文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析

煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析

煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析

【摘要】为了科学地解决煤炭资源开采中引起的采动损害和环境问题,中国工程院钱鸣高院士提出了煤矿绿色开采理念,形成了煤矿绿色开采技术,包括保水开采、煤与瓦斯共采、减沉开采和矸石减排等技术。其中煤矿减沉开采技术经过近10余年的研究,得到了大力发展。本文就煤矿开采沉陷造成的影响和减沉控制措施两个方面对减沉开采进行分析,对我国煤矿减沉开采技术和理论的研究与发展有重要意义。

【关键词】绿色开采减沉控制开采沉陷条带开采充填开采部分充填开采

大面积的开采地下煤炭会引起上覆岩层移动直至地表,导致地表沉陷,出现裂缝、台阶或塌陷坑[1],对地表上的建筑物、铁路和水体危害很大。为了保护土地资源和地面建筑物,减少煤炭开采引起的地表沉陷,而提出了煤矿减沉开采技术。

1 开采沉陷造成的影响

1.1 对建筑物的影响

开采沉陷会影响民房、桥梁、地下管线等地面建筑物,不同的地表移动变形类型对建筑物造成的影响不同,其中曲率和水平变形是使建筑物产生变形和破坏的主要原因。

曲率分为凸曲率和凹曲率,将地表平面变成曲面,破坏了建筑物基础同地表间力的平衡态。在凸曲率的影响下,建筑物基础的两端处于悬空状态,建筑物出现“倒八字形”裂缝。在凹曲率的影响下,建筑物基础变成两端有支点的简支梁,建筑物出现“正八字形”裂缝。水平变形分为拉伸变形和压缩变形,其中拉伸变形对建筑物的破坏作用尤为显著。由于建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力,一个较小的拉伸变形就会使建筑物产生裂缝。如果压缩变形比较大时,也会造成建筑物地基压碎、砖墙产生水平裂缝或褶曲[2]。

1.2 对铁路线的影响

铁路下采煤时,地表移动和变形将会通过路基反映到线路上。一方面,地表倾斜对路基的稳定性影响很大,当倾斜方向与坡体方向相同时,会使陡坡路堤、高路堤及深路堑等稳定性差的地段稳定性进一步降低。另一方面,地表水平变形使路基产生拉伸和压缩变形,其中拉伸变形会使土质路基密实度降低甚至产生裂缝,但是土质路基有一定的孔隙度,能够吸收压缩变形。道床、轨枕和钢轨(均为铁路线路的组成部分)的标高、平面位置会随着路基的移动变形而变化,进而使铁路线路坡度、线路方向、两钢轨的高差、轨距和轨缝发生变化,不利于线路的正常工作状态[3]。