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煤矿建筑安全设计论述

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1采空地区建筑物的地基变形机理的研究

1.1采空地区的结构类型(1)比较完整的层状结构。岩石被层面所有的规则切割,结构为层状结构的特征,采取局部性岩层和坚硬岩层交互沉积,变形和破坏时硬岩就起控制的作用,软岩跟着硬岩移动。物性的特征也许是法向均质的异性体,切向为非均质的各向同性。这种结构常常会出现在弯沉带采动地层中。(2)裂块层状结构。坚硬的岩层经常会被具有规律的裂隙和切面切割成为较大的结构体。块体之间的相互吻合和挤压,物性之间为同性体,此结构在裂隙中常常出现。(3)碎裂块的结构。岩层被裂隙、节理等规则或不规则的结构面分隔,物性的特征是非均质各向异性体,这种结构出现在规则的冒落带内。(4)散落体的结构。岩体被不同的组结构面分切,呈小碎块、小颗粒状,物性特征为非均质各项异性体,这种结构出现在不规则冒落带内的机率很高。

1.2采空区的“活化”机理(1)冒落带岩体的结构为碎裂结构或散落结构,之间存在的空隙率和残余碎胀系数。(2)裂隙带存在的岩体属于块裂结构,岩体之间相互咬合。这样就会形成铰接砌体岩梁悬臂梁的结构和半拱形结构。(3)采空区中部是完全的下沉区域,冒落的断裂岩块承受着各个方向压应力的作用,因为破裂岩块不可复原,所以岩块裂隙存在的时间很长,由于受到上部的负载压力的作用时,会产生几次压密,地表沉陷的几率就相对比较小。

1.3采空区砌体岩体梁结构稳定条件和失稳形式有相关研究表明,开采开始带结束并岩移稳固后,采空区的边缘可能仍然存在没有被冒落岩块充填好的空洞,其旁边的采空区形成上覆岩层的复合砌体梁结构。砌体梁之间有仍存在明显离层区(如图1)。对非完全采动的采空区也同样存在着类似砌体梁的离层区,这些区域采空区的覆岩“活化”主要形式是,外力与外因作用之下岩块的结构失稳,并由此而造成的裂隙与离层再压密产生的。图2采矿区的处治方法选择2.3采空区砌体岩体梁结构稳定条件和失稳形式有相关研究表明,开采开始带结束并岩移稳固后,采空区的边缘可能仍然存在没有被冒落岩块充填好的空洞,其旁边的采空区形成上覆岩层的复合砌体梁结构。砌体梁之间有仍存在明显离层区(如图1)。对非完全采动的采空区也同样存在着类似砌体梁的离层区,这些区域采空区的覆岩“活化”主要形式是,外力与外因作用之下岩块的结构失稳,并由此而造成的裂隙与离层再压密产生的。

1.4荷载大小对覆岩移动与地表形变影响的分析对此实行最实际的实验方法,就在采空区上面覆岩层基本稳定、结束之后,在试验的基础上采空区呈现逐级地加大荷载,经过实验加载后覆岩中的位置位移来探讨采空区之上的覆岩体,在荷载改变的作用之下形成的规律。实验I中的荷载施加到受力的2侧,其中第1处距离开切眼40m(c点),第2处距离停采线60m(d点);实验II中所加的荷载中第1处距离开切眼10m(e点),第2处位于其中央距离开切眼150m(f点)。在每个点分别施加了一样大小的荷载,分为一二三级加载,逐级的大小为0.205MPa,0.615MPa,1.435MPa。需根据相似的实验方法来探讨研究其实验的结果,对其的覆岩“活化”原由进行研究和总结。将采空区划分为失稳的运动形式、覆岩的结构与冒落带岩体结构类型。经过观察和测定加载后观测位移点,研究随着荷载的变化,采空区中“三带”残余变形量变化的规律,建筑物与采空区位置相对不同时,地质的变形值在采空区的不同地段变化的规律。

2采空区问题治理措施的原则及选择程序

2.1采空区问题治理方案的选择程序目前,国内外还没有相对较完善的技术规程和规范应用于采空区的处治技术方面。在建筑物的下面伏采空区稳定方案筛选,首先要考虑到采空区的规模、成因、埋深、水文地质、工程地质条件、及矿的采用方式等很多因素,还要考虑与经济条件、地基条件、施工技术等相关联。在通常的情况下,不同的采空区的处理方案不同,而且也没有什么可比性。对于采空区的治理方案选择,先应根据建筑工程具体特点,充分考虑到采空区地基的条件与施工条件,之后通过对待选择的几种处治的方法,在经济上、技术上及施工进度等方面来进行综合考评选择,选1个或者几个经济上合理、技术上可行,又可以满足施工的进度要求处治的方法。建筑物的下伏采空区处治的方案选择步骤,如图2所示。

2.2采空区问题治理的选择原则方案选择必须遵循以下的几点原则:(1)在不同的塌陷区,通过工程勘察、稳定性分析及严格的调查之后,如果不能符合工程要求,就应该实行加固的处理方案。(2)采空区的治理方案选择应该结合建筑工程特点,同时要考虑地基的条件及施工的条件因地制宜。(3)采空区问题处理的方案要能保证工程的质量必须可靠,不留任何隐患,用以保证工业厂房投产之后的安全和后续工程的施工安全可靠。(4)应确保施工的设备简单,采空区的治理方案拥有较为成熟的施工工艺,设计可靠,方案可行。(5)在经济上要有合理性,并且考虑治理工程的工期。

2.3沙沟亦煤矿采空区的治理方法对于采空区问题的治理是1项大投资和有很深远影响的、区域性的、相关地质问题的治理方案与工程。采空区的治理方案有很多。在一定的资料调查和大量的研究中,应该发现并制定出不同的方案来治理采空区。可行方案的建立就是帮助解决相关问题,因为最后方案的采用是看其可行性与可靠性。到底这1方法是不是有效,可靠可行的方案集是不是就是“最优”的方案是关键因素。因此为您提供最为可行方案集。现在采空区的治理方向和研究水平都有很大的提高。其特点是先着眼于特定的采空区的特征,重视实践的经验,分析和研究采空区内外环境的特性等诸多方面的因素,提出各种的设想方案,然后通过比较与筛选,提出一些可行的方案。依据系统层次性和系统工程学原理,经过对实际过程分析,利用层次的分析法和模学相关的理论,建立优选采空区的治理方案评价体系,对有关采空区的治理处理方案集进行相关调查及研究。

3结语

经过对沙沟亦煤矿采空区的了解,地质环境、基本特征、破坏特征与变形,综合各种处置措施及稳定性评价,多方面进行了系统的分析和较为全面的研究和论述,总结出了几点:(1)煤矿采空区的面积太大、形状分布不规则,井下的维护不好,采空区现在较为稳固,但内部发生了顶板岩体与冒顶塌落的变形。(2)该处的地质层主要是,泥岩、第四系的黄土和侏罗系的砂。在降雨或人类工程的活动之下,容易造成采空地区的塌陷。(3)经过对沙沟亦煤矿采空地区的基本情况调查,此处的采空区失稳和破坏并致使地面塌陷的主要因素是:煤柱压迫底板和底鼓造成顶板坍塌、煤柱破坏。

作者:张文健吴纯洁单位:九江学院土木工程与城市建设学院

建筑安全杂志责任编辑:田老师    阅读:人次