建筑物下采煤--理工大

1、建筑物下采煤-理工大第五章第五章 建筑物下采煤建筑物下采煤第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施第四節(jié)第四節(jié) 建筑物下采煤設(shè)計(jì)建筑物下采煤設(shè)計(jì) 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有煤礦在據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有煤礦在“建筑物下、建筑物下、鐵路下、水體下鐵路下、水體下”（簡(jiǎn)稱（簡(jiǎn)稱“三下三下”Under 3-bodyUnder 3-body）壓煤總量約壓煤總量約140140億億t t，其中建筑物下壓煤量達(dá)，其中建筑物下壓煤量達(dá)78.278.2億億t

2、t，占，占“三下三下”壓煤總量的壓煤總量的60%60%左右。左右。 建筑物下壓煤又以村莊下壓煤所占數(shù)量最大，建筑物下壓煤又以村莊下壓煤所占數(shù)量最大，其次就是工業(yè)場(chǎng)地及公用建筑物下壓煤。其次就是工業(yè)場(chǎng)地及公用建筑物下壓煤。 因此，解決建筑物下壓煤的開采問題，無論因此，解決建筑物下壓煤的開采問題，無論從理論上、技術(shù)上、還是經(jīng)濟(jì)上都具有重要的從理論上、技術(shù)上、還是經(jīng)濟(jì)上都具有重要的意義。意義。第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 地下開采引起地表產(chǎn)生移動(dòng)變形，破壞了建筑物與地下開采引起地表產(chǎn)生移動(dòng)變形，破壞了建筑物與地基之間的初始平衡狀態(tài)，使地基反力重分布，從而在地基之

3、間的初始平衡狀態(tài)，使地基反力重分布，從而在建筑物中產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致建筑物變形和破壞。建筑物中產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致建筑物變形和破壞。 對(duì)建筑物的影響主要有垂直方向的移動(dòng)變形（下沉、對(duì)建筑物的影響主要有垂直方向的移動(dòng)變形（下沉、傾斜、曲率）和水平方向的移向變形（水平移動(dòng)和水平傾斜、曲率）和水平方向的移向變形（水平移動(dòng)和水平變形）。不同性質(zhì)的移動(dòng)變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響不變形）。不同性質(zhì)的移動(dòng)變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響不同。同。 第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 一、地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響一、地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 1地表下沉對(duì)建筑物的影響地表下沉對(duì)建筑物的影

4、響第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 2傾斜對(duì)建筑物的影響傾斜對(duì)建筑物的影響 在傾覆力矩的作用下，在傾覆力矩的作用下，建筑物構(gòu)件上和地基中的應(yīng)建筑物構(gòu)件上和地基中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化。對(duì)于框架力狀態(tài)發(fā)生變化。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑物，應(yīng)考慮地表結(jié)構(gòu)的建筑物，應(yīng)考慮地表傾斜引起的附加應(yīng)力的影響。傾斜引起的附加應(yīng)力的影響。 地表傾斜還能引起公路、地表傾斜還能引起公路、鐵路、排水渠、管道等的坡鐵路、排水渠、管道等的坡度變化，還可引起機(jī)器設(shè)備度變化，還可引起機(jī)器設(shè)備的傾斜，破壞其正常工作狀的傾斜，破壞其正常工作狀態(tài)。態(tài)。第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建

5、筑物的影響3.地表曲率對(duì)建筑物的影響地表曲率對(duì)建筑物的影響第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響4.地表水平變形對(duì)建筑物的影響地表水平變形對(duì)建筑物的影響 第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響二、移動(dòng)盆地內(nèi)不同的位置對(duì)建筑物的影響二、移動(dòng)盆地內(nèi)不同的位置對(duì)建筑物的影響 一般來說，建筑物和采空區(qū)有如下特點(diǎn)：一般來說，建筑物和采空區(qū)有如下特點(diǎn)： （1）建筑物短軸方向承受變形的能力大于長(zhǎng)軸，承受壓）建筑物短軸方向承受變形的能力大于長(zhǎng)軸，承受壓縮變形的能力大于承受拉伸變形的能力；縮變形的能力大于承受拉伸變形的能力； （2）采空區(qū)邊緣區(qū)為變形最大的

6、區(qū)域，中間區(qū)下沉）采空區(qū)邊緣區(qū)為變形最大的區(qū)域，中間區(qū)下沉大但變形小；大但變形??； （3）建筑物承受扭曲變形的能力最低。）建筑物承受扭曲變形的能力最低。 當(dāng)建筑物所處位置不同時(shí)，其損害情況不同，如圖當(dāng)建筑物所處位置不同時(shí)，其損害情況不同，如圖5-9所所示，位于采動(dòng)區(qū)上方不同位置的示，位于采動(dòng)區(qū)上方不同位置的a、b、c、d、e五幢建筑五幢建筑物。各建筑物的所處位置的優(yōu)缺點(diǎn)如下：物。各建筑物的所處位置的優(yōu)缺點(diǎn)如下：第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 （1）房屋）房屋a由于長(zhǎng)由于長(zhǎng)軸方向僅受壓縮變形，軸方向僅受壓縮變形，短軸方向受動(dòng)態(tài)拉伸短軸方向受動(dòng)態(tài)拉伸變形，其破壞

7、較小，變形，其破壞較小，處于有利位置；處于有利位置；（2）房屋）房屋b由于位由于位于采空區(qū)邊緣，長(zhǎng)軸于采空區(qū)邊緣，長(zhǎng)軸方向受到的變形較大，方向受到的變形較大，易使其損壞；易使其損壞；第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 （3）房屋）房屋c位于采位于采空區(qū)中央，長(zhǎng)軸平行空區(qū)中央，長(zhǎng)軸平行于工作面推進(jìn)方向，于工作面推進(jìn)方向，先受動(dòng)態(tài)拉伸變形和先受動(dòng)態(tài)拉伸變形和后受壓縮變形的影響，后受壓縮變形的影響，易出現(xiàn)裂縫；易出現(xiàn)裂縫；第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 （4）房屋）房屋d位于采空位于采空區(qū)邊緣，長(zhǎng)軸平行于工區(qū)邊緣，長(zhǎng)軸平行于工作面推

8、進(jìn)方向，作面推進(jìn)方向， 長(zhǎng)軸方向受到的變形長(zhǎng)軸方向受到的變形值小于房屋值小于房屋c， 短軸方向上受到的變短軸方向上受到的變形與房屋形與房屋b長(zhǎng)軸方向上長(zhǎng)軸方向上受到的變形相等。受到的變形相等。 因而房屋因而房屋d比房屋比房屋b、c破壞?。黄茐男?；第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響（5）房屋）房屋e與工作面與工作面斜交，受到扭曲變形斜交，受到扭曲變形的影響，易使房屋損的影響，易使房屋損壞。壞。 以上可知：以上可知：a、d房房屋位置最有利，屋位置最有利，b、c次之，次之，e最不利。最不利。 因此，盡量使工作因此，盡量使工作面不與房屋斜交，且面不與房屋斜交，且盡量使房

9、屋位于盡量使房屋位于a、d位置上。位置上。第五章第五章 建筑物下采煤建筑物下采煤第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施第四節(jié)第四節(jié) 建筑物下采煤設(shè)計(jì)建筑物下采煤設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系 在采動(dòng)過程中，地表建筑物的損害是地表的變形傳遞在采動(dòng)過程中，地表建筑物的損害是地表的變形傳遞給基礎(chǔ)，從而引起建筑物隨之產(chǎn)生類似的變形。給基礎(chǔ)，從而引起建筑物隨之產(chǎn)生類似的變形。 但由但由于建筑

10、物具有一定的承受附加應(yīng)力的能力，故地表變形與于建筑物具有一定的承受附加應(yīng)力的能力，故地表變形與建筑物變形之間存在不一致性。建筑物變形之間存在不一致性。 兩者之間的關(guān)系與建筑物基礎(chǔ)的材料、長(zhǎng)度、寬度、兩者之間的關(guān)系與建筑物基礎(chǔ)的材料、長(zhǎng)度、寬度、深度、荷載以及地基性質(zhì)、建筑物平面形狀和上部結(jié)構(gòu)深度、荷載以及地基性質(zhì)、建筑物平面形狀和上部結(jié)構(gòu)的剛度等有關(guān)。的剛度等有關(guān)。 若建筑物的變形值超過其充許的變形值，建筑物將受到若建筑物的變形值超過其充許的變形值，建筑物將受到破壞。破壞。 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系和采動(dòng)區(qū)建筑物采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系和采動(dòng)區(qū)建筑物損壞評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)是建筑物下采礦

11、的基礎(chǔ)。損壞評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)是建筑物下采礦的基礎(chǔ)。第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系一、建筑物變形與地表變形的關(guān)系一、建筑物變形與地表變形的關(guān)系 地表變形引起建筑物變形，由于建筑物具有一定地表變形引起建筑物變形，由于建筑物具有一定的剛度、地基切入土壤、地基與基礎(chǔ)之間傳遞拉、壓的剛度、地基切入土壤、地基與基礎(chǔ)之間傳遞拉、壓力的能力有限等，使地基變形與建筑物變形存在差異。力的能力有限等，使地基變形與建筑物變形存在差異。 這一差異主要與建筑物的剛度、建筑物的大小、地基的這一差異主要與建筑物的剛度、建筑物的大小、地基的物理力學(xué)性質(zhì)、地表變形值大小、地基與基礎(chǔ)間的摩

12、擦力等物理力學(xué)性質(zhì)、地表變形值大小、地基與基礎(chǔ)間的摩擦力等有關(guān)。有關(guān)。 由于這一問題的復(fù)雜性，目前尚難以建立可靠的理論由于這一問題的復(fù)雜性，目前尚難以建立可靠的理論計(jì)算式，而只能通過實(shí)地觀測(cè)建立一些經(jīng)驗(yàn)公式。計(jì)算式，而只能通過實(shí)地觀測(cè)建立一些經(jīng)驗(yàn)公式。第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系二、地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響二、地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 地下開采引起地表產(chǎn)生移動(dòng)變形，破壞了建筑物地下開采引起地表產(chǎn)生移動(dòng)變形，破壞了建筑物與地基之間的初始平衡狀態(tài)，使地基反力重分布，從與地基之間的初始平衡狀態(tài)，使地基反力重分布，從而在建筑物中產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致建

13、筑物變形和破壞。而在建筑物中產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致建筑物變形和破壞。 對(duì)建筑物的影響主要有垂直方向的移動(dòng)變形（下沉、對(duì)建筑物的影響主要有垂直方向的移動(dòng)變形（下沉、傾斜、曲率）和水平方向的移向變形（水平移動(dòng)和水平變傾斜、曲率）和水平方向的移向變形（水平移動(dòng)和水平變形）及由此兩種移動(dòng)變形引起的建筑物的扭曲變形、剪切形）及由此兩種移動(dòng)變形引起的建筑物的扭曲變形、剪切變形。不同性質(zhì)的移動(dòng)變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響不同。變形。不同性質(zhì)的移動(dòng)變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響不同。 第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系1. 1. 下沉和傾斜下沉和傾斜 建筑物基礎(chǔ)下沉略小于地基下沉

14、，基礎(chǔ)傾斜大于地基傾建筑物基礎(chǔ)下沉略小于地基下沉，基礎(chǔ)傾斜大于地基傾斜，這是由于建筑物具有一定剛度，不完全隨地基移動(dòng)而移斜，這是由于建筑物具有一定剛度，不完全隨地基移動(dòng)而移動(dòng)，部分地基卸載、部分加載使基礎(chǔ)的下沉、傾斜和地基下動(dòng)，部分地基卸載、部分加載使基礎(chǔ)的下沉、傾斜和地基下沉傾斜存在差異。沉傾斜存在差異。2. 2. 水平變形水平變形 國(guó)內(nèi)采動(dòng)區(qū)建筑物觀測(cè)資料表明：對(duì)于無加固措施，國(guó)內(nèi)采動(dòng)區(qū)建筑物觀測(cè)資料表明：對(duì)于無加固措施，具有毛石帶形基礎(chǔ)的建筑物而言，其基礎(chǔ)和地基間拉伸具有毛石帶形基礎(chǔ)的建筑物而言，其基礎(chǔ)和地基間拉伸變形差異不大，但壓縮變形差異卻很大。在壓縮變形條變形差異不大，但壓縮變形差

15、異卻很大。在壓縮變形條件下，房屋基礎(chǔ)的壓縮變形要比對(duì)應(yīng)的地基土壤的壓縮件下，房屋基礎(chǔ)的壓縮變形要比對(duì)應(yīng)的地基土壤的壓縮變形小得多。當(dāng)房屋加固以后，可有效地減小地表水平變形小得多。當(dāng)房屋加固以后，可有效地減小地表水平變形對(duì)建筑物的影響，基礎(chǔ)變形比地基變形小得多。變形對(duì)建筑物的影響，基礎(chǔ)變形比地基變形小得多。 第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系國(guó)內(nèi)觀測(cè)資料分析結(jié)果如下：國(guó)內(nèi)觀測(cè)資料分析結(jié)果如下：(1)(1)未加固建筑物：未加固建筑物： 拉伸變形：拉伸變形： 基基 = 0.84 = 0.84地地 - 0.09 - 0.091010-3-3 壓縮變形：壓縮變

16、形： 基基 = 0.24 = 0.24地地- 0.01- 0.011010-3-3 (2)(2)加固建筑物：加固建筑物： 拉伸變形條件下：拉伸變形條件下： 基基 = 0.17 = 0.17地地 - 0.05 - 0.051010-3-3 壓縮變形條件下：壓縮變形條件下： 基基 = 0.01 = 0.01地地 + 0.19 + 0.191010-3-3 第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系3. 3. 曲率變形曲率變形 建筑物基礎(chǔ)與地基間的曲率變形關(guān)系，實(shí)質(zhì)上地基建筑物基礎(chǔ)與地基間的曲率變形關(guān)系，實(shí)質(zhì)上地基彎曲撓度與基礎(chǔ)彎曲撓度的關(guān)系，可根據(jù)不同房屋的剛彎

17、曲撓度與基礎(chǔ)彎曲撓度的關(guān)系，可根據(jù)不同房屋的剛性來衡量。性來衡量。 國(guó)內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，得到房屋基礎(chǔ)單位長(zhǎng)度的最國(guó)內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，得到房屋基礎(chǔ)單位長(zhǎng)度的最大撓度大撓度f(wàn) f基基與地基單位長(zhǎng)度的最大彎曲值與地基單位長(zhǎng)度的最大彎曲值f f地地的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： f f基基 = = a ai if f地地 + + b bi i (5-3) (5-3) 式中，式中，a ai i、b bi i系數(shù)。對(duì)于未采取加固措施，層數(shù)系數(shù)。對(duì)于未采取加固措施，層數(shù)低于四層，單位長(zhǎng)度小于低于四層，單位長(zhǎng)度小于60m60m，具有毛石砌體帶形基礎(chǔ)，具有毛石砌體帶形基礎(chǔ)的建筑物，的建筑物，a ai i、b

18、bi i，見表，見表5-15-1。第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系表表5-15-1中，中，L L為建筑物長(zhǎng)度，為建筑物長(zhǎng)度，H H為建筑物高度，為建筑物高度，L L/ /H H表示了建表示了建筑物柔性。筑物柔性。 從表從表5-15-1可見，建筑物柔性越大，基礎(chǔ)與地基的撓度越可見，建筑物柔性越大，基礎(chǔ)與地基的撓度越接近，建筑物所產(chǎn)生的變形越大，因此，要減小建筑物的接近，建筑物所產(chǎn)生的變形越大，因此，要減小建筑物的變形，必須增大其剛度。變形，必須增大其剛度。第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系二、采動(dòng)區(qū)建筑物損

19、壞程度評(píng)定指標(biāo)二、采動(dòng)區(qū)建筑物損壞程度評(píng)定指標(biāo) 在進(jìn)行建筑下采煤時(shí)，一般要根據(jù)地質(zhì)采礦條件預(yù)在進(jìn)行建筑下采煤時(shí)，一般要根據(jù)地質(zhì)采礦條件預(yù)計(jì)地表移動(dòng)變形，然后，根據(jù)預(yù)計(jì)的移動(dòng)變形值大小評(píng)計(jì)地表移動(dòng)變形，然后，根據(jù)預(yù)計(jì)的移動(dòng)變形值大小評(píng)定建筑物的損壞程度，采取相應(yīng)的建筑物加固措施和井定建筑物的損壞程度，采取相應(yīng)的建筑物加固措施和井下開采措施，最后，確定開采方案。下開采措施，最后，確定開采方案。 由此可見，采動(dòng)區(qū)建筑物損壞評(píng)定指標(biāo)對(duì)建筑物下采煤由此可見，采動(dòng)區(qū)建筑物損壞評(píng)定指標(biāo)對(duì)建筑物下采煤是非常重要的。是非常重要的。 采動(dòng)區(qū)建筑物損壞評(píng)定指標(biāo)涉及到地表變形大小、采動(dòng)區(qū)建筑物損壞評(píng)定指標(biāo)涉及到地表變

20、形大小、建筑物類型、地基性質(zhì)、建筑物長(zhǎng)度和高度等諸多因素，建筑物類型、地基性質(zhì)、建筑物長(zhǎng)度和高度等諸多因素，目前尚沒有一個(gè)全面考慮這些因素的采動(dòng)區(qū)建筑物損壞目前尚沒有一個(gè)全面考慮這些因素的采動(dòng)區(qū)建筑物損壞評(píng)定方法，均采用近似的評(píng)定。評(píng)定方法，均采用近似的評(píng)定。第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系 下面介紹我國(guó)劃分采動(dòng)區(qū)建筑物損壞等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)：下面介紹我國(guó)劃分采動(dòng)區(qū)建筑物損壞等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)： 在我國(guó)礦區(qū)中，大多數(shù)為磚混結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)的建筑在我國(guó)礦區(qū)中，大多數(shù)為磚混結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)的建筑物，這些房屋大多數(shù)為平房，且長(zhǎng)度小于物，這些房屋大多數(shù)為平房，且長(zhǎng)度小于20m

21、20m，針對(duì)這一，針對(duì)這一情況，國(guó)家煤炭工業(yè)局情況，國(guó)家煤炭工業(yè)局20002000年頒布的年頒布的建筑物、水體、建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程規(guī)定，對(duì)于長(zhǎng)規(guī)定，對(duì)于長(zhǎng)度或變形縫區(qū)段小于度或變形縫區(qū)段小于20m20m的磚混結(jié)構(gòu)房屋，按不同地表變形值的磚混結(jié)構(gòu)房屋，按不同地表變形值劃分的破壞等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表劃分的破壞等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表5-25-2。其它結(jié)構(gòu)類的建（構(gòu)）筑物可。其它結(jié)構(gòu)類的建（構(gòu)）筑物可參照表參照表5-25-2執(zhí)行。執(zhí)行。 （前蘇聯(lián)、波蘭、英國(guó)參考教材（前蘇聯(lián)、波蘭、英國(guó)參考教材P135-141P135-141）第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物

22、變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系第五章第五章 建筑物下采煤建筑物下采煤第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施第四節(jié)第四節(jié) 建筑物下采煤設(shè)計(jì)建筑物下采煤設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施一、地下開采技術(shù)措施一、地下開采技術(shù)措施 通過合適的開采方法或措施，可以有效地減小或控制通過合適的開采方法或措施，可以有效地減小或控制采動(dòng)引起的地表移動(dòng)變形，達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。在生采動(dòng)引起的地表移動(dòng)變

23、形，達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。在生產(chǎn)實(shí)踐中比較有效和常用的有以下幾方面措施：產(chǎn)實(shí)踐中比較有效和常用的有以下幾方面措施：（一）減小地表下沉值（一）減小地表下沉值 減沉開采方法既是通過采場(chǎng)頂板管理方法的改變，控制減沉開采方法既是通過采場(chǎng)頂板管理方法的改變，控制頂板的下沉量而達(dá)到減緩地表沉陷量。常用的方法為充填開頂板的下沉量而達(dá)到減緩地表沉陷量。常用的方法為充填開采方法和部分開采方法。采方法和部分開采方法。 1 1充填開采方法充填開采方法 充填開采方法就是當(dāng)煤層采出后，采出空間用矸石、河砂充填開采方法就是當(dāng)煤層采出后，采出空間用矸石、河砂等材料進(jìn)行充填，以減小采出空間，從而減少覆巖及地表移等材料進(jìn)行充填

24、，以減小采出空間，從而減少覆巖及地表移動(dòng)變形的一種開采方法。動(dòng)變形的一種開采方法。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施 常用的充填方法有：水砂充填、風(fēng)力充填、矸石人工充常用的充填方法有：水砂充填、風(fēng)力充填、矸石人工充填。不同的充填方法、充填的密實(shí)度不同，地表下沉系數(shù)填。不同的充填方法、充填的密實(shí)度不同，地表下沉系數(shù)不同（見表不同（見表5-95-9）。采用全部跨落法管理頂板時(shí)，地表最大）。采用全部跨落法管理頂板時(shí)，地表最大下沉值可達(dá)采厚的下沉值可達(dá)采厚的60%60%90%90%，一般為，一般為80%80%左右；采用水砂充左右；采用水砂充填管理頂板時(shí)，地表的最大下沉值僅為采厚

25、的填管理頂板時(shí)，地表的最大下沉值僅為采厚的8%8%15%15%。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施2 2部分開采方法部分開采方法 減小地表移動(dòng)和變形值的另一項(xiàng)有效措施是采用部分減小地表移動(dòng)和變形值的另一項(xiàng)有效措施是采用部分開采法（開采法（Partial Mining MethodPartial Mining Method）。）。 其實(shí)質(zhì)是將被開采的煤層劃分成若干條帶，開采一條其實(shí)質(zhì)是將被開采的煤層劃分成若干條帶，開采一條（即采出條帶），保留一條（即保留煤柱），用留下不采（即采出條帶），保留一條（即保留煤柱），用留下不采的煤柱支撐頂板，以達(dá)到減小地表移動(dòng)和變形的目的。此的

26、煤柱支撐頂板，以達(dá)到減小地表移動(dòng)和變形的目的。此法的缺點(diǎn)是采出率低（一般采出率為法的缺點(diǎn)是采出率低（一般采出率為50%-60%50%-60%），掘進(jìn)率高，），掘進(jìn)率高，開采工藝復(fù)雜，效率較低。開采工藝復(fù)雜，效率較低。 我國(guó)常用的部分開采方法是條帶開采方法。第八章我國(guó)常用的部分開采方法是條帶開采方法。第八章將專門進(jìn)行講解。將專門進(jìn)行講解。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施3 3覆巖離層充填方法覆巖離層充填方法 覆巖離層注漿控制沉陷技術(shù)就是利用煤層開采后覆巖層覆巖離層注漿控制沉陷技術(shù)就是利用煤層開采后覆巖層裂過程中形成的離層空間，借助高壓注漿泵，從地面通過裂過程中形成的離層

27、空間，借助高壓注漿泵，從地面通過鉆孔向離層空間中注入充填材料，占據(jù)空間、減少采出空鉆孔向離層空間中注入充填材料，占據(jù)空間、減少采出空間向上的傳遞，支撐離層上位巖層、減緩巖層的進(jìn)一步彎間向上的傳遞，支撐離層上位巖層、減緩巖層的進(jìn)一步彎曲下沉，從而達(dá)到減緩地面下沉的目的。曲下沉，從而達(dá)到減緩地面下沉的目的。 覆巖注漿可以減緩礦山開采引起的地表沉陷，其減沉覆巖注漿可以減緩礦山開采引起的地表沉陷，其減沉功能主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：功能主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面： （1 1）注漿的充填作用；（）注漿的充填作用；（2 2）注漿的支承作用；）注漿的支承作用； （3 3）注漿的膠結(jié)作用；（）注漿的膠結(jié)作用；（4

28、4）注漿的膨脹作用；）注漿的膨脹作用； （5 5）擠壓密實(shí)作用。）擠壓密實(shí)作用。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施（二）協(xié)調(diào)開采方法（二）協(xié)調(diào)開采方法 協(xié)調(diào)開采（協(xié)調(diào)開采（Harmonic MininigHarmonic Mininig）是根據(jù)開采引起地表移）是根據(jù)開采引起地表移動(dòng)變形分布規(guī)律，通過采用合理的開采布局，開采順序、方動(dòng)變形分布規(guī)律，通過采用合理的開采布局，開采順序、方向、時(shí)間等方法減緩開采引起的地表移動(dòng)變形。下面介紹幾向、時(shí)間等方法減緩開采引起的地表移動(dòng)變形。下面介紹幾種常見的協(xié)調(diào)開采方法。種常見的協(xié)調(diào)開采方法。 1 1減小開采邊界影響的疊加減小開采邊界影

29、響的疊加 利用上、下煤層利用上、下煤層( (或分層或分層) )工作面間的距離差異，以減小工作面間的距離差異，以減小開采引起的地表移動(dòng)變形開采引起的地表移動(dòng)變形( (圖圖5-10)5-10)。 該法可用于兩個(gè)方面：該法可用于兩個(gè)方面： （1 1）減小動(dòng)態(tài)移動(dòng)變形的影響；）減小動(dòng)態(tài)移動(dòng)變形的影響； （2 2）減小工作面邊界部位的變形量。）減小工作面邊界部位的變形量。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施二、地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響二、地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響 地下開采引起地表產(chǎn)生移動(dòng)變形，破壞了建筑物與地基地下開采引起地表產(chǎn)生移動(dòng)變形，破壞了建筑物與地基之間的初始平衡狀態(tài)，

30、使地基反力重分布，從而在建筑物中之間的初始平衡狀態(tài)，使地基反力重分布，從而在建筑物中產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致建筑物變形和破壞。對(duì)建筑物的影響主產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致建筑物變形和破壞。對(duì)建筑物的影響主要有垂直方向的移動(dòng)變形（下沉、傾斜、曲率）和水平方向要有垂直方向的移動(dòng)變形（下沉、傾斜、曲率）和水平方向的移向變形（水平移動(dòng)和水平變形）及由此兩種移動(dòng)變形引的移向變形（水平移動(dòng)和水平變形）及由此兩種移動(dòng)變形引起的建筑物的扭曲變形、剪切變形起的建筑物的扭曲變形、剪切變形11，33。不同性質(zhì)的移動(dòng)。不同性質(zhì)的移動(dòng)變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響不同。變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響不同。 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑

31、物下采煤的保護(hù)措施第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施2 2多工作面協(xié)調(diào)開采多工作面協(xié)調(diào)開采 如圖如圖5-115-11所示，采用一個(gè)所示，采用一個(gè)大的工作面或幾個(gè)工作面同時(shí)大的工作面或幾個(gè)工作面同時(shí)開采，使建筑物位于移動(dòng)盆地開采，使建筑物位于移動(dòng)盆地的平底部位，使建筑物只受動(dòng)的平底部位，使建筑物只受動(dòng)態(tài)變形的影響，從而保護(hù)建筑態(tài)變形的影響，從而保護(hù)建筑物。同時(shí)考慮開采過程中地表物。同時(shí)考慮開采過程中地表移動(dòng)變形的動(dòng)態(tài)影響，故將開移動(dòng)變形的動(dòng)態(tài)影響，故將開采工作面按一定方式布置，減采工作面按一定方式布置，減小開采引起的動(dòng)態(tài)變形影響。小開采引起的動(dòng)態(tài)變形影響。 第三節(jié)第三節(jié)

32、建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施3 3對(duì)稱開采方法對(duì)稱開采方法 在建筑物下開采時(shí)，如果建筑在建筑物下開采時(shí)，如果建筑物抵抗壓縮變形的能力較大，而物抵抗壓縮變形的能力較大，而對(duì)傾斜和拉伸變形又十分敏感，對(duì)傾斜和拉伸變形又十分敏感，則可以采用對(duì)稱背向開采的方法則可以采用對(duì)稱背向開采的方法（圖（圖5-125-12）。）。 例如，在受保護(hù)建筑物正下例如，在受保護(hù)建筑物正下方布置兩個(gè)背向開采的工作面。方布置兩個(gè)背向開采的工作面。在這種情況下，建筑物一開始就在這種情況下，建筑物一開始就處于下沉盆地中央的壓縮變形區(qū)處于下沉盆地中央的壓縮變形區(qū)內(nèi)，不承受拉伸變形，不產(chǎn)生傾內(nèi)，不承受拉伸變形，不產(chǎn)生

33、傾斜。這種方法一般只是在回采十斜。這種方法一般只是在回采十分重要的單個(gè)的建筑物煤柱時(shí)才分重要的單個(gè)的建筑物煤柱時(shí)才采用。采用。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施二、地面建筑物保護(hù)措施二、地面建筑物保護(hù)措施 建筑物在采動(dòng)過程中要受到地表動(dòng)態(tài)變形的影響。如圖建筑物在采動(dòng)過程中要受到地表動(dòng)態(tài)變形的影響。如圖5-135-13所所示。移動(dòng)穩(wěn)定后位于均勻下沉區(qū)的建筑物，只要能夠抵抗住開采過示。移動(dòng)穩(wěn)定后位于均勻下沉區(qū)的建筑物，只要能夠抵抗住開采過程中地表動(dòng)態(tài)變形的影響，一般就不會(huì)受到地表均勻下沉的損害。程中地表動(dòng)態(tài)變形的影響，一般就不會(huì)受到地表均勻下沉的損害。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下

34、采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施 保護(hù)建筑物的結(jié)構(gòu)措施大致可分為兩類：保護(hù)建筑物的結(jié)構(gòu)措施大致可分為兩類： 第一類是提高建筑物的剛度和整體性，增強(qiáng)建筑物第一類是提高建筑物的剛度和整體性，增強(qiáng)建筑物抵抗變形的能力。抵抗變形的能力。 如，設(shè)置鋼拉桿、鋼筋混凝土圈梁、基礎(chǔ)聯(lián)系梁如，設(shè)置鋼拉桿、鋼筋混凝土圈梁、基礎(chǔ)聯(lián)系梁等；等； 第二類是提高建筑物適應(yīng)地表變形的能力，減小地第二類是提高建筑物適應(yīng)地表變形的能力，減小地表變形引起的建筑物附加內(nèi)力。表變形引起的建筑物附加內(nèi)力。 如，設(shè)置變形縫、地表緩沖溝、滑動(dòng)層等。如，設(shè)置變形縫、地表緩沖溝、滑動(dòng)層等。 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤

35、的保護(hù)措施1、設(shè)置變形縫、設(shè)置變形縫第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施2 2、設(shè)置鋼拉桿、設(shè)置鋼拉桿第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施3 3、鋼筋混凝土圈梁、鋼筋混凝土圈梁 圈梁的作用在于增加建筑物整體性和剛度，圈梁的作用在于增加建筑物整體性和剛度，提高磚石砌體的抗彎、抗剪和抗拉的強(qiáng)度，可提高磚石砌體的抗彎、抗剪和抗拉的強(qiáng)度，可在一定程度上防止或減少裂縫等破壞現(xiàn)象的出在一定程度上防止或減少裂縫等破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。現(xiàn)。 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施4 4、水平滑動(dòng)層、水平滑動(dòng)層 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物

36、下采煤的保護(hù)措施5 5、雙板基礎(chǔ)、雙板基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施7 7、構(gòu)造柱、構(gòu)造柱 在地表曲率變形較大時(shí)，為提高墻壁的抗剪強(qiáng)度，在地表曲率變形較大時(shí)，為提高墻壁的抗剪強(qiáng)度，增加建筑物的整體剛度，限制裂縫的延長(zhǎng)，可在墻增加建筑物的整體剛度，限制裂縫的延長(zhǎng)，可在墻內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施8 8、設(shè)置千斤項(xiàng)調(diào)整基礎(chǔ)、設(shè)置千斤項(xiàng)調(diào)整基礎(chǔ) 當(dāng)受采動(dòng)影響的地表發(fā)生不均勻沉降和傾斜變形較大時(shí)，當(dāng)受采動(dòng)影響的地表發(fā)生不均勻沉降和傾斜變形較大時(shí)，為使建筑物免受超過其承載能力的附加作用力的影

37、響和建為使建筑物免受超過其承載能力的附加作用力的影響和建筑物調(diào)平，可采用千斤頂及時(shí)調(diào)平基礎(chǔ)，消除不均勻降沉筑物調(diào)平，可采用千斤頂及時(shí)調(diào)平基礎(chǔ)，消除不均勻降沉引起的建筑物附加內(nèi)力。引起的建筑物附加內(nèi)力。 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施9 9、鋼筋混凝土錨固板、鋼筋混凝土錨固板 對(duì)于已有的建筑物不能像新建建筑物一樣設(shè)置雙板對(duì)于已有的建筑物不能像新建建筑物一樣設(shè)置雙板基礎(chǔ)，但可采用鋼筋混凝土錨固板加固?；A(chǔ)，但可采用鋼筋混凝土錨固板加固。 第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施1010、堵砌門窗洞、堵砌門窗洞 建筑物在受到地表壓縮和負(fù)曲率變形作用建筑物

38、在受到地表壓縮和負(fù)曲率變形作用時(shí)，使墻身產(chǎn)生壓縮變形，墻身變形導(dǎo)致門窗時(shí)，使墻身產(chǎn)生壓縮變形，墻身變形導(dǎo)致門窗洞口應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致其損壞。洞口應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致其損壞。 為減少這種影響，可采用堵砌門窗洞的辦法，為減少這種影響，可采用堵砌門窗洞的辦法，以提高其抵抗壓縮變形的能力。以提高其抵抗壓縮變形的能力。 該措施具有簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)，一般用于加固倉(cāng)該措施具有簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)，一般用于加固倉(cāng)庫(kù)等建筑物。庫(kù)等建筑物。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施1111、變形補(bǔ)償溝、變形補(bǔ)償溝 設(shè)置變形緩沖溝，就是在建筑物周圍的地表挖掘一定深度的溝設(shè)置變形緩沖溝，就是在建筑物周圍的地表挖

39、掘一定深度的溝槽，如圖槽，如圖5-195-19所示。所示。 其目主要是阻隔地表水平壓縮變形的傳遞，從而減小建筑其目主要是阻隔地表水平壓縮變形的傳遞，從而減小建筑物所受的水平變形值，達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。物所受的水平變形值，達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。 變形緩沖溝能有效地吸收地表的水平壓縮變形，大大減小變形緩沖溝能有效地吸收地表的水平壓縮變形，大大減小地表土體對(duì)基礎(chǔ)埋入部分的壓力，也可以減小水平變形對(duì)基地表土體對(duì)基礎(chǔ)埋入部分的壓力，也可以減小水平變形對(duì)基礎(chǔ)底面的影響。如鶴壁礦區(qū)在市內(nèi)主要公路干線的英雄橋下礎(chǔ)底面的影響。如鶴壁礦區(qū)在市內(nèi)主要公路干線的英雄橋下采礦，在橋一端設(shè)置了變形緩沖溝，該側(cè)的橋梁未發(fā)

40、現(xiàn)損壞。采礦，在橋一端設(shè)置了變形緩沖溝，該側(cè)的橋梁未發(fā)現(xiàn)損壞。變形緩沖溝吸收壓縮量達(dá)變形緩沖溝吸收壓縮量達(dá)396mm396mm，占總壓縮量的，占總壓縮量的41%41%。而在沒。而在沒有設(shè)置變形緩沖溝的另一端，其橋梁拱腳處出現(xiàn)裂縫。有設(shè)置變形緩沖溝的另一端，其橋梁拱腳處出現(xiàn)裂縫。第三節(jié)第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施建筑物下采煤的保護(hù)措施第五章第五章 建筑物下采煤建筑物下采煤第一節(jié)第一節(jié) 地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響地表移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響第二節(jié)第二節(jié) 采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系采動(dòng)區(qū)建筑物變形與地表變形的關(guān)系第三節(jié) 建筑物下采煤的保護(hù)措施第四節(jié)第四節(jié) 建筑物下采煤設(shè)計(jì)建筑物下采煤設(shè)計(jì)第四節(jié)

41、第四節(jié) 建筑物下采煤設(shè)計(jì)建筑物下采煤設(shè)計(jì)一、收集資料一、收集資料 進(jìn)行建筑物下采煤設(shè)計(jì)，首先收集下列技術(shù)資料和工程圖：進(jìn)行建筑物下采煤設(shè)計(jì)，首先收集下列技術(shù)資料和工程圖： 1. 1.技術(shù)資料技術(shù)資料 (1) (1)地質(zhì)開采技術(shù)條件。包括開采煤層的層數(shù)、層間距、厚地質(zhì)開采技術(shù)條件。包括開采煤層的層數(shù)、層間距、厚度、傾角、埋藏深度、壓煤量、覆巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下潛水度、傾角、埋藏深度、壓煤量、覆巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下潛水位、現(xiàn)有的開采方法、巷道布置、生產(chǎn)系統(tǒng)以及鄰區(qū)開采情況。位、現(xiàn)有的開采方法、巷道布置、生產(chǎn)系統(tǒng)以及鄰區(qū)開采情況。 (2) (2)建筑物概況。包括建筑物的體型、面積、長(zhǎng)度、寬度、高

42、度、建筑物概況。包括建筑物的體型、面積、長(zhǎng)度、寬度、高度、層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)型式及其埋置深度、松散層的厚度和地基土壤層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)型式及其埋置深度、松散層的厚度和地基土壤的工程性質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)；建筑時(shí)間和現(xiàn)有狀況，使用要求；建筑的工程性質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)；建筑時(shí)間和現(xiàn)有狀況，使用要求；建筑物原設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。物原設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。 (3) (3)主要管線和重要設(shè)備的技術(shù)特征、技術(shù)要求及其支承或主要管線和重要設(shè)備的技術(shù)特征、技術(shù)要求及其支承或基礎(chǔ)埋置方式?；A(chǔ)埋置方式。 (4) (4)有關(guān)的地表移動(dòng)參數(shù)，老采區(qū)活化的可能性及其對(duì)地表有關(guān)的地表移動(dòng)參數(shù)，老采區(qū)活化的可能性及其對(duì)地表和建筑物的影響。和建筑物的影響。第