煤炭采空区电性特征的定性分析

采空区稳定性分析与评价

采空区稳定性分析与评价 【摘要】如今，随着我国的经济及许多方面都在不断的发展，我们在开采不同矿产资源的过程中遇到的问题也随之暴露出来，比如说北方的冬天要大量的消耗煤炭资源，但是随着 我们对煤炭的大量开采，地下就会形成采空区，我们对资源的开发又不能只局限在地表，那 么在矿区地表建筑物的稳定性就会受到影响。 【关键词】采空区的稳定；分析；稳定性评价； 一、前言 目前我国对不同资源的开发在逐渐的增加，尤其是我们日常所必须的煤炭、铁矿等这类 资源，长期发展下去，我们所面临的采空区面积会不断增加，所以在进行地表建筑物的建造 时就有必要避开这些区域，如果在采空上方建造一些高层建筑物的话就极有可能存在很大的 安全隐患。因此我们就有必要采取措施对采空区进行填充来保证地基的牢固性。 二、采空区稳定性的判断 通常我们在对地下资源进行开发时都会提前考虑这片地区所能承受的开采量，但是有时 为了获得更大的资源开发，我们对地下矿产的利用可能会大于它所能承受的范围。在地下资 源被开采出来后，这片地下区域就被称之为采空区，我们对矿产的开发会导致采空区附近和 地表上覆盖的岩石和土壤结构被破坏，随着时间的流逝，这些从前开发遗留下来的采空区会 通过自然的变化逐渐变得稳定，继而发展成为老的采空区。但是在老的采空区的地表如果建 造新的甚至是高层的建筑后就有很大的可能会打破这种平衡状态，会对采空区的稳定性受到 影响，造成采空区的活化状态，使采空区和它上面的地表结构再次发生移动和变形。这样对 我们新建造的工程和周围的居民安全都会产生不利影响。 现如今，我们对老的采空区进行活化判断的方法有很多。我们可以通过检测建筑物对采 空区的深度的影响来判断建筑物的总体质量、采空区的横跨带以及可能在哪种地方发生断裂，断裂发生的可能性，断裂的地区是否会发生重叠等各种问题，对是否造成采空区的活化有很 大的提示性。科学的检测方法是在工程学的地质手册这本书中具体的讲述了可能造成采空区 活化的临界深度的计算标准公式，根据这个我们可以能否在采空区建造建筑物提出了有利的 依据。 在我国有许多著名的建筑学专家对是否适合在采空区上方建造建筑物提出了不同的见解。比如我国著名的地质建筑研究专家李兵磊教授，他通过对采空区上方建筑物的稳定性利用离 散数值计算的方法进行了分析。他所采取的这些方法主要是对我们在采空区上方建建筑物的 稳定性进行了分析，这些老旧的采空区虽然在经过了长时间的沉淀后也有一定的稳定性，但 是它的沉降的范围仍然在不断的增加，同时也正处于沉降的缓慢过程中并且将会持续很长一 段时间。但是沉降的速度与时间的关系并没有很大的影响，我们所计算的沉降速度与当初对 矿区的开采深度，地表岩石的覆盖程度和开采深度等等有直接的关系。 所以我们在采空区的再利用的过程中，应该对根据时间的影响估计土地沉降的距离，并 对采空区开始被利用和结束的时间做出具体的分析。对于采空区地表的变形估计范围，外国 也有许多专家对这个项目作出了具体的分析，所以对于国内国外研究的综合方面我们目前提 出的采空区的地表移动的计算方法有关于概率的积分计算方法，函数计算方法，和通过曲线 作图方式等等不同的计算方案，在这之中应用的最广泛的是通过概率积分的方法，这项方法 的实用性最强，是目前我们国家应用最广泛的方法。 三、采空区及塌陷分布特征 我们对不同地区的采空区进行了对比和分析，发现不同地区的采空区的范围在矿产资源 发达的地区的采空区范围更广，我们对某一地区的采空区地段做了具体的研究这一地区的采

高速公路下伏采空区稳定性分析及治理措施

高速公路下伏采空区稳定性分析及治理措施 高速公路下伏采空区稳定性分析及治理措施 摘要：采空区塌陷是矿区普遍存在的地质灾害，而如果在采空区上修筑高速公路，采空区的稳定情况对线路的安全就变得更加重要。本文运用结构力学方法对采空区进行了稳定性评价，介绍了采空区治理措施，并结合国内外下伏采空区问题的研究现状，提出进一步研究方向。 关键词：采空区，公路，稳定性评价，治理措施 中图分类号： X734文献标识码：A 文章编号： 1 引言 地下矿体资源采出后，采场上方岩土层乃至地表将会出现较大范围的采空区。由于采空区已经削弱或破坏了上覆岩土层的稳定性，若在其上修筑公路或铁路，覆岩破坏部分还要发生再变形、再破坏过程，这就面临采空区塌陷导致的路基失稳与破坏问题。因此，在了解覆岩破坏规律基础上，通过勘察采空区特征及分布情况，研究采空区稳定性的评价理论并制定合理的治理措施，是实际工作中必须解决的问题。 2 采空区特征 2.1 采空区基本概念 所谓采空区是指地下矿体采出后所留下的空间区域。当矿体（如煤、金属矿石等）从地下被开采出来后，上覆岩体失去支撑而导致平衡破坏，应力重分布，以期达到新的平衡。在此过程中，采空区上部岩体变形和移动会向上波及到地表，并形成地表移动盆地。[1] 2.2 采空区采动覆岩的“三带”划分 （1）垂直分带，自下而上分别称为：冒落带、裂隙带、弯曲带。 （2）水平分带，从左往右分为1区、2区、3区，如图1。 3 采空区勘察

由于年代久远、不规范的老采空区的存在以及矿区地质的复杂性，使我们琢磨不透研究区内采空区的特征及分布情况，这就使采空区的勘察工作变得非常重要。采空区勘察主要包括三个步骤：调查、物探、钻探。 调查是通过现场的调查访问，初步了解开采区域煤层厚度范围和煤层倾角范围，查明研究区域的停采时间，开采方式和顶板管理方式。 物探主要是是根据对探测目标体的分析和现场探测环境限制，参考相应规范要求，采用高密度的电阻率映像法和高分辨率地震声纳法进行综合探测。通过物探可以初步得到探测区采空区深度和分布情况，判断采空区的填充状态，推断采空区的高度。 钻探则是根据物探成果，在可能的采空区范围内布设钻孔，来复核物探结果。[2] 4新建公路下伏采空区的稳定性评价 4.1 采空区顶板稳定性评价 该方法为《岩土工程手册》中采用的方法。[3]认为采空区开采前，岩体内部应力是平衡的，一般情况下，只存在垂直压应力和水平压应力，用式4-1和4-2表示： (4-1) （4-2） 式中： ――上覆岩层的重度（KN/m3）； H――矿层顶板埋藏深度（m）； ――矿层的内摩擦角（）。 如图2所示 （4-3） （4-4） （4-5） (4-6) 式中：Q――单位长度顶板所受压力(KN/m)； G――单位长度项板岩层所受的总重力(KN/m)； F――单位长度侧壁的摩阻力(kN／m)； P――楔体ABM和CDN作用在AB和CD面上的主压力最大值

煤矿采空区场地稳定性评价方法探讨

煤矿采空区场地稳定性评价方法探讨 摘要：由于矿藏的开采，形成大范围的地下空洞区域，这个区域就称为采空区。采空区稳定性问题是一个复杂的系统，受多种因素影响和控制，如地质构造、水文地质与工程地质、开采技术条件等等。采空区稳定性问题在国内外属于一个比较新的课题，目前尚处于起步阶段。但是许多学科的发展为其深入研究提供了新的研究契机。从丰富岩石力学内容，将理论的发展转化为生产力的角度出发，本课题的研究也显得非常迫切，也具有很高工程实用价值。 关键词：煤矿采空区场地稳定性评价 采空区的存在，给工程建设埋下了极大的隐患。在国内，对于采空区，工程建设时，由于在开采时技术管理的不规范和在对采空区稳定性评价的手段上存在一定难度，多数情况下采取绕避措施，造成了投资和土地资源的极大浪费。随着我国经济的迅猛发展，工业和基础设施建设的数量和范围也在不断的扩大，土地资源显得日益紧缺，大多数采空区还处于闲置状态，为了最大化的重新利用采空区地表，加强对采空区稳定性研究和处治显得日益紧迫。 一、影响煤矿采空区场地稳定性的因素分析 1.1 煤矿采空区覆岩的石岩组类型 覆岩力学性质是对采空区下沉影响程度较大的因素，我国的煤矿开采实践也表明：岩体越坚硬，地表下沉系数的值就越小。由于破碎的岩体具有分形的几何特性，因此，可以用小尺寸的破碎岩体(数十毫米级)模拟大尺寸的破碎岩体(数十米级)。为了模拟近似实际的矿山压力，采用伺服机实验设备，可以达到实验要求。而只要满足了几何相似和应力应变相似，即可进行相似模拟实验。软硬岩石高压固结模拟实验结果表明：①覆岩的力学性质和结构特征对沉陷变形的影响很大，软岩比硬岩更易被压缩变形，故在软岩厚度大的采空区，地面沉降量会相对较大；②地下水的浸泡可使软岩产生更大的附加沉降，故煤层顶板中较厚的软岩会导致固结沉陷速度加快，沉降量增大，采空区稳定性变差；③覆岩主要为硬岩的条件下，沉陷稳定的时间较长，若覆岩主要为软岩，则沉陷稳定的时间较短。 1.2 煤矿采空区的面积及开采倾角 采空区范围的大小可以决定地表移动过程中发展的程度以及地表移动盆地的形状和大小。采空区的面积对移动角有一定影响，一般来说岩层移动角随着采

采空区地基稳定性评价报告

精品文档 一、工程概况 xx集团拟在xx煤矿工业广场区域新建一座50万吨/年的甲醇厂，拟建厂址利用xx煤矿的工业广场留设煤柱没有开采的有利条件，尽可能把新建甲醇厂的重要建（构）筑物布置在工业广场留设的煤柱之上（xx煤矿工业广场建筑物平面图见图1-1所示），其他建（构）筑物布置在工业广场周围的采空区之上。拟建厂址东西长约1200m，南北宽约760m，占地面积900余亩；西为邹唐公路，北与西侧为xx煤矿铁路专用线。交通十分便利，基础设施齐全，地形较为平坦开阔。 拟建工程建（构）筑物总平面布置见图1-2所示。主要建、构筑物名称及要素见表1-1所示。大型重要设备尺寸见表1-2。荷重最大的设备为甲醇合成塔、甲醇洗涤塔、气化炉、澄清槽等。建构筑物最高的为煤筒仓（高度43.5m）和气化框架（高度39m）。大部分设备基础采用桩基础，钢筋混凝土结构。精密设备、超长轴设备如大型压缩机、泵，基本都是联合平台，联合基础，不允许局部沉降。大部分设备对下沉都比较敏感，特别是大型压缩机有轴位移和轴震动非常精密的检测报警设备，位移和振幅一般要求小于0.5mm。 表1-2 大型重要设备尺寸

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二、地质采矿条件 xx煤矿是xx矿区开发最早的矿井，位于xx市南xx镇和xx镇境内，井口北距xx市约11km。xx煤矿于1960年开始建设，设计生产能力为30万t/年，1978年改扩建至45万t/年，1990年后矿井进入衰老期，1991年底注销矿井设计生产能力，之后回收部分煤柱，至2002年回收完毕，然后闭坑。 1、地层 x州煤田位于鲁西隆起区西南缘的x州向斜内，属石炭二迭系含煤地层。井田内地层自上而下分述如下： 第四系，厚15.92～58.50m，由棕黄色砂质粘土及粘土质砂砾组成，含3层含水砂或砂砾层。 上侏罗系，厚0～266.59m，以紫红色厚层状中、细砂岩为主，泥质胶结，夹薄层砾岩、砂砾岩和泥岩。下部含绿灰岩、粉砂岩互层。底部为一层不稳定的砾岩。 石炭系太原群，井田内沉积厚度一般为151.48m，由薄层深灰色粉砂岩、泥岩和灰～绿灰色砂岩组成，中夹灰岩8层、薄煤层15层，是本区主要含煤层段，可 采煤层为第16 上、17、18 上 层煤。16 上 煤层厚0.99m，17煤层厚1.01m，16 上 和17 煤层为主采煤层，全区可采，18 上 层煤为局部可采煤层。 石炭系本溪群，一般厚49.67m，本组为浅海及过渡相沉积。 奥陶系中、下统，厚450～750m。 图2-1为唐1钻孔柱状图，该钻孔位于拟建区域内，第四系厚18m，其下有细 砂岩、粘土岩、细、粗、粉砂岩及石灰岩等组成，煤16 下 层深139.58m，煤17层深144.39m，整个煤层上覆岩层岩性属中硬型。 位于拟建区域南部的唐2钻孔（图2-2），第四系厚20.3m，煤16 上 深109.64m，煤17深125.54m。 2、构造 xx井田位于x州向斜的南翼浅部东端，地层走向近东西、向北倾斜的单斜构造，倾角3°～9°，平均6°。在峄山断层和一号井东断层之间地堑区以及一号井东断层西侧，局部倾角达20°。井田西部为浅状起伏和宽缓褶曲，地层产状平缓。在东