当前位置：文档之家 › 山西某公路采空区稳定性评价与治理措施研究

山西某公路采空区稳定性评价与治理措施研究

  • 格式：pdf
  • 大小：150.65 KB
  • 文档页数：2
中 图分 类号 ： Ｕ７ １ ６ Ｔ ５ ． 文献标识码 ： Ａ
拟建的某一级公路位于山西省 的东 端。该地 区蕴藏着 丰富 的
采用 本区大量 的实 测岩土物理力学试 验资料 ， 结合本路段 采
煤炭及其矿产资源 ， 就不可避免地遇到采空 区问题 。因此 ， 结合一 空区上覆岩 土层 的种类 、 度及 赋存 深度 ， 厚 经加权 处理后 选取 各 级公路的特点 ， 分析研 究开采煤 矿及其他 矿产形成 的采空 区工 程 种参数见表 １ 。 地质特征 ， 合理评价并提出适 宜的处理方法具有非常重要 的意义 。
２ ｔｒ ｇ（５ 一 ／ ） ｒｇ ｔ ４ 。 ２ ｐａ
ｒ、 ，
１ ｏ
其 中， ｙ为顶 板上 覆 岩层 的容重 ，／ ３ Ｒ 为 基底 的单位 压 ｔＩ ； ｎ 根据矿区地层 、 岩性 、 构造及水文地质 条件特征 ， 采空 区充水 力 ，Ｐ ； 为 岩层 的内摩擦 角 ，。。 ｋ ａ （） 状况表现出半充水和无水两种形 式。当采空 区半充水或 无水时 ， 当 Ｈ＜Ｈｏ ， 时 地基不稳定 ； ＜Ｈ＜１ ５ Ｎｏ ． Ｈｏ时 ， 地基稳 定性 其水质与采 区周围地下水 的水质不 相同 ， 主要是矿 井水 ， 含有 大量 差 ； Ｈ＞１ ５ 时 ， ． Ｈｏ 地基稳 定。 的硫酸根离子等有害成分 ， 对采空区的治理工程影响较大 。 根据上述 计 算 公 式 ， 价 区段 煤 矿 ： ：２ １ ５ 评 Ｈｏ ２ｍ； ． Ｈｏ＝
３ ４
２ ． ６５
２ ５６
ｌ １
２ ６ ４０ ０ ４ ３
泥岩 铝质岩 粉土 加权平均
２ ８ ３ ２ ２ ３ 煤矿 ２ ８ 其他矿 ２ ９
２ ６５ ２ ． ６９ １ ． ７Ｏ 煤矿 ２ ． ３２ 其他矿 ２ ５
．
２ ７ ｌ １ ８
６
硫铁矿 ； 奥陶系中统峰峰组石灰岩等 。 公路沿线分布有煤 矿 、 铝质 粘土矿 、 铁矿 采空 区采 空塌 陷 硫 区 ， 治理的采空区 及采空 塌陷 区集 中分布 在拟 建公路 Ｋ 需要 ２＋
１ 进行计算 ， ：参照洞室稳定性评 价的公式 （ ）
Ｎｏ ）
靠残 留矿柱支 撑。 由于 矿柱长期 承载 ， 且受 到风化 、 化及地 下 氧 水的侵蚀等因素破坏后 ， 度不 断 降低 ， 强 尤其 是后 期 对矿 柱复采 垮， 导致顶板 冒落 ， 地表塌陷 。
维普资讯
第３ ３卷 第 １ ２期 ２０ ０ ７ 年 ４ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ． ２ １３ １
Ａ ｒ ２ ０ ｐ． ０７
・３ ７ ・ ０
文 章编 号 ：０ ９６ ２ （０ ７ １—３ ７０ １ ０ —８ ５２ ０ ）２０ ０ ２
表 １ 岩 体 物 理 力 学 性 质 一 览表
岩土名称
石 灰岩
１ 采 空 区地 质 与工程 地质 基本特 征
该一级公路位 于河坡村 以北 ０７ｋ ． ｍ至下 白泉之 间。该 区地
内摩擦角 ９ 岩土层重度 ７ 权值 动荷 载 开采宽度／ ｍ （） ｋ ／３ Ｎ． ｍ ｋａ Ｐ 煤矿 其他矿
为临界深度 ， ｍ。 后， 空顶加 大 、 矿柱变 小 ， 柱承受不 了上覆 岩层 的 自重压力被压 Ｈｎ 矿 Ｈ＞１ ５ 时 ， 板稳 定。 ． Ｎｏ 顶 公路下伏采空 区覆岩结构主要 由 ３种单元组成 ： ） 四系 粘 差 ； １第 １ ５ｍ。粘土矿 ： ＝３ １５ ＝４ Ｎｏ ０ｍ； ．Ｎｏ ５ｍ。 １ ％～３ ％， ０ ０ 其抗剪强度在 １ Ｐ ～１０ｋ ａ之间。２ 页 岩 、 岩 ６ ． ０ｋ ａ ５ Ｐ ） 泥 及大多数砂岩 ， 岩芯呈短柱状或 饼状 ， 多呈全 、 强风化 ， 岩质极 软 ， ２ ３ 地 基稳 定性 计 算 ． 般 占覆岩总厚度 的 ３ ％～５ ％， 和抗 压强度为几兆帕至几 十 ０ ０ 饱 在地基稳定性评价 时 ， 可参照下式 （ ） ２ 进行计算 ， ： 即
３ ４ ２ ． ７６ １ ４
处黄土高原 ， 气候干燥 ， 公路沿线地表 多为第 四纪松散层 覆盖 ， 下
伏基 岩由新至 老依 次为石炭 系上统太 原组石灰岩 、 煤层 、 泥岩 ； 石 炭 系中统本溪组石 灰岩 、 岩 、 质泥岩及粘土岩 和铝质粘土岩 、 砂 砂
砂岩
砂 泥岩
３ １
３５ ０ ～Ｋ８ ８ ， ＋５ ５段 自南向北共分 ５ 区 ２ 。 个 ０段 各矿开采方式 均为开巷刷邦 的残 柱式或房柱式 开采 ， 除主要 维护多数不支撑或局部用帽柱临时支撑 ， 产被采空后 的顶板全 矿
４０ ０
４
３
２ ２ 顶板稳 定 性计 算 ．
由于上述煤矿 和粘 土矿多 为小 矿开采 ， 稳定性评 价 时 ， 在 可
一
兆帕 。３灰岩及少量砂 岩 ， ） 岩芯呈 短 ～长 柱状 ， 岩质 坚硬 ， 一般 占
～
覆岩总厚度 的 １ ％－４ ％， ０ － ０ 饱和抗压强度在几十兆帕至几百兆 帕。 以上覆岩结构容易导致采空区在短时期内尚未完全塌陷 冒落。
垒 ± 垒 ！ 墨 ！ ｇ ！ ： ） ！ ±堡 ！翌 （ 二翌
山西 某公 路 采 空 区稳 定性 评 价 与 治 理 措 施研 究
张胜 荣
摘
任 春 堂
要： 结合工程实例 ， 对矿层特点、 藏深度 、 从 埋 顶板条件及采 空现状 等方面进行 了分析 与研 究 ， 沿线各矿 采空 区的 对
稳定性进行 了评价 ， 在此基础 上， 出采 空区的治理措施 ， 提 可供参考借鉴。 关键 词 ： 空区， 采 稳定 性评价 ， 治理措施
土、 亚粘 土 、 亚砂土 ， 呈软 塑 ～硬 塑性状 态 ， 一般 占覆岩总 厚度 的
其中 ， 为顶 板 的埋 藏 深度 ， 为 岩层 的 内摩擦 角 ，。 ； Ｈ ｍ； （） 当 Ｈ＜Ｈ０ ， 时 顶板不稳定 ； ＜Ｈ＜１ ５ Ｈｏ ． Ｎｏ时 ， 顶板 稳定性
根据上述计算公式， 评价 区段采空区煤矿 ： ＝４ １ ５ ＝ Ｎｏ １ｍ；． Ｎｏ

合集下载

某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析

某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析

孔学伟（1985—），男，主任，工程师，661000云南省个旧市。

某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析孔学伟1徐培良1杨八九2者亚雷2（1.云南锡业股份有限公司；2.云南亚融矿业科技有限公司）摘要某铁矿I 号铜矿带浅部采用浅孔房柱法开采，经过近7a 的开采，从800m 分段至880m分段共形成145个采空区，采空区内存在大量尺寸不等的间柱、点柱、顶、底柱，部分采空区已贯通，空实比约为3∶1，采空区体积之和约为95.2万m 3。

为探讨该采空区的稳定性，在现场调查、室内岩石力学实验及矿岩体质量分级的基础上，采用FLAC 3D 有限差分法，对矿体开采至不同中段时采空区、矿柱等的稳定性及采空区对地表充填制备站的影响进行研究。

结果表明：145个采空区中有18个采空区顶板存在明显的拉应力，且位移量也相对较大，如不及时处理，随着矿柱荷载的不断增加，会导致矿柱失稳破坏，最终引发一系列的地压问题。

研究成果为矿山采空区的治理提供了理论依据。

关键词采空区点柱有限差分应力集中荷载失稳破坏DOI ：10.3969/j.issn.1674-6082.2021.03.062Numerical Simulation Analysis on Goaf Stability of an Iron Mine KONG Xuewei 1XU Peiliang 1YANG Bajiu 2ZHE YaLei 2（1.Yunnan Tin Co.，Ltd.；2.Yunnan Yarong Mining Technical Co.Ltd.）AbstractThe shallow part of No.1copper belt of an iron mine is mined by shallow hole room and pil⁃lar method.After nearly seven years of mining ，145goafs have been formed from 800m to 880m.There are a large number of pillars ，point pillars ，top and bottom pillars in the goafs.Some of the goafs have been connected ，the ratio of air to solid is about 3∶1，and the total volume of mined out areas is about 952000m 3.In order to explore the stability of the goaf ，on the basis of field investigation ，indoor rock mechanics ex⁃periment and rock mass quality classification ，FLAC 3D finite difference method is used to study the stabilityof goaf and pillar when the ore body is mined to different middle sections and the influence of goaf on sur⁃face filling preparation station.The results show that:there are obvious tensile stress in the roof of 18goafs in 145goafs ，and the displacement is relatively large.If not handled in time ，with the increasing of pillar load ，it will lead to pillar instability and failure ，and eventually lead to a series of ground pressure prob⁃lems.The research results provide a theoretical basis for the treatment of mined out areas.Keywordsgoaf ，point column ，finite difference ，stress concentration ，load ，instability failure总第623期2021年3月第3期现代矿业MODERN MININGSerial No.623March .2021矿体在开采条件下引起的应力二次分布以及矿岩移动变形规律都非常复杂，仅仅从理论方面对其进行计算分析，很难客观而全面地反映研究对象的变化过程，必须借助理论计算之外的其它研究手段［1-3］。

采空区治理工程质量控制措施

采空区治理工程质量控制措施

采空区治理工程质量控制措施摘要：在采空区治理工程质量控制中，依据图纸、规范、规程要求，从工程前期勘察、设计入手，确定建设项目特点、设计要求、质量标准，结合地质条件，煤层量、采空区分布特征等进行分析，以山西能源化工新材料中试基地项目（简称中试基地）为例，确定的采空注浆范围、技术参数，对自然环境、交通情况、施工条件、临水临电等进行评估，做好技术工作、工艺流程、检测指标，提高采空区治理的综合质量。

关键词：采空区治理、技术参数、质量控制引言：在采空区工程治理评估质量检测控制分析中，按照施工的全过程进行分析，确定工程基本规范要求。

从工程建设思维方式和技术标准要求入手，施工主要工艺，施工质量保证措施等，对施工中有关参数提出量化标准，使治理后的场地达到拟建物承载力要求。

一、项目概况1、建设情况：中试基地项目位于已关闭的原石窟煤矿坑口范围内；占地面积约16万m2，为消除其下覆采空区对拟建物的危害，对下伏3#采空区进行注浆治理。

2、地质情况：拟建区域主要由原石窟煤矿煤矿回采形成，厚度6.8-3.2m，平均5m，层顶埋深141.15-175.10m之间。

二、设计总体思路及预期治理效果1、治理方案：本工程设计等级为乙级，根据设计图纸地基承载力要求、地质水文情况、环境保护等，拟采用全充填压力注浆法：按设计要求的孔距布设注浆孔，将水泥、粉煤灰按一定配合比混合后，采用注浆泵，通过注浆管注入到采空区和上覆岩体裂隙，浆液经过固化胶结岩层裂隙带，同时采空区的浆液形成的结石体对其上覆岩层起到了撑顶作用，有效地阻止了上覆岩层的冒落塌陷。

2、治理效果：地基承载力、变形符合设计要求，能有效承受上部建筑载荷，保证拟建物安全可靠。

3、钻孔布设及工程量：设计孔距15m，排距15m，正三角形布置，外围设计帷幕孔，间距10m，均深150m。

4、注浆量：按照固相比3:7进行水泥、粉煤灰配比。

注浆量估算按照《煤矿采空区建（构）筑物地基处理规范》中第4.2.4节公式4.2.4-1进行：。

精选采空区的勘察设计与治理技术规范

精选采空区的勘察设计与治理技术规范

下沉系数参数值表
（2）地表最大倾斜、最大曲率、最大水平移动和变 形的预测
地表最大下沉速度按公式计算
采空区处理一般工程措施建议
（1）建筑选址时，以尽量避开采空区为宜，尤其是矿层急 倾斜的矿区更应如此。
（2）在已有建筑物的地下开采，或建筑物要通过正开采的 矿区时，常采取以下保护措施，防止地表和建筑物变形。 留设保护矿柱 改变开采工艺，减小地表下沉量。如：
1. 均匀下沉区：（中间区）即移动盆地的中心平底部 分。
2. 移动区：又称内边缘区或危险变形区，区内变形不 均匀，对建筑物破坏作用较大。
3. 轻微变形区：外边缘区，地表变形值较小，一般对 建筑物不起损坏作用，以地表下沉值10mm 为标 准，来划分其外围边界。
从垂直方向上讲，地下矿层大面积采空后，矿层上部失去支撑，平衡条 件被破坏，采空区上方岩体随之变形。采空区上方岩体的变形，总的过 程是 自下而上逐渐发展的漏斗状沉落，其变形情况可分为三个带： ①冒落带（崩落带），采空区顶板破碎坍落形成，其厚度一般为采矿厚 度的3～4 倍。
6、地表移动和变形的预测 地表变形分为：两种移动和三种变形。 两种移动为垂直移动（下沉）和水平移动。
三种变形为倾斜变形，弯曲（曲率）和水平变形（伸 张或压缩）。 国内通用的预测计算方法为概率积分法。
（1）地表最大下沉值 ① 首次采动时，充分采动情况下的最大下沉值计算： Wmax=η.mCosα 其中： Wmax—最大下沉值(mm) m—矿层的真厚度(m) α—矿层倾角(º) η—下沉系数(mm/m) (见下表)
（4）搜集地表变形与有关变形的观测，计算资料，包括地 表最大下沉值、最大倾斜值、最小曲率半径，陷坑、台阶、 裂缝的位置，形状、大小、深度、延伸方向及其与地质构 造、开采边界、工作面推进方向等的关系。
煤矿采空区覆岩稳定性评价及治理方案研究——以神木县沙沟峁煤矿采空区为例的开题报告

煤矿采空区覆岩稳定性评价及治理方案研究——以神木县沙沟峁煤矿采空区为例的开题报告

煤矿采空区覆岩稳定性评价及治理方案研究——以神木县沙沟峁煤矿采空区为例的开题报告一、研究背景和意义煤矿采空区是指通过采煤使地下煤层完全或部分变空的区域。

随着我国煤炭生产规模的不断扩大，采空区面积也在不断增加，采空区的稳定性问题成为煤矿安全生产的重要问题。

神木县沙沟峁煤矿是陕西省重点煤矿之一，采空区面积达到数平方公里，采空区覆岩稳定性评价及治理方案研究对保障煤矿安全生产具有重要意义。

二、研究内容本研究主要对神木县沙沟峁煤矿采空区的覆岩稳定性进行评价，并提出相应的治理方案。

具体研究内容如下：1.对神木县沙沟峁煤矿采空区进行现场调查，了解采空区地质地貌、岩性及构造特征等情况。

2.基于现场调查，利用数值模拟方法，对采空区覆岩稳定性进行评价，分析岩体受力特点和稳定性状况。

3.针对采空区覆岩稳定性存在的问题，提出相应的治理方案，并进行经济效益分析。

4.建立煤矿采空区覆岩稳定性监测体系，对治理效果进行长期跟踪监测。

三、研究方法1.现场调查法：对煤矿采空区进行现场勘察和调查，了解采空区地质地貌、岩性及构造特征等情况。

2.数值模拟法：利用FLAC3D等数值模拟软件对采空区覆岩稳定性进行评价，分析岩体受力特点和稳定性状况。

3.经济效益分析法：通过对治理方案进行经济效益分析，评估治理效果与成本之间的关系。

4.监测体系建立法：建立煤矿采空区覆岩稳定性监测体系，对治理效果进行长期跟踪监测。

四、研究进度安排1.5月-6月：对煤矿采空区进行现场调查和勘察，了解采空区地质地貌、岩性及构造特征等情况。

2.6月-7月：基于现场调查，利用数值模拟方法，对采空区覆岩稳定性进行评价，分析岩体受力特点和稳定性状况。

3.7月-8月：针对采空区覆岩稳定性存在的问题，提出相应的治理方案，并进行经济效益分析。

4.8月-12月：建立煤矿采空区覆岩稳定性监测体系，对治理效果进行长期跟踪监测。

五、预期成果1.神木县沙沟峁煤矿采空区覆岩稳定性评价报告。

2.治理方案设计书。