開采損害學(xué)作業(yè)

1、開采損害學(xué)作業(yè)采礦1005班301小組小組成員：曹鑫 劉少洲 周揚 袁東 董曉航主講：曹鑫主題：建筑物下的開采與防護 前言：。為了最大限度地開采礦產(chǎn)資源，提高礦山的經(jīng)濟效益，保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)加強對采動損害的觀測，加強“三下”（ 水體下、建筑物下、鐵路）礦層開采的研究工作。在建筑物下和鐵路下采礦時，要保證建筑物和鐵路不受開采影響而破壞；在水體下采礦和承壓水體上采礦時，要防止礦井發(fā)生突水事故；在水庫、蓄水池和河流等地面水體下采煤時，除要防止礦井發(fā)生突水事故外，還要保證它們不受開采的影響而破壞。因此“三下開采”礦層一般不能采用常規(guī)開采方法，故將其列入特殊開采。建筑物下的開采發(fā)展 我國建筑物下

2、的試驗開采工作20世紀60年代開始的。到20世紀80年代，建筑物下開采技術(shù)與方法以成功的在全國各礦區(qū)應(yīng)用。國外概況 國外進行建筑物下開采的國家很多，其中波蘭的建筑物下的開采技術(shù)在世界處于領(lǐng)先地位。特點是：開采規(guī)模大，可靠性高，經(jīng)濟效益顯著，擁有完善的采礦方法及賠償制度。技術(shù)與方法 1 開采方法：充填開采法； 部分開采法； 協(xié)調(diào)開采法； 2 建筑物加固法； 3 巖層離層充填減沉法；一 開采對建筑物的影響 (1) 下沉 一般情況下，當建筑物所處的地表出現(xiàn)均勻下沉?xí)r，只要建筑物能承受回采過程中地表暫時的拉伸變形和壓縮變形的作用，建筑物不會產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，因而對地表均勻下沉區(qū)的建筑物不會造成損害。

3、但若地表均勻下沉值較大，將會造成坑洼積水，特別是當下沉后的地表標高低于地下潛水位時，建筑物會長期泡在水中，不僅影響建筑物的正常使用，而且影響建筑物本身的強度，甚至?xí)斐山ㄖ飺p壞或廢棄。(2) 傾斜 地表傾斜會使建筑物產(chǎn)生傾斜、重心偏移。特別對于一些底面積小的建筑物（如水塔、煙囪、高壓輸電線鐵塔等），傾斜對其影響更為明顯。如果傾斜使建筑物重心的投影轉(zhuǎn)移到其基礎(chǔ)底面以外，可能會造成建筑物倒塌。(3) 水平變形 水平變形對建筑物的影響很大，尤其是拉伸變形的影響。水平變形通過建筑物基礎(chǔ)的底面和側(cè)面，使基礎(chǔ)受到土壤的摩擦力、粘結(jié)力和被動土壓力的作用，在建筑上產(chǎn)生附加的水平拉伸或壓縮應(yīng)力。建筑物越長，受

4、到的附加水平應(yīng)力越大。由于建筑物一般由脆性材料建成，抵抗拉伸變形的能力遠比抵抗壓縮變形的能力低，所以較小的地表拉伸變形就能使建筑物薄弱部分如門窗附近產(chǎn)生裂縫，一般地表拉伸水平變形大于1mm/m時磚石承重的建筑物墻身上就會出現(xiàn)小的裂縫。雖然建筑物抵抗壓縮變形的能力較大，但當壓縮變形較大時，建筑物破壞也比較嚴重，會使門窗洞口擠成菱形，并產(chǎn)生水平裂縫，同時縱墻或圍墻產(chǎn)生褶曲線、屋頂出現(xiàn)臌包（見圖3.1）。(4) 曲率變形 地表曲率變形有正（凸）曲率變形和負（凹）曲率變形兩種。在正曲率變形的影響下，建筑物基礎(chǔ)的兩端處于“懸空”狀態(tài)，建筑物成為中部有支點的雙懸臂梁（見圖3.1（a）。在負曲率變形的影響下

5、，建筑物基礎(chǔ)成為兩端支點的簡支梁（見圖3.1（b）。當曲率引起的附加應(yīng)力超過其結(jié)構(gòu)的承載能力時，建筑物會受到破壞，正曲率變形產(chǎn)生倒八字形裂縫，負曲率變形產(chǎn)生正八字形裂縫。曲率變形對底面積小的建筑物一般影響小，對長度大的建筑物影響較大。(5) 扭曲 由于兩個橫墻部位的地表傾斜值不同，導(dǎo)致地表沿建筑物縱軸中心線產(chǎn)生扭曲變形，從而使建筑物出現(xiàn)扭曲變形。 開采使建筑物遭受破壞往往是兩種或兩種以上的地表變形共同作用的結(jié)果，但在所有影響中主要是曲率和水平變形的影響。一般來說，地表拉伸變形與正曲率、地表壓縮變形與負曲率同時出現(xiàn)。二 防治保護建筑物的開采措施 減沉開采方法：a 充填開采法； b 部分開采法；

6、協(xié)調(diào)開采法； a 充填開采法：采用全部垮落法管理頂板法，地表下沉值可達到60-90，水沙充填管理頂板時，地表的最大下沉值為采厚的8-15.b 部分開采法 分為：垮落部分開采和充填部分開采兩種形式。 適用條件：建筑物密集； 地面排水困難； 礦層埋藏深在400500米； 礦層層數(shù)少，厚度比較穩(wěn)定， 斷層少； 鄰近采區(qū)煤柱完整。 協(xié)調(diào)開采法 a 多工作面協(xié)調(diào)開采：布置多個工作面同時開采，使得保護建筑物位于開采形成的靜態(tài)下沉盆地底部部分，同時考慮開采過程中地表移動變形的動態(tài)影響。 b 對稱開采法：不同類型的建筑物對各種變形的敏感程度不同，采用合理的協(xié)調(diào)開采方法對于保護建筑物至關(guān)重要。采用此法開采減小地

7、表變形。二 建筑物的抗變形防護措施 1 設(shè)置緩沖變形溝； 2 設(shè)置變形縫； 3 設(shè)置鋼拉桿； 4 設(shè)置鋼筋混凝土圈梁； 5 設(shè)置基礎(chǔ)連系梁； 6 設(shè)置鋼筋混凝土錨固板； 7 堵砌門窗洞變形縫 變形縫。將建筑物自屋頂至基礎(chǔ)切割成彼此不相連的獨立單元體，使地表變形分散到各單元體上。這樣，各單元體上受到的變形比整體上受到的變形小，從而減輕變形的有害影響。 鋼筋混凝土圈梁 鋼筋混凝土圈梁或鋼拉桿加固。作用是加固房屋和切割后的單元體，以便提高建筑物的整體性和剛度，增加建筑物的抗拉破壞能力。鋼筋混凝土圈梁一般用在基礎(chǔ)平面、地下室樓板、上部樓板、檐口水平面的外墻。鋼拉桿一般只適用于建筑物的上部加固。變形緩沖

8、溝 變形緩沖溝。變形緩沖溝是在建筑物的外側(cè)從地表挖掘一定深度的溝槽，作用是吸收地表壓縮變形。在房屋四周挖掘變形補償溝能減少地表土壤對房屋基礎(chǔ)埋入部分和地下室的壓力，也可用來減輕水平變形對基礎(chǔ)底面的影響 1 設(shè)置變形緩沖溝2 變形縫3 設(shè)置鋼拉桿4 設(shè)置鋼筋混凝土圈梁5 設(shè)置基礎(chǔ)連系梁6 設(shè)置鋼筋混凝土錨固板7 堵砌門窗洞三 抗釆動建筑物的設(shè)計技術(shù) 1 合理確定建筑物的位置：位于地表移動盆地內(nèi)的建筑物，其長軸方向宜與工作面的推進方向垂直，位于地表移動邊緣的建筑物，其長軸方向宜與開采邊界平行，盡量避免建筑物的長軸與工作面斜交。 2 釆動區(qū)建筑物地基處理技術(shù)：充分估計出地表沉陷引起的建筑物地基標高和水文地質(zhì)條件的變化，采用合理的軟地基處理技術(shù)以抵抗損害。處理方法 3 設(shè)置變形縫：。將建筑物自屋頂至基礎(chǔ)切割成彼此不相連的獨立單元體，使地表變形分散到各單元體上。這樣，各單元體上受到的變形比整體上受到的變形小，從而減輕變形的有害影響。 4 一般基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)：基礎(chǔ)圈梁等。 5 設(shè)置水平滑動層：在磚石基礎(chǔ)頂部用1:3水泥砂漿抹平壓光，然后鋪上兩層油毛氈，加強滑移層的效果。處