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煤矿采空区建筑场地的稳定性分析

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１ 工 程概 况
要注重对 建筑 物的设计 ， 以适应煤矿 拟建建筑为居民小区， 位 于某县 的一座煤矿的采空区上。总 造 成采 空区的沉 降。此 时， 采空区的土层情况 。为了避免荷载对土层的压力， 尽量减少建筑 规划面积为 １ ７ ０亩 ， 单体建筑都是两层 民居。区域 内的基岩没有 出露。该区主采煤区的煤炭 为全 区发育、 普遍可采的较稳定型厚 物的荷载 。
施工技术
ｎ 阿 嗣 囊 晦
２ ０ １ ３ 年 ９月
煤矿采空区建筑场地的稳定性分析
牛 留伟
（ 平煤神马建工集团土建处第 八项 目部 河南省 平顶 山市 ４ ６ ７ ０ ０ ０ ）
摘
要： 目前 由于 国内建设需求的逐步加大 ， 而土地 资源匮乏相 对匮乏， 给 国内的建设带 来了一定的 阻碍 。而另一方
板 。开 采 时 间 为 １ ９ ７ ５ １ ９ ９ ５ 年。
形 。而且即使是在停止采动时， 也会 出现地表移动 的状况 。这种
情况对在采空区上进行建设非常不利。所 以， 若要在采空 区进行 建筑就要测算出地表移的持续时间。根据相关规定， 如果没有 矿 区的实测 资料 ， 那么对于采空区 的地表 移动 持续时间 （ Ｔ ） 能够
就表示拟 建区的稳 定性 受采矿影 响造成地 表的移 动 已经 终止 。
另外，有相关规 定表示 ，采 空区的地面要在 开采 结束 后至少 １ Ｏ 年才算稳定。将上述计算 结合相关规定 ， 可 以确定拟建区 的地表
在时间上 已处于稳定状态 ， 如图 ｌ 。
地表建筑物 的稳定 。而拟建 的区域 位于我国抗震设 防烈度Ⅷ度
２ ． １ 地震 活动
煤矿 的采空区稳 定性会受到地震的影响， 其 中的地震震源 的 空 间位置 、 烈度 等因素会有 最直接的影响 。在地 震影响下 ， 煤矿
采空区 冒裂带 内的空隙会被震动压 实， 造成地表 下沉 ， 进 而影响
以， 实际时间 已经超过 了根据规定所计算出的地表移动时 间。这
通过公示展开计算：
Ｔ ＝ ２． ５ Ｉ ４ ｏ （ ｄ ）
２ 拟建场地稳定性分析
采空区在通常情况下是处于稳 定水平 的。 但 是某些情况下会 由于外 力的渗入会致使采 空区的地表失去稳 定性，导致地表下 沉、 沿层面断裂等 。这些 因素有采空 区上 方修建建筑物 、 地表大 面积堆载 、 地震活动 、 临区开采等 。拟建的区域基本稳定 ， 没有 大
量地面堆载等状况， 此处结合拟 建建筑 场地的实况对地 震活动 、
煤柱失稳 、 修建建筑物分别分析 。
式 中： Ｈ ． 广一 工 作面 平 均 采 深 。
拟建区 的 Ｈ ｏ 一１ ０ ０ ｍ， 故Ｔ ＝Ｏ ． ７年。即得出的地标移动持 续 时间小于一年 。并且拟建区停止采矿作业的时间为 １ ９ ９ ５年 。所
面， 大量 的煤矿采 空区的土地被 闲置。所 以， 为了开拓 建设 范围 ， 许 多建筑单位和政府部 门选择 了在煤炭采空 区进行建 筑 施 工工作 。但是 由于煤矿采 空区的地质 、 地基存在一定的安全 隐患， 这就要 求在进行 建筑前要 对采 空区的稳 定性进行分 析。 这样 才能决定该区域是 否能进行建筑施 工。 本文结合 实例对某一采空区拟 建工程的稳定性分析 ， 概括 了采空区建筑场
引 言
区对拟建 区的稳定性影响较 小。
． ３ 煤柱 失稳 我国的煤炭资源丰富。相应地 ， 煤炭资源 的开发规模也是相 ２ 采 空区的岩层压力 、地下水波动 等因素都会造成煤柱 的压 当大的 。在过去 的几十年里 ， 我 国的社会 生产 主要依靠煤炭 ， 煤
腐蚀 以致 出现突然的断裂 。这种状 况会造成采空区地表发生 矿 的开发成 为国家开发建设 中的一大重 点。而大 规模 甚至盲 目 碎、 变形 ， 甚至塌陷 。 众多影响因素 中， 地下水水位波动最为重要。 对 的开挖给土地资源带来 了极大 地损害 ，造成许 多地方的土地资 源浪费 。为了合理利用这些资源， 对于采空区的建筑场地分析就 拟建区 的地下水和相关排 除资料分析 ，得 出该 区域地 下水水量 对 采 空 区稳 定 性 的影 响 很 小 。 显得尤 为重要 ，利用适 当的技术和程序对煤 炭采 空区 的建筑场 小 ， 地稳定性进行分析评 价， 能够 为这 些闲置的土地找到新 的出路。 ２ ． ４ 建 筑物 荷载 稳 定的场地将会得到进一步的开发建设 。 建筑物的荷载力 ， 将会对地基土 带来附加应力 ， 而且还会依 照 规律传递 下去， 从而改变采空 区上 覆岩体的压力 ， 后果可能会
地稳定性分析的要 点 ， 并且详细分析相 关的时间效应和空间位 置对采 空区建筑物安全可靠性的影响。 通过 实例分析 中， 希
望能够 为相关单位对煤矿采 空区建筑场地进行稳 定性分析工作时做参考。 关键词 ： 煤炭采 空区； 建 筑场地 ； 稳定性分析 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ３ ２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ０ ０ ３ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ５ — ０ １ ３ ８ — ０ ２
区。对建筑物设计或者规划时需要考虑 到此种影响 。
２ ． ２ 临区开 采影 响
对采空区建筑场地进行稳定性分析 时， 还应该考虑到邻近开
２ ． ６ 采 空区 空 间稳定 性 分析
煤矿 开采后 ， 采 空区的上部岩层会产生垮塌 、 变形等， 进而形 成 冒落带 、 导水裂 隙带。而当这两个地带 的连 续性遭到损坏 时， 整个岩层的抗外 力能力就会变小 。因此 ， 分析建筑物 的受 力层和
． ５ 采 空区 时间稳定 性分 析 煤层 。 煤厚 ３ ． ２ ３ ５ ． ０ ０ ｍ， 平均埋深 １ ０ ０ ． ０ ｍ。该煤层走 向为北西一 ２ 现 实情 况下 ，煤矿开采 区的地 表会 随着开采过程而 出现 变 南东 ， 倾 向北 东 。开采 方法为炮采 ， 长 臂工作面 ， 冒落法管 理顶

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煤矿采空区的稳定性研究

煤矿采空区的稳定性研究

一
一
式中： Ｌ 。 一大 于 １ ０ ｃ ｍ 长 的岩芯 累计长 度 ； Ｌ ＿钻 孔长 度 。 Ｒ Ｑ Ｄ是岩体结构面密度、 结构面蚀变程度和充填 物性质的综合指标。在 国内外使用较多。考虑到我国 使用钻具 的现状 ， 又要 向国际标准靠拢 ， 使 之有可 比 性， 所以， 在测定 Ｒ Ｑ Ｄ值 时要使用修正 的金 刚石 钻头 （ 直径 ５ ４ ． １ ｍｍ） 钻 取 大于 长度 １ ０ ｃ ｍ岩 芯 的采 取率 。 挪威帕尔姆斯特拉姆 （ Ａ ． Ｐ ａ ｌ ｍ ｓ ｔ ｒ ｐ ｏ ｍ） （ １ ９ ７ ５ ） 通 过对 非黏 性岩 体 的 Ｒ Ｑ Ｄ与 Ｊ ｖ的关 系所 做深 入研 究 ， 得 出经 验公 式 ： Ｒ Ｑ Ｄ＝１ １ ５— ３ ． ３ Ｊ 一式中： Ｊ ｖ 一 总节理 数
３ ． ２岩石 强度
从某煤 矿 取样 ， 在岩 石 力 学 实验 室先 做 岩 石 试样 ， 后 对 其进行 加压 ， 记 录试 样 破坏 后 的单 轴 抗 压 强度 ， 测 得 的数据值 如表 １ 一ｌ 所示 。
反 映 了 岩 体 质 量 三 个 方 面 ， 即 为 岩 体 的 完 整 性 ； 李
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ４—２ ４
道， 所以对其采空区围岩的节理裂隙进行调查 ， 采用详 细 线观测 法 。根 据 某 煤 矿 采 空 区 的 实 际 情 况 ， 本 次 调
大理岩 ｌ １ ８ ． ０ ８
砂砾岩 ９ ８ ． ７ ６
断层角砾岩 ５ ４ ． ２ ２
０ ． ０ ｌ ６ ｏ ６ ２ ３
Ｏ ． ０ ｏ ０ ８ ０ ８ ８ 一Ｏ ． Ｏ ｌ ７ ４ ８ １ ６
３ ． ３节理 间距
由于某煤矿采 空 区围岩 中 已经存 在 了开挖 的巷
采空区地基稳定性评价报告

采空区地基稳定性评价报告

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234二、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。

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

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。

采空区地基稳定性评价报告

采空区地基稳定性评价报告

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234二、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。