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1采空地區(qū)建筑物的地基變形機(jī)理的研究

1.1采空地區(qū)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型（1）比較完整的層狀結(jié)構(gòu)。巖石被層面所有的規(guī)則切割，結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)的特征，采取局部性巖層和堅(jiān)硬巖層交互沉積，變形和破壞時(shí)硬巖就起控制的作用，軟巖跟著硬巖移動(dòng)。物性的特征也許是法向均質(zhì)的異性體，切向?yàn)榉蔷|(zhì)的各向同性。這種結(jié)構(gòu)常常會(huì)出現(xiàn)在彎沉帶采動(dòng)地層中。（2）裂塊層狀結(jié)構(gòu)。堅(jiān)硬的巖層經(jīng)常會(huì)被具有規(guī)律的裂隙和切面切割成為較大的結(jié)構(gòu)體。塊體之間的相互吻合和擠壓，物性之間為同性體，此結(jié)構(gòu)在裂隙中常常出現(xiàn)。（3）碎裂塊的結(jié)構(gòu)。巖層被裂隙、節(jié)理等規(guī)則或不規(guī)則的結(jié)構(gòu)面分隔，物性的特征是非均質(zhì)各向異性體，這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在規(guī)則的冒落帶內(nèi)。（4）散落體的結(jié)構(gòu)。巖體被不同的組結(jié)構(gòu)面分切，呈小碎塊、小顆粒狀，物性特征為非均質(zhì)各項(xiàng)異性體，這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在不規(guī)則冒落帶內(nèi)的機(jī)率很高。

1.2采空區(qū)的“活化”機(jī)理（1）冒落帶巖體的結(jié)構(gòu)為碎裂結(jié)構(gòu)或散落結(jié)構(gòu)，之間存在的空隙率和殘余碎脹系數(shù)。（2）裂隙帶存在的巖體屬于塊裂結(jié)構(gòu)，巖體之間相互咬合。這樣就會(huì)形成鉸接砌體巖梁懸臂梁的結(jié)構(gòu)和半拱形結(jié)構(gòu)。（3）采空區(qū)中部是完全的下沉區(qū)域，冒落的斷裂巖塊承受著各個(gè)方向壓應(yīng)力的作用，因?yàn)槠屏褞r塊不可復(fù)原，所以巖塊裂隙存在的時(shí)間很長(zhǎng)，由于受到上部的負(fù)載壓力的作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生幾次壓密，地表沉陷的幾率就相對(duì)比較小。

1.3采空區(qū)砌體巖體梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定條件和失穩(wěn)形式有相關(guān)研究表明，開(kāi)采開(kāi)始帶結(jié)束并巖移穩(wěn)固后，采空區(qū)的邊緣可能仍然存在沒(méi)有被冒落巖塊充填好的空洞，其旁邊的采空區(qū)形成上覆巖層的復(fù)合砌體梁結(jié)構(gòu)。砌體梁之間有仍存在明顯離層區(qū)（如圖1）。對(duì)非完全采動(dòng)的采空區(qū)也同樣存在著類(lèi)似砌體梁的離層區(qū)，這些區(qū)域采空區(qū)的覆巖“活化”主要形式是，外力與外因作用之下巖塊的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，并由此而造成的裂隙與離層再壓密產(chǎn)生的。圖2采礦區(qū)的處治方法選擇2.3采空區(qū)砌體巖體梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定條件和失穩(wěn)形式有相關(guān)研究表明，開(kāi)采開(kāi)始帶結(jié)束并巖移穩(wěn)固后，采空區(qū)的邊緣可能仍然存在沒(méi)有被冒落巖塊充填好的空洞，其旁邊的采空區(qū)形成上覆巖層的復(fù)合砌體梁結(jié)構(gòu)。砌體梁之間有仍存在明顯離層區(qū)（如圖1）。對(duì)非完全采動(dòng)的采空區(qū)也同樣存在著類(lèi)似砌體梁的離層區(qū)，這些區(qū)域采空區(qū)的覆巖“活化”主要形式是，外力與外因作用之下巖塊的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，并由此而造成的裂隙與離層再壓密產(chǎn)生的。

1.4荷載大小對(duì)覆巖移動(dòng)與地表形變影響的分析對(duì)此實(shí)行最實(shí)際的實(shí)驗(yàn)方法，就在采空區(qū)上面覆巖層基本穩(wěn)定、結(jié)束之后，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采空區(qū)呈現(xiàn)逐級(jí)地加大荷載，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)加載后覆巖中的位置位移來(lái)探討采空區(qū)之上的覆巖體，在荷載改變的作用之下形成的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)I中的荷載施加到受力的2側(cè)，其中第1處距離開(kāi)切眼40m（c點(diǎn)），第2處距離停采線(xiàn)60m（d點(diǎn)）；實(shí)驗(yàn)II中所加的荷載中第1處距離開(kāi)切眼10m（e點(diǎn)），第2處位于其中央距離開(kāi)切眼150m（f點(diǎn)）。在每個(gè)點(diǎn)分別施加了一樣大小的荷載，分為一二三級(jí)加載，逐級(jí)的大小為0.205MPa,0.615MPa,1.435MPa。需根據(jù)相似的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)探討研究其實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)其的覆巖“活化”原由進(jìn)行研究和總結(jié)。將采空區(qū)劃分為失穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)形式、覆巖的結(jié)構(gòu)與冒落帶巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型。經(jīng)過(guò)觀察和測(cè)定加載后觀測(cè)位移點(diǎn)，研究隨著荷載的變化，采空區(qū)中“三帶”殘余變形量變化的規(guī)律，建筑物與采空區(qū)位置相對(duì)不同時(shí)，地質(zhì)的變形值在采空區(qū)的不同地段變化的規(guī)律。

2采空區(qū)問(wèn)題治理措施的原則及選擇程序

2.1采空區(qū)問(wèn)題治理方案的選擇程序目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相對(duì)較完善的技術(shù)規(guī)程和規(guī)范應(yīng)用于采空區(qū)的處治技術(shù)方面。在建筑物的下面伏采空區(qū)穩(wěn)定方案篩選，首先要考慮到采空區(qū)的規(guī)模、成因、埋深、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件、及礦的采用方式等很多因素，還要考慮與經(jīng)濟(jì)條件、地基條件、施工技術(shù)等相關(guān)聯(lián)。在通常的情況下，不同的采空區(qū)的處理方案不同，而且也沒(méi)有什么可比性。對(duì)于采空區(qū)的治理方案選擇，先應(yīng)根據(jù)建筑工程具體特點(diǎn)，充分考慮到采空區(qū)地基的條件與施工條件，之后通過(guò)對(duì)待選擇的幾種處治的方法，在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上及施工進(jìn)度等方面來(lái)進(jìn)行綜合考評(píng)選擇，選1個(gè)或者幾個(gè)經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行，又可以滿(mǎn)足施工的進(jìn)度要求處治的方法。建筑物的下伏采空區(qū)處治的方案選擇步驟，如圖2所示。

2.2采空區(qū)問(wèn)題治理的選擇原則方案選擇必須遵循以下的幾點(diǎn)原則:（1）在不同的塌陷區(qū)，通過(guò)工程勘察、穩(wěn)定性分析及嚴(yán)格的調(diào)查之后，如果不能符合工程要求，就應(yīng)該實(shí)行加固的處理方案。（2）采空區(qū)的治理方案選擇應(yīng)該結(jié)合建筑工程特點(diǎn)，同時(shí)要考慮地基的條件及施工的條件因地制宜。（3）采空區(qū)問(wèn)題處理的方案要能保證工程的質(zhì)量必須可靠，不留任何隱患，用以保證工業(yè)廠房投產(chǎn)之后的安全和后續(xù)工程的施工安全可靠。（4）應(yīng)確保施工的設(shè)備簡(jiǎn)單，采空區(qū)的治理方案擁有較為成熟的施工工藝，設(shè)計(jì)可靠，方案可行。（5）在經(jīng)濟(jì)上要有合理性，并且考慮治理工程的工期。

2.3沙溝亦煤礦采空區(qū)的治理方法對(duì)于采空區(qū)問(wèn)題的治理是1項(xiàng)大投資和有很深遠(yuǎn)影響的、區(qū)域性的、相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的治理方案與工程。采空區(qū)的治理方案有很多。在一定的資料調(diào)查和大量的研究中，應(yīng)該發(fā)現(xiàn)并制定出不同的方案來(lái)治理采空區(qū)。可行方案的建立就是幫助解決相關(guān)問(wèn)題，因?yàn)樽詈蠓桨傅牟捎檬强雌淇尚行耘c可靠性。到底這1方法是不是有效，可靠可行的方案集是不是就是“最優(yōu)”的方案是關(guān)鍵因素。因此為您提供最為可行方案集?，F(xiàn)在采空區(qū)的治理方向和研究水平都有很大的提高。其特點(diǎn)是先著眼于特定的采空區(qū)的特征，重視實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，分析和研究采空區(qū)內(nèi)外環(huán)境的特性等諸多方面的因素，提出各種的設(shè)想方案，然后通過(guò)比較與篩選，提出一些可行的方案。依據(jù)系統(tǒng)層次性和系統(tǒng)工程學(xué)原理，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際過(guò)程分析，利用層次的分析法和模學(xué)相關(guān)的理論，建立優(yōu)選采空區(qū)的治理方案評(píng)價(jià)體系，對(duì)有關(guān)采空區(qū)的治理處理方案集進(jìn)行相關(guān)調(diào)查及研究。

3結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)沙溝亦煤礦采空區(qū)的了解，地質(zhì)環(huán)境、基本特征、破壞特征與變形，綜合各種處置措施及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，多方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和較為全面的研究和論述，總結(jié)出了幾點(diǎn)：（1）煤礦采空區(qū)的面積太大、形狀分布不規(guī)則，井下的維護(hù)不好，采空區(qū)現(xiàn)在較為穩(wěn)固，但內(nèi)部發(fā)生了頂板巖體與冒頂塌落的變形。（2）該處的地質(zhì)層主要是，泥巖、第四系的黃土和侏羅系的砂。在降雨或人類(lèi)工程的活動(dòng)之下，容易造成采空地區(qū)的塌陷。（3）經(jīng)過(guò)對(duì)沙溝亦煤礦采空地區(qū)的基本情況調(diào)查，此處的采空區(qū)失穩(wěn)和破壞并致使地面塌陷的主要因素是:煤柱壓迫底板和底鼓造成頂板坍塌、煤柱破壞。

作者：張文健吳純潔單位：九江學(xué)院土木工程與城市建設(shè)學(xué)院