地下采煤活动对地面斜坡、民宅等变形调查评价

2015-11-30 09:42  来源:中国岩土网  阅读:2022
本文对地下采煤活动造成的地面、地下变形特征进行了简述,对其变形成因进行了一定程度剖析,以期抛砖引玉。由于理论与实际的差异性,大家不要呆板套用。

一、前言

湖北省恩施州内煤矿众多,目前恩施州内有煤矿山100余个。每年煤矿山附近居民与煤矿企业扯皮不断,附近居民其房屋建筑、道路、坡坎产生了变形破坏,疑为附近煤矿采煤活动所致,要求政府对此进行调查核实并落实解决此问题。

为此,各县(市)国土资源局多次委托我单位开展煤矿山地质环境影响调查,提供煤矿采矿活动是否对地面民宅构成危害的调查评价报告。

二、工作内容

针对委托书,我队一般工作内容为:调查矿山地质环境条件;调查矿山开采情况与井下变形破坏特征;调查地面和房屋变形破坏现状与特征;对房屋及巷道进行工程定测。

井下巷道主要采用全站仪辅助半仪器法测量(主要低矮巷),地表建筑物及变形点采用全站仪测量,精度能够满足调查评价要求。

三、矿山开采概况

恩施州煤矿矿山开采历史久远,集中开采时期为1985~1990年间,一般沿煤层露头线老窿密布,浅部已形成采空区,一般自煤层露头线向深部掘进,深度50~100m,采空高度1.7~3m,顶板自然冒落。

2005年之后,煤矿开采逐渐规范化,部分矿山建设新主井,目前开采主运输巷长度一般都超过300-500m(斜巷),最大的达到900-1200m(平巷)。

四、地质环境条件

(一)地形地貌

恩施州地貌总体为构造、剥蚀山地地貌之低山-中山区,斜坡地形坡角一般12°~30°,斜坡表面形态总体呈上陡~下缓折线状,一般地形切割相对高差约200-500m。

(二)地层岩性

恩施州煤矿山主要开采煤层为二叠系龙潭组煤层,其顶板一般为灰~灰黑色中厚层生物碎屑灰岩夹1~2层含生物碎屑灰质白云岩,其底板一般为灰白色、浅灰色厚层灰岩,含生物碎屑、含燧石结核。

二叠系上统龙潭组一般厚度3~10m,上部灰黑色炭质泥岩,一般厚3~10m,煤层处于龙潭组中上部,一般厚0.4~0.8m。

五、变形破坏现状

(一)民房修建年代

恩施州内煤矿区居民房修建于1987年前约占居民房总调查数的55%,修建于1987-2006年间的居民房约占37%,修建于2006年之后的居民房约占8%。

(二)民房建筑结构及基础

居民房屋原始结构类型主要为木结构,辅以少量土石结构。由于部分房屋在老房基础上进行了局部改建或新加建,形成一些两种、三种混合结构房屋,如木结构+砖结构。

居民房地基基础均为浅基础之条形基础,基础埋深一般≤0.5m,持力层为第四系粘土、亚粘土夹灰岩碎石。

(三)地表变形破坏特征

区内地表表面及房屋附近一般均未见沉降台阶等变形现象。主要见有少量土体塌陷(土洞),长轴方向长度0.30~2.6m不等,宽度0.32~2.1m不等,目前可见深度一般<1m,形状呈“近圆状”、“椭圆状”为主。少量土坎土体坍塌,坍塌体积一般1~10m3。

当地居民对土体塌陷现象出现时间观测不足,据访居民对土体塌陷出现时间大多定为3年前(找政府反应变形时间为基点)就存在。

据村民反映民宅墙体、地面有裂缝变形现象,变形概叙如下:

1、木结构总体弯形不明显。少量房屋变形表现为门窗关不拢、构件、楼枕有移位现象。

2、砖结构房屋(一般为预制砖砌体)沉砂浆与砖体结合处见沿砌面阶梯隙,一般张开0.5~5mm,延伸0.75~2.0m。偶见砖体中间断开现象(0.5~4mm)。隙一般至地面即消失,形态呈两端窄中间宽或上下隙宽相近。

3、土石结构房屋石灰抹面见少量垂向隙,隙张开0.5~2mm。隙呈上宽下窄或上下隙宽相近。

4、房屋水泥地坪、阶檐见线状水平缝,一般延伸1.0~3.3m,地面裂隙总体未见错位现象。仅少量房屋地坪见明显变形错位。

调查房屋变形位置极不均匀(外围很远也出现变形),表明区内表层第四系存在局部蠕滑现象。

(四)井下巷道变形破坏特征

井下测量表明,巷道直接顶板岩性为炭质泥岩、灰岩,一般采用φ18cm圆木稀疏支撑,间距0.6~1.5m不等;顶板总体未产生冒落、层离和弯曲变形现象,顶板总体完整、稳定。巷道底板、侧壁未见底鼓、膨胀变形现象。区内井下巷道局部见有坍塌,坍塌区长度一般2-10m。巷道一般尺寸大小高1.7×宽2.2m,局部巷道高2.0~2.5m。

(五)采矿巷道顶板稳定性评价

参照《岩土工程手册》公式21-11-8验算巷道顶板稳定性。该公式计算条件为巷道不支撑或临时支撑,顶板自然冒落;煤矿井下巷道进行了稀疏支护,与公式计算条件相近。

图片未命名

式中:H0—临界深度(m);

2a—巷道宽度(m),按测量巷道宽度2m加采矿影响综合取值20m;

φ—岩体等效内摩擦角,按《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表4.5.5及条文中Ⅲ类岩体类型取值50°;

H—巷道顶板埋藏深度(m)。

比较矿层巷道顶板埋藏深度H与临界深度H0,可粗略地评价巷道顶板的稳定性。通过公式可判断出,公式分母不变时巷道宽度值与临界深度值成正比。

当H<H0时,巷道顶板不稳定;H0<H<1.5H0时,巷道顶板稳定性差;H>1.5H0时,巷道顶板稳定。

当2a综合取值20m,通过计算H0=126.7m,1.5H0=190m。

上叙公式计算结果表明:巷道采煤对地表民宅有一定影响。但需注意的是,采煤后要及时支护与回填,以避免形成较大采空区。

(六)变形破坏影响评价地表范围

凡矿山内反映房屋有变形现象居民户及其周边居民户。重点是反映房屋有变形现象居民户。

(七)房屋变形成因分析

结合资料综合分析:

1、矿山房屋出现变形分地段,采矿巷道区内上方大多见有不同程度房屋、地坪裂隙,变形地段较明显,裂隙区域性差别及对比较明显,离井下巷道越远变形越小。

2、房屋出现墙体(面)裂隙的集中在砖结构中,木结构房屋变形不明显。

3、地坪变形总体不明显,水泥地坪总体缝未见总体上下错位。

4、部分墙体断续外隆、地坪不规则底鼓,说明地基土有蠕动。

此外,调查房屋基础持力层基本为第四系、调查房屋都建在山坡地带;第四系土体物质组份复杂,易饱水、软化等。

结合矿山地质环境条件、地表地下调查资料及巷道顶板稳定性计算等综合分析,矿山地表斜坡、房屋等出现裂隙初步确定为斜坡表层第四系松散土体因重力作用而形成蠕动及井下采矿活动综合造成地表变形。

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我有话说

全部评论(4)

  • mengwu1975发表于 06月15日 17:38这家伙很懒,没有个性签名!
  • 正在做采空区调查,学习了
点评:
  • hygsxy发表于 12月20日 17:13这家伙很懒,没有个性签名!
  • 学习了
点评:
  • sunconglu发表于 12月14日 15:56好好学习!
  • 很实用的资料啊!
点评:
  • 18299163017发表于 12月12日 17:36这家伙很懒,没有个性签名!
  • 刚好像写点类似的东西 有用
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刘洪林

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