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，其實(shí)表面仍會(huì)產(chǎn)生少量的殘余沉降。 2、只是部分開(kāi)采后形成的采空區(qū) 只有一部分被開(kāi)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(gè)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(kāi)采地表范圍較大，沉陷也會(huì)較大。如果類似此種結(jié)構(gòu)的采空區(qū)，留下的未經(jīng)開(kāi)采的煤柱大小是不是不合理，或能不能長(zhǎng)期支持覆巖層。在大多數(shù)情況下，其余沉降區(qū)位會(huì)嚴(yán)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(gè)世紀(jì)，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(yù)留足夠沉降量和防止坍塌及把路基加寬等措施。對(duì)處于沉陷盆地邊緣，變形最強(qiáng)烈的路基地段，其設(shè)計(jì)應(yīng)采取加固措施，如鋪設(shè)土工格柵，防止沉降不均勻，對(duì)于加固受到開(kāi)采影響的涵洞和橋梁，要針對(duì)重點(diǎn)工程預(yù)留安全煤柱，對(duì)于跨度范圍不大的橋梁，根據(jù)國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)可以改 為涵洞，以其抗變形能力，又有利于路基加寬。對(duì)于難以繞避，又有塌陷危險(xiǎn)的路段，要采用切實(shí)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(dòng)表面的邊界。避免困難時(shí)，應(yīng)分為以下兩個(gè)條件：地下開(kāi)采后評(píng)價(jià)采空區(qū)地面上，在上面的雷區(qū)和周圍地面變形時(shí)，挖掘 “ 尚未達(dá)到充分挖掘 ” （移動(dòng)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(yù)測(cè)的最大變形值采取加強(qiáng)措施。 “ 充分挖掘 ”（移動(dòng)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(lái)是否重復(fù)挖掘。在外圍的部分，變形 仍處于發(fā)展階段時(shí)，是鐵路或垂直均勻變形，橫向變形小很多通過(guò)，并采取后雷區(qū)改變開(kāi)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(shí)、全部充填或兩次充填，減少開(kāi)挖厚度，或采用條帶式開(kāi)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(qiáng)大的采取加固措施，如格柵，路基設(shè)計(jì)，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(diǎn)項(xiàng)目，根據(jù)國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)是一項(xiàng)復(fù)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(xiàng)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(guò)去，采空區(qū)處理設(shè)計(jì)，由于往往選擇單一的注漿技術(shù)，并采取一個(gè)保守的設(shè)計(jì)，開(kāi)采面積穩(wěn)定在一定程度上缺乏風(fēng)險(xiǎn)分析，導(dǎo)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(jì)，是當(dāng)前迫切需要開(kāi)展工作。同時(shí)，應(yīng)區(qū)別對(duì)待的原則，通過(guò)實(shí)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(wèn)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(diǎn)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(lái)研究采空區(qū)沉陷變形的特點(diǎn)，預(yù)測(cè)建筑物地基變形和沉降； （ 4）結(jié)合工程要求選擇恰當(dāng)?shù)募庸坛涮罘椒?，并根?jù)采空區(qū)狀態(tài)及變形特點(diǎn)，包括選擇經(jīng)濟(jì)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(jì)的適宜性、進(jìn)行建筑物抗變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （ 6）進(jìn)行建筑物變形觀測(cè)、地基反力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)采空區(qū)上方大型建筑物的運(yùn)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(yùn)作，主要由于人員和財(cái)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(kāi)采滲流規(guī)律；巖石應(yīng)力場(chǎng)的分布和地層控制技術(shù)對(duì)巖層移動(dòng)和地表塌陷，裂隙巖體的影響規(guī)律。近年來(lái)，為了解決問(wèn)題的巖層控制在更廣泛的問(wèn)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(kāi)采堅(jiān)硬的巖石節(jié)理和裂隙分布和開(kāi)采沉陷控制的目的。復(fù)合關(guān)鍵層破損的研究，在一定條件下的兩個(gè)相鄰層關(guān)鍵層同步破。在工作面推進(jìn)，動(dòng)態(tài)分配的關(guān)鍵層下有兩個(gè)階段：即初級(jí)破碎前的關(guān)鍵層，隨著工作面的推進(jìn)，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(shí) ，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(kāi)采和不斷進(jìn)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(dòng)裂隙 “O”形圈。沿頂板高度方向，隨工作面推進(jìn)離層。 （ 1）采空區(qū)加固范圍的確定 鐵路經(jīng)過(guò)采空區(qū)的線路長(zhǎng)度和兩端變形影響范圍即為需要加固路段的長(zhǎng)度為加固路段長(zhǎng)度；一般按巖移參數(shù)具體加以計(jì)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(diǎn)為采空空洞、冒落帶及裂縫帶范圍內(nèi)的破碎巖體，這是對(duì)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(qiáng)度高、耐久性好、無(wú)污染、無(wú)毒、來(lái)源材料豐富、價(jià)格較低、灌注工藝相對(duì)較簡(jiǎn)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(zhǔn)則灌漿才是可行的。對(duì)立體懸浮液進(jìn)行灌漿時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)N15 時(shí)，灌漿立即可行，上述實(shí)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(xiàn)： 1李國(guó)和 . 采空區(qū)地理修復(fù)技術(shù)研究報(bào)告 M.貴州教育科學(xué)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(wú)機(jī)發(fā)泡混凝土施工 探討當(dāng)前建筑施工現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)度控制 芻議我國(guó)建筑裝飾材料的綠色環(huán)保趨勢(shì) 淺談塔吊的安全監(jiān)督要