采空区上方修建大型建筑物地基稳定性评价

地表移动变形随时间的稳定性及剩余变形问题一直是采动覆岩沉陷研究的重要方面。笔者分析了采动地表移动变形的时间过程,探讨了地表沉陷的延续时间及地表剩余沉陷的预计方法,给出了采空区上方修建大型建筑物地基稳定性评价的指标,对采空区上建设建筑物提出了相应的技术措施。     

大冶市还地桥煤矿采空区稳定性评价与防治措施建议

大冶市还地桥区域煤矿开采形成采空区变形及塌陷;造成区内居民房屋出现不同程度开裂变形、地面设施破坏.依据该区煤矿采空区勘查成果,对成因机制及稳定性、发展趋势进行分析评价,判断勘查区内的采空区及地表变形处于残余变形阶段,按今后50年地面累计变形情况计算结果将勘查区采空区划分为不稳定区、基本稳定区和稳定区并提出防治措施建议.     

煤矿采空区场地地基稳定性及适宜性分析

结合一煤矿采空区场地作为新建高层住宅小区场地,通过开采条件、地表移动变形综合确定煤矿采空区的稳定性;采用工程类比法、采空区特征判别法、活化影响因素分析法、地表剩余变形判别法等判别采空区场地工程建设适宜性;建议采空区场地采取吸收地表沉陷变形的柔性措施和抵抗地表沉陷变形的刚性措施来确保拟建建筑物的安全。     

徐州大黄山矿区急倾斜煤层采空区地基稳定性研究

依托某工程项目,分析了研究区工程地质条件和岩层受力破坏机理。依据简便计算参数和易于确定的原则,将急倾斜煤层实际开采空间转化为"滑移空间",分析研究区地表沉陷问题,利用"滑移空间"计算参数,将单个任意形状开采工作面顺煤层走向划分为若干矩形工作面,并将其各点引起的预测下沉值按叠加原理进行叠加计算,获得采空区多个不规则形状工作面的地表沉降量。根据计算结果绘制地表变形参数的等值线图,并依据相关规范、标准评价地表残余变形对地基稳定性的影响,在综合考虑多项因素影响的前提下,对研究区进行分区,给出了各分区地表稳定性和建筑适宜性。     

基于多尺度的老采空区上方建筑物变形分析及预报

老采空区上方地表变形是一个具有复杂性、突然性和长期性等显著特点的非线性过程。在老采空区上方建设生活或服务设施时,必须对老采空区上方地基稳定性和残余变形情况进行评价和预测。基于多尺度经验模态分解（EMD）,提出了老采空区上方地表建筑物稳定性分析及预测新方法。通过实例研究,证实采用多尺度经验模态分解可获得老采空区上方地表建筑物的动态变形细部信号。对各分解尺度进行分析能更准确有效地评价原始数据所反映的建筑物变形特征和进行变形机制研究。同时,实例计算也证实,采用考虑多尺度特征的预测模型可获得比传统方法更优的变形预报精度,为更科学地评价老采空区建筑物稳定性提供理论依据。     

沈丹客运专线本溪段下伏采空区的数值模拟分析

为分析沈丹铁路客运专线本溪段的路基稳定性,为铁路客运专线建设提供依据,利用概率积分法进行了预测,并采用有限元软件ADINA进行了数值模拟。建立三维模型,分析了采空区残余变形对客运专线的影响,并对采空区注浆后的状态进行了模拟分析,得到了注浆前、后沿路基方向下沉、沿路基方向水平移动、垂直路基方向水平移动的数值。研究表明,采空区处于基本稳定状态,地表移动和变形是均匀渐变的,不会出现突然塌陷,但采空区上方出现了应力集中和塑性变形,地表移动仍会对铁路客运专线的运营造成影响,考虑未来可能产生的残采和复采以及铁路行车荷载的作用,也可能会出现老采空区活化,宜采取措施进行加固;对采空区进行注浆后地表的移动和变形值较小,达到了铁路客运专线的要求,采空区注浆能有效地控制地表移动和变形。     

虎头石煤矿土地整理地表沉陷稳定性评价

已闭坑多年的凌源市虎头石煤矿矿区范围内要实施土地整理项目,为确保土地整理工程安全,对其进行地表沉陷稳定性评价。本文通过虎头石煤矿采空区的采深采厚比及采空区埋深与覆岩破坏高度大小判断地表变形是否连续,采用概率积分法进行地表移动变形计算,通过地表移动延续时间和地表移动变形分析和评价矿区采煤沉陷稳定性,为类似煤矿地表沉陷稳定性评价提供参考。     

河北唐山某老采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价

研究区内历史上存在强烈的以采煤为主的采矿活动,形成了大规模的采空塌陷,为了集约用地和防灾减灾,运用理论分析、定量计算及现场观测相结合的技术路线,根据“三带”理论对采空区波及地表的影响程度和地表移动的范围定性定量评价,应用应力分析法对场区进行稳定性分析。结果表明：该区大部分采空区基本稳定,目前可能处于残余变形阶段,地表处于相对稳定状态,残余变形在建筑物可承受范围之内;浅部采空区存在未完全塌实区,在地表建筑物荷载、地震及地下水等因素的影响下,仍存在二次活化的可能;中南部深部老采空区均超过5a,其“活化”是比较平稳和长期的过程,一般对地表的影响是较小的和缓慢的沉降,其不均衡沉降量是有限的;中南部存在原开滦矾土矿,采矿方式为洞采,赋存深度较浅,在地表建筑物荷载的作用下极易发生塌陷而发生“活化”,危险性大。针对不同的区域和“活化”类型,提出相应的防治措施,对于建设场地地基稳定性评价工作具有一定的参考价值。     

南水北调中线工程郭村矿采空区段稳定性研究

南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地,采空区上覆岩体为典型的“三带型”（冒落带、断裂带和弯曲带）。通过布设高精度监测网,研究了施工前后采空区地表变形特征,监测结果表明,施工前,采空区地表移动已基本结束,处于稳定状态;施工期间,注浆造成应力重新分布,注浆区域内地表变形有明显振荡,而对注浆区域外的地表影响不大;施工结束后,地表变形均趋于稳定。采用FLAC3D有限差分软件,分别计算了渠道运行期间无渗漏、一般渗漏和严重渗漏3种工况下渠道和采空区变形和应力分布规律。计算结果表明,随着渗漏的严重,竖向位移和影响深度增大,但是增幅减小,最大值可达5.5 cm;影响宽度区域沿着渠道对称分布,均匀增大;水平位移逐步增大,且增幅增大,但最大值为7 mm,影响较小;采空区灌浆加固使应力重新分布,仅在采空区两端产生应力集中,渗漏工况下渠道过水荷载所产生的附加应力与自重应力相比很小,对采空区稳定性影响不显著。     

采空区稳定性评价及处治对策

根据煤层开采后影响上覆岩层及地表而产生移动和变形的时间的变化关系定性分析采空区稳定性,而且采用FLAC3D模拟了在施加地面建筑载荷后地表变形情况,确定了采空区需要处理的范围;依据建筑物荷载集度及其重要程度,采用了不同注浆处治对策.通过对采空区上覆岩体的沉降和建筑物沉降监测数据的统计分析,评估了处治效果.     

贵州兴旺煤矿开采地表塌陷预测方法探讨

以贵州六枝特区兴旺煤矿地表塌陷为例,采用概率积分法作为地表移动及变形预测的模式,选取下沉系数、主要影响角、主要影响半径和水平移动系数为地表移动参数,计算得出井田开采后地表最大下沉值为1425．3mm,影响面积约1．85km^2。并比较说明除移动参数外各类煤柱的留设也是其中需要考虑的因素。     

采空区地表移动变形的时间影响参数

多层采空区多次复杂开采造成的累积沉降不能简单地用单一采空区地表移动变形模型作参照。对采空区的研究,时间影响参数是工程稳定性重点研究和考虑的问题。通过变形观测数据,得到一系列的时间影响参数C的数据点。C是随时间动态变化的,是相应的诸多条件综合影响的结果,拟合得到现时段的时间影响参数经验式。这对采空区今后的残余沉降的预测具有重要的实际意义。     

采煤活动对唐山城市建设场地稳定性的影响分析

通过InSAR地表变形监测技术和数学模型理论计算,采空塌后期场区地基土的稳定性主要取决于采空区顶部的土体而不是岩体。城市规划区内局部有5层可采煤层,尤其是-200m以下的煤层停采在20世纪70年代以前,已完全塌落、压密、再造。而塌后期的土体底部粘土隔水层被拉裂,在双层水位作用下发生潜蚀形成土洞造成地面不均匀沉陷,影响城市建设场地的稳定性。     

河南省修武县东交口新村房屋裂缝原因及

东交口新村房屋裂缝是采空区地表变形、地表水入渗冲蚀和建筑荷载等众多因素综合作用的结果,主要归纳为二：1991年前,采空区未稳定,以采空区的地表残余变形破坏为主;1991年后,采空区基本稳定,以地表水的大量人渗冲蚀破坏为主。针对房屋裂缝的原因和主要影响因素,采取地表排水、采空区深孔注浆与“离层裂隙区”浅孔注浆加固相结合的综合治理方案,取得明显成效。     

废弃采空区裂隙带高度预测模型及应用

煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。     

建（构）筑物的变形控制指标

城市轨道交通和其他市政地下工程建设难免造成周边建（构）筑物的变形,确定建（构）筑物的变形控制指标是进行安全监测和控制的基础。总结目前建（构）筑物控制的各类变形参数,对其定量化研究成果进行归纳,根据收集的大量变形监测资料,划分建（构）筑物的变形损坏等级,对其沉降、差异沉降和倾斜等常规监测项目进行重点分析,并研究了建筑尺寸和变形量、损坏等级的关系。研究结果表明,砂土地层独立柱基的建筑易于产生变形破坏,应防止建筑过量沉降引起的其他变形损坏;建（构）筑物的角变量小于0.002时一般未出现较大影响;建筑尺寸影响变形的大小,应密切关注易于出现变形损坏的多层、高层建筑。     

上覆硬厚岩层破断运动及断顶控制

硬厚覆岩的破断与结构将发生显著的变化。针对汝箕沟煤矿二2煤层上覆厚层石英砂岩条件,采用现场实测、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,研究了硬厚覆岩裂隙发育特征、破断运动、矿压显现特征及断顶控制技术,为硬厚覆岩工作面灾害防治提供了依据。研究表明,硬厚石英砂岩的微观结构致密完整,呈现大面积悬空、大步距破断运动,引起强烈的支架动载,甚至导致工作面风流逆转、沟通上部采空区隐形火区;硬厚岩层破断运移后产生明显的离层空间,并在开切眼上部和工作面上部及采空区中部形成覆岩主裂隙带,且发育高度大于经验计算数值,甚至与上方采空区沟通诱发灾害;实施开切眼深孔断顶爆破及降低工作面采高,有效缩短了硬厚岩层的初次破断步距,降低了支架动载及主裂隙带高度。     

崩落法开采引起的岩层移动时效性研究

崩落法开采的金属矿山往往会伴随着一系列的地质灾害现象。为保证矿区安全生产,开展崩落法开采引起的岩层移动的时效性研究具有重要意义。以程潮铁矿西区下盘为研究对象,通过将地表10多年GPS监测数据的整理分析,并与现场破坏调查结果和工程地质条件相结合,进而探究不同分区下岩层移动的时效行为。研究结果表明：岩层移动的时效行为与其破坏过程有着密切的关系,不同分区下的岩层移动的时效行为是不同的,可分为初始变形、渐进变形、加速变形和残余变形共4个阶段,分别对应着稳定状态、临界状态、失稳状态以及采矿结束后的蠕变状态;初始变形阶段对应着岩体的初始蠕变过程,渐进变形阶段反映了岩体抵抗自身变形的过程,加速变形阶段与深部破坏面的形成和强烈的应力释放有关;崩落碎石在采矿作业停止后失去了流动空间,在岩体变形挤压下会对围岩提供支撑力进而限制了岩层移动的进一步发展;残余变形时间由岩体的蠕变特性和崩落碎石的压密过程所控制,倾倒滑移区因需要经历一个额外的碎石压密过程而导致残余变形时间更长。