采煤塌陷区土地建筑利用技术与工程应用

我国采煤塌陷区土地量大面广利用率低,加大对采煤塌陷区土地利用具有重要意义。为科学评估采煤塌陷区土地建筑利用的可行性和适宜性,采用理论计算和工程验证方法研究了塌陷区建筑地基的稳定性。在充分分析研究区下方老采空区特征和分布情况的基础上,采用概率积分法并选择合理的残余沉陷预计参数计算了该区地表后期的残余沉陷变形。采用地基附加应力法计算了新建建筑荷载在采空区上方地层中的影响深度,通过对比其与垮落裂隙带高度的空间位置关系来定量评价老采空区地基稳定性,并综合考虑地表倾斜变形指标确定建筑物高度。为确保建筑物安全使用,提出了基于地表残余沉陷变形的建筑物抗变形措施。研究表明：研究区后期将承受Ⅰ级残余沉陷变形,新建建筑荷载影响深度不会波及到垮落裂隙带范围,不会导致老采空区“活化”,实践效果验证了评价结论的可靠性;对采煤塌陷区进行工程建设利用和商业开发具有可行性,可以有效利用塌陷区废弃土地资源,生态效益和社会效益良好。     

老采空区地面建筑技术研究及应用

为科学地利用采煤塌陷区进行地面建筑,保证新建建(构)筑物的安全正常使用,采用理论研究与现场实践相结合的方法,系统研究了地表残余变形值的计算、老采空区地基稳定性评价方法、地基处理技术及新建建(构)筑物抗变形技术措施,得出了在采空区上方进行地面建筑时,其最小开采深度必须大于垮落裂缝带高度与建筑荷载影响深度两者之和的结论,在确定新建建筑物的建设高度时,还要考虑地表的残余沉陷变形值,尤其是地表倾斜变形值。对采深较浅或地质采矿条件复杂不能满足建筑要求时,还要考虑对采空区进行注浆处理。该技术在平顶山、唐山、晋城、焦作等资源性城市得到了成功推广应用。     

采煤塌陷区上方大型厂房建设技术研究

针对采煤塌陷地上建设大型厂房的安全技术问题,以平顶山市某机械制造公司拟建厂区为例,在分析地下采空区特征及分布情况的基础上,通过选取合理的计算参数,采用概率积分法计算了建设场地后续的地表残余沉陷变形。采用经验公式计算了老采空区垮落裂隙带高度,并对比建筑荷载影响深度评价了地基稳定性,分析了老采空区"活化"的可能性。研究表明:新建厂房下方存在3层煤采空区,建筑物后续将承受Ⅰ级残余沉陷变形,由于采空区采深较大不会导致"活化"情况发生。根据地表水平变形这一影响大型钢结构厂房安全性的主要因素的量级情况,提出了针对大型厂房结构特征的抗变形技术措施。工程实践表明,老采空区上建设大型建(构)筑物是安全可行的,可以兼顾功能需要和安全性能,具有较好的技术经济效益。     

老采空区土地建设工程实践

在充分分析项目区下方采空区分布特征基础上,对塌陷区地表残余沉陷变形进行了计算,对塌陷区地表建筑地基稳定性进行了评估。结果表明,项目区新建建筑物不会使塌陷区地表再次发生不均匀沉降,采空区地基是稳定的,新建建筑物需要采取一定程度的抗变形技术措施。项目建成至今未发生任何损害现象,具有很好的技术经济效益。     

采煤沉陷区建设用地综合治理成套技术及应用

以淮北矿业集团拟建办公中心在采煤沉陷区进行建设为例,提出了针对老采空区的综合勘察技术;基于老采空区残余空间、破裂岩体裂隙分布规律、建筑荷载作用下老采空区的变形破坏规律及地表变形的时间效应,提出了采煤沉陷区建设用地地基稳定性评价方法;基于工程实践,提出了老采空区注浆治理的设计和检测方法,并初步形成老采空区治理效果检验标准;最终形成了包括老采空区勘察技术、采煤沉陷区地基稳定性评价技术、老采空区注浆治理技术、注浆效果检测及后评价技术的采煤沉陷区建设用地综合治理成套技术。该技术的应用为采煤沉陷区土地资源利用提供了新途径。     

矿区塌陷区开发建设用地的稳定性分析

随着我国城镇化进程加快,城市周边闲置的塌陷土地逐渐被列为城市发展用地,大量的塌陷区土地被开发利用成为建设用地。当在塌陷区土地上新建建筑物时,荷载的增加可能会破坏老采空区的应力平衡状态,导致老采空区"活化",引发地基失稳。为分析塌陷区土地转为建设用地后的稳定性,提出了定量估算塌陷区上方新建建筑物安全高度的方法。结合实例,根据弹性地基应力布辛奈斯克解在三维空间上的计算法则,计算了建筑物的荷载影响深度;根据覆岩破坏特征,认为当新建建筑物的荷载影响深度、煤岩柱保护层厚度和导水裂缝带高度之和恰好等于采空区最小埋藏深度时,此时的新建建筑物荷载为临界荷载。当新建建筑物的载荷不超过临界载荷时,不会引起采空区"活化"。研究表明:根据矿区塌陷区地质采矿条件计算临界载荷,反演新建建筑物的安全高度,可为确定矿区塌陷区新建建筑物的安全高度提供理论依据。     

浅部老采空区地表建设可行性评价

针对浅部老采空区地表建设可行性问题,提出3个方面主要评价:老采空区覆岩是否已垮落压实;若未完全垮落,其稳定性如何,若失稳,地表是否会产生非连续变形;地表残余沉降与变形量值。研究并推导了荷载影响下浅部老采空区残留煤柱失稳和残留空洞覆岩整体失稳的判别公式;研究了残留空洞上覆岩层逐层破断向上发展的条件,推导了地表发生非连续变形的判别公式;指出浅部老采空区地表残余移动变形可采用残余变形系数法或等效厚度法进行计算。最终,根据不同采煤方法结合采取的措施给出了浅部老采空区地表建设可行性评价指标和准则。工程实例证明了评价方法的合理性和浅部老采空区地表建设的可行性。     

淄博某采空区场地建筑适宜性评价研究

根据研究区岩土层结构和地下煤层的赋存特征及煤炭开采背景,运用概率积分法,预测拟建场地多层采空区条件下的地表残余变形,并计算拟建场地浅部2煤采空区的垮落断裂带发育高度及建筑荷载作用下的地基附加应力影响深度。结果表明:拟建场地残余变形中最大沉降量为130 mm,最大倾斜值为1. 8 mm/m,均小于规范规定的建筑物地基变形允许值;拟建建筑地基附加应力最大影响深度为地下58. 3 m,小于2煤采空区垮落断裂带顶部的埋深,地基附加应力不足以引发采空区的"活化";在建筑基础刚度、地基处理等方面满足规范要求的前提下,拟建场地作为建筑场地是适宜的。     

浅部多煤层开采形成的老采空区地表兴建建筑物可行性研究

以北票矿区某浅部多煤层开采形成的老采空区地表兴建建筑物地基稳定性评价为例,结合老采空区塌落、上覆岩层压密及裂隙分布情况,从覆岩厚度、建筑物荷载对老采空区覆岩的影响、地表非均衡破坏以及地表残余变形的预计进行了分析,对地表兴建建筑物可行性进行了研究.研究结果表明,即使老采空区裂隙带处于建筑物载荷的影响范围之内,对地表残余变形及非连续变形发生情况充分预估,对拟建建筑物采取相适应的抗采动影响措施,或者对可能造成地表出现非连续变形的未塌落采空区进行处理,在浅部老采空区地表兴建建筑物是可行的.     

采动塌陷区建筑物地基变形影响区与特征分析

采动残余空洞裂隙的失稳变形是造成塌陷区上方建筑物损害的主要原因。为研究采动塌陷区建筑物地基的变形特征,通过分析附加应力与塌陷区残余空洞裂隙区的分布,对采动塌陷区地基变形影响区进行了研究。基于对采空塌陷残余空洞裂隙区的探测及建筑物地基附加应力分布分析,采动塌陷区地基变形影响范围取pz=0.1σz所对应的深度以上土层;当该深度下分布有残余空洞裂隙区时,则应取残余空洞裂隙区分布深度以上土层为采动塌陷区地基变形影响范围。根据义马某矿采动塌陷区建筑物分布,采用高密度电阻率层析成像勘探技术探测了建筑物周围残余空洞裂隙的分布,通过分析建筑物地基中的应力分布和地基变形影响区特征,阐明了采动塌陷区已建建筑物损害原因。通过研究影响拟建建筑地基中残余空洞裂隙和地基附加应力分布,表明拟建建筑将受塌陷区残余空洞裂隙失稳变形影响,需对地基基础进行加固或变更。     

长壁开采老采空区带状注浆设计方法

在分析老采空区残余沉降机理的基础上,结合开采沉陷理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究.得到如下结论：控制老采空区残余移动变形的关键是控制垮落带和断裂带内岩体的变形.在一定开采深度下,老采空区注浆充填可采用带状注浆充填.当开采深度小于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,注浆孔间距为2倍的浆液扩散半径;当开采深度大于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,给出了带状注浆充填注浆孔间距计算公式及注浆孔布设原则.注浆孔首先应布置在距离工作面边缘内20 m范围内、急倾斜煤层上山方向和断层发育区域,以充填采空区边缘的空洞和欠压密区.     

采空区上方地基稳定性评价

 摘 要 为获得有效的老采空区地基稳定性评价方法,以淮北金岩、相南小区为例,根据收集的地质资料,应用概率积分法对采空区的沉陷变形及影响范围进行了定量评价;在结合建筑物荷载影响深度与老采空区冒落裂缝带发育高度相对位置关系的研究的基础上,对采空区上方地基的稳定性进行了定性评价,论证了在该小区建设建筑物的可行性;对采空区上方建筑物提出了相应的安全保护措施,为该小区建设提供了技术依据。     

徐州某高层建筑场地采空区地表残余变形分析

 地表残余变形研究是煤矿新近采空区能否作为高层建筑用地的重要依据。本文研究了某场地的地表开采沉陷特征,利用矿区地表变形监测资料拟合了矿山开采沉陷的时间影响参数,应用概率积分法预测地表残余移动变形量,并与场地地表变形监测资料进行了对比,综合分析了场地地表残余变形。研究结果为新近采空区场地多层、高层建筑布置和抗变形设计提供了依据。     

长壁开采老采空区注浆充填范围确定方法

浅部老采空区注浆充填是保证老采空区建筑物地基稳定的有效措施,在确定充填治理范围时,目前大多采用正在开采的地表移动角确定注浆充填范围,这将导致充填范围过大,造成不必要的浪费,为此,基于国内开采沉陷资料,首先建立了正在开采的地表移动角与深厚比的关系,然后在分析老采空区变形机理基础上,提出了残余移动角的思想,根据残余移动与正在开采的地表移动相似性,建立了残余移动角与老采空区开采深度、等效开采厚度之间的关系,给出了老采空区充填注浆范围的确定方法,为老采空区充填治理范围的确定,提供了可靠的理论和方法.     

采煤沉陷区工程建筑物地基的稳定性分析

提出了采煤沉陷区地基空间稳定性和时间稳定性的概念及采煤沉陷区地基稳定性分析的4个要点,详细分析了地基主要受力层与老采空区裂缝带的空间关系、采煤沉陷稳定时间、采煤沉陷区残余残余移动变形的计算及其对地基稳定性的影响。以北票矿区采煤沉陷区治理工程为例,说明了采煤沉陷区地基稳定性分析在指导采煤沉陷区治理规划方面的应用。     

煤矿采空区勘察与地基稳定性评估技术及其工程实践

从煤矿采空沉陷区利用的必要性出发,介绍了煤矿采空区勘察技术和稳定性评估内容;提出了物探3种常用方法的应用条件和钻探中的技术要求;通过覆岩裂缝带高度与荷载影响深度计算,系统地研究地基空间可靠性;分析了地表移动期和地表残余移动变形,给出了适宜建设的时间建议和稳定性评估标准;提出了采空区地基的5个分区方案;介绍了煤矿采空区勘察和地基稳定性评估技术范例,旨在为采空区规划利用提供参考。     

动态沉陷区建筑复垦技术实践

为实现对动态采煤沉陷土地的利用,从复垦标高的确定、建筑地基加固处理、新村规划、抗变形建筑与结构设计等方面,探讨了动态沉陷区建筑复垦的技术要素,得出在动态采煤沉陷区进行村落重建是可行的,并以皖北矿区杨庙抗变形新村建设为例,说明了该技术的实用性.     

选煤厂下伏多层倾斜煤层采空区稳定性评价与治理技术研究

介绍了目前煤炭采空区地基稳定性评估与治理技术的研究现状。研究分析了承德兴隆矿业有限责任公司选煤厂的建（构）筑物和采空区概况,需评估采空区的存在对建构筑物的建设和使用的危险性,通过计算分析建筑物荷载影响深度与裂缝带发育高度之间关系,确定了需要治理的煤层采空区,并进行了采空区的治理设计,最后通过钻探等检测手段说明实际注浆效果较好,说明采空区评估与设计方案较好地指导了本次采空区注浆治理工程施工。