采空区地基稳定性评价报告(共22页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上一、工程概况 xx集团拟在xx煤矿工业广场区域新建一座50万吨/年的甲醇厂，拟建厂址利用xx煤矿的工业广场留设煤柱没有开采的有利条件，尽可能把新建甲醇厂的重要建（构）筑物布置在工业广场留设的煤柱之上（xx煤矿工业广场建筑物平面图见图1-1所示），其他建（构）筑物布置在工业广场周围的采空区之上。拟建厂址东西长约1200m，南北宽约760m，占地面积900余亩；西为邹唐公路，北与西侧为xx煤矿铁路专用线。交通十分便利，基础设施齐全，地形较为平坦开阔。 拟建工程建（构）筑物总平面布置见图1-2所示。主要建、构筑物名称及要素见表1-1所示。大型重要设备尺寸见表1-2。荷重最大

2、的设备为甲醇合成塔、甲醇洗涤塔、气化炉、澄清槽等。建构筑物最高的为煤筒仓（高度43.5m）和气化框架（高度39m）。大部分设备基础采用桩基础，钢筋混凝土结构。精密设备、超长轴设备如大型压缩机、泵，基本都是联合平台，联合基础，不允许局部沉降。大部分设备对下沉都比较敏感，特别是大型压缩机有轴位移和轴震动非常精密的检测报警设备，位移和振幅一般要求小于0.5mm。表1-2 大型重要设备尺寸序号设备名称数量设备外形尺寸长宽高（mm）重量（单台）（吨）备注1煤浆给料泵3550046003000262循环气压缩机154003400360019.53煤浆磨机21250036004000254汽化炉329001

3、400028045碳洗涤塔324001800073.56甲醇洗涤塔1310052000320操作重量7H2S洗涤塔1320048000858热再生塔1320026000509甲醇合成塔24094 H=11859375操作重量10预精馏塔28003800011加压精馏塔122004700012常压精馏塔132005300013空压机1240001200015014冷箱420072000上塔：120下塔：24015澄清槽1900056001645注：以上这些设备的基础全部打桩，全部为钢筋混凝土基础。专心-专注-专业表1-1 主要建、构筑物一览表序号建、构 筑 物名 称平面尺寸WxL(m)建筑面积(

4、m2)占地面积(m2)层数建筑高度（m）结构形式备 注1空压机厂房2496460810000218钢筋混凝土框架占地面积含室外设备2磨煤厂房342416321700222钢筋混凝土框架占地面积含室外设备3气化框架3410.524993600739钢筋混凝土框架占地面积含室外设备4灰水处理设备框架12188643200422钢框架占地面积含室外设备5过滤机厂房1812432216212钢筋混凝土框架占地面积含室外设备6变换3200占地面积含室外设备7热回收1224864288310.8钢框架占地面积含室外设备8脱硫脱碳设备框架3982012、310钢筋混凝土框架占地面积含室外设备9硫回收设备框架

5、101026010038钢筋混凝土框架占地面积含室外设备10硫回收切片机30201200600212钢筋混凝土框架占地面积含室外设备11甲醇合成厂房5419.45210061050.3218钢筋混凝土框架占地面积含室外设备12甲醇合成设备框架1216121.6钢筋混凝土框架占地面积含室外设备13甲醇精馏泵房937.53375337.515钢筋混凝土框架占地面积含室外设备14甲醇精馏设备框架937.53375337.51钢筋混凝土框架占地面积含室外设备15冷冻站183211521600218钢筋混凝土排架占地面积含室外设备16产品罐区1506090009000钢筋混凝土占地面积含室外设备17产品

6、罐区泵房、操作间63219219215砖混占地面积含室外设备18火车灌装站台2.514472036025钢筋混凝土框架占地面积含室外设备19汽车灌装站台4.5x16.5148.574.2525钢筋混凝土框架占地面积含室外设备20控制室15321440480314砖混占地面积含室外设备21锅炉房1124850005376335钢筋混凝土框架占地面积含室外设备22150米烟囱(3.米） 钢筋混凝土占地面积含室外设备23脱盐水站64501212320019.5钢筋混凝土框架占地面积含室外设备24煤运系统：（1）卸煤间93667035028.3钢筋混凝土框架煤筒仓157835101170443.5钢筋

7、混凝土框架破碎楼1010300100315钢筋混凝土框架转运站69108542钢筋混凝土框架6.59.51246228钢筋混凝土框架667236230钢筋混凝土框架输煤栈桥4.8703363361钢筋混凝土框架4.8121.55845841钢筋混凝土框架4.856.5271.2271.21钢筋混凝土框架4.8120965761钢筋混凝土框架25加压站：加压泵房20816016016砖混半地下式26循环水池8000m3221x20.3x2.64500钢筋混凝土27给水站3800 m342x2084016钢筋混凝土28泡沫泵房81612812815砖混29喷淋循环水：水池5500 m3201632

8、0钢筋混凝土30(1)污水站初期雨水池600m315x10150钢筋混凝土(2)污水处理站处理池3000m333x2066016钢筋混凝土31气化变电所9x36324在总变14.5钢筋混凝土框架32甲醇变电所8x1612812814.5钢筋混凝土框架33锅炉变电所锅炉房内14.2钢筋混凝土框架34循环水变电所9x3027027014.5钢筋混凝土框架35总变电所12x50120060029钢筋混凝土框架36机修车间30x1545045017.5钢筋混凝土框架37电仪修楼24x402880960310.4砖混38综合仓库15482160720318钢筋混凝土框架39硫磺及化学品库91816216

9、216钢筋混凝土排架40厂综合办公楼15322400480512砖混合计50851.959301.35二、地质采矿条件 xx煤矿是xx矿区开发最早的矿井，位于xx市南xx镇和xx镇境内，井口北距xx市约11km。xx煤矿于1960年开始建设，设计生产能力为30万t/年，1978年改扩建至45万t/年，1990年后矿井进入衰老期，1991年底注销矿井设计生产能力，之后回收部分煤柱，至2002年回收完毕，然后闭坑。 1、地层x州煤田位于鲁西隆起区西南缘的x州向斜内，属石炭二迭系含煤地层。井田内地层自上而下分述如下： 第四系，厚15.9258.50m，由棕黄色砂质粘土及粘土质砂砾组成，含3层含水砂或

10、砂砾层。 上侏罗系，厚0266.59m，以紫红色厚层状中、细砂岩为主，泥质胶结，夹薄层砾岩、砂砾岩和泥岩。下部含绿灰岩、粉砂岩互层。底部为一层不稳定的砾岩。石炭系太原群，井田内沉积厚度一般为151.48m，由薄层深灰色粉砂岩、泥岩和灰绿灰色砂岩组成，中夹灰岩8层、薄煤层15层，是本区主要含煤层段，可采煤层为第16上、17、18上层煤。16上煤层厚0.99m，17煤层厚1.01m，16上和17煤层为主采煤层，全区可采，18上层煤为局部可采煤层。石炭系本溪群，一般厚49.67m，本组为浅海及过渡相沉积。奥陶系中、下统，厚450750m。图2-1为唐1钻孔柱状图，该钻孔位于拟建区域内，第四系厚18m

11、，其下有细砂岩、粘土岩、细、粗、粉砂岩及石灰岩等组成，煤16下层深139.58m，煤17层深144.39m，整个煤层上覆岩层岩性属中硬型。位于拟建区域南部的唐2钻孔（图2-2），第四系厚20.3m，煤16上深109.64m，煤17深125.54m。 2、构造xx井田位于x州向斜的南翼浅部东端，地层走向近东西、向北倾斜的单斜构造，倾角39，平均6。在峄山断层和一号井东断层之间地堑区以及一号井东断层西侧，局部倾角达20。井田西部为浅状起伏和宽缓褶曲，地层产状平缓。在东部峄山支二断层和一号井东断层之间地堑区及一号井东断层西侧400800m范围内属褶曲发育区。本井田内断层分二组：一是北东东向的逆断层组

12、；二是近南北的正断层组。逆断层组主要分布发育在南部和西部边缘，位于拟建区域南侧的xx断层是该区域唯一大断层，为逆断层，走向北6075东，倾向NW，倾角3045，落差3050m，延展长度达4000m。拟建区域除xx断层外没其它大型构造，条件简单。3、开采情况本区域仅开采了16上煤层和17煤层，16上煤层平均厚0.99m，结构简单；17煤层平均厚1.01m，结构简单；16上煤层距17煤层13.25m。图2-3、2-4分别为拟建区域16上、17煤层开采情况平面图，大部分为19681973年左右开采的，附近区域最早也有1959年开采的，最晚也有1990年开采的。采用走向长壁开采方式，全陷法管理顶板。拟

13、建区域范围内最小采深105m（位于场地南部），最大采深160m（位于场地北部）。三、采动影响与建（构）筑物破坏关系图3-1 地表移动盆地示意图 1、地表移动与变形 煤层开采后，采空区上覆岩层产生垮落带、断裂带、弯曲带，在地表形成一个比采空区范围大得多的下沉盆地，如图3-1所示。描述地表移动盆地内移动和变形的指标是下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形等。下沉盆地内任一点的地表移动过程可分为三个阶段：初始期、活跃期和衰退期。一般规定衰退期从活跃期结束时开始，到六个月内下沉值不超过30mm为止。在按照规程规定的“移动稳定”后，实际上地表还有少量残余下沉量，这个残余下沉量将持续相当长一段时间，与开采深

14、度、覆岩性质、顶板管理方法等有关。在老采空区上方新建建（构）筑物时，应根据开采结束时间，估计残余下沉的影响。 2、地表移动与变形对建（构）筑物的影响 地下开采引起的地表移动和变形，对座落在影响范围内的建（构）筑物将产生影响，这种影响一般是由地表通过建（构）筑物的基础传到建（构）筑物上部结构的。在不同的地表变形及大小作用下，对建（构）筑物将产生不同的影响效果。 （1）地表下沉和水平移动对建（构）筑物的影响 地表大面积、平缓、均匀的下沉和水平移动，一般对建（构）筑物影响很小，不致引起建（构）筑物破坏，故不作为衡量建（构）筑物破坏的指标。如建（构）筑物位于盆地的平底部分，最终将呈现出整体移动，建（构

15、）筑物各部件不产生附加应力，仍可保持原来的形态。但当下沉值很大时，有时也会带来严重的后果，特别是在地下水位很高的情况下，地表沉陷后盆地积水，使建（构）筑物淹没在水中，即使其不受损害也无法使用。非均匀的下沉和水平移动，对工农业和交通线路等有不利影响。 (2)地表倾斜对建（构）筑物的影响 移动盆地内非均匀下沉引起的地表倾斜，会使位于其范围内的建（构）筑物歪斜，特别是对底面积很小而高度很大的建（构）筑物，如水塔、烟囱、高压线铁塔等，影响较严重。 倾斜会使公路、铁路、管道、地面上下水系统等的坡度遭到破坏，从而影响它们的正常工作状态。倾斜变形还使设备偏斜，磨损加大或不能正常运转。 (3)地表曲率变形对建

16、（构）筑物的影响 曲率变形表示地表倾斜的变化程度。建（构）筑物位于正曲率(地表上凸)和负曲率(地表下凹)的不同部位，其受力状态和破坏特征也不相同。前者是建（构）筑物中间受力大，两端受力小，甚至处于悬空状态，产生破坏时，其裂缝形状为倒八字，后者是中间部位受力小，两端处于支撑状态，其破坏特征为正八字形裂缝。 曲率变形引起的建（构）筑物上附加应力的大小，与地表曲率半径、土壤物理力学性质和建（构）筑物特征有关。一般是随曲率半径的增大，作用在建（构）筑物上的附加应力减小；随建（构）筑物长度的增大、底面积增大，建（构）筑物产生的破坏也加大。 (4)地表水平变形对建（构）筑物的影响 地表水平变形是引起建（构

17、）筑物破坏的重要因素。特别是砖木结构的建（构）筑物，抗拉伸变形的能力很小，所以它在受到拉伸变形后，往往是先在建（构）筑物的薄弱部位(如门窗上方)出现裂缝，有时地表尚未出现明显裂缝，而在建（构）筑物墙上却出现了裂缝，破坏严重时可能使建（构）筑物倒塌。拉伸变形能把管道和电缆拉断，使钢轨轨缝加大。压缩变形则能使建（构）筑物墙壁挤碎、地板鼓起，出现剪切或挤压裂缝，使门窗变形、开关不灵等。 水平变形对建（构）筑物的影响程度与地表变形值的大小，建（构）筑物的长度、平面形状、结构、建筑材料、建造质量、建筑基础特点，建（构）筑物和采空区的相对位置等因素有关。其中地表变形值的大小及其分布，又受开采深度、开采厚度

18、、开采方法、顶板管理方法、采动程度、岩性、水文地质条件、地质构造等因素的影响。 地表水平变形对甲醇厂的设备影响很大。由于独立设备基础面积较小，刚度较大，水平变形对其影响不大，但对具有两个或两个以上相互独立基础的设备危害很大，水平变形能使其两个独立基础之间的距离拉长或缩短，从而使设备不能正常运转，甲醇厂的大多数建（构）筑物都是由两个或两个以上独立基础支撑的，因此，水平变形对甲醇厂设备影响很大。 3、建（构）筑物破坏与地表变形的关系 地表变形使建（构）筑物的基础及其结构产生附加应力，从而使建（构）筑物遭受到某种程度的损害。建（构）筑物受开采影响的损害程度取决于地表变形值的大小和建（构）筑物本身抵抗

19、采动变形的能力。对于长度或变形缝区段内长度小于20m的砖混结构建（构）筑物，其损坏等级划分见表3-1。其它结构类型的建（构）筑物参照表3-1的规定执行。表3-1 砖混结构建筑物损坏等级损坏等级建筑物损坏程度地表变形值损坏分类处理方式水平变形(mm/m)曲率k(10-3/m)倾斜(mm/m)自然间砖墙上出现宽度12mm的裂缝2.00.23.0极轻微损坏不修自然间砖墙上出现宽度小于4mm的裂缝；多条裂缝总宽度小于10mm轻微损坏简单维修自然间砖墙上出现宽度小于15mm的裂缝；多条裂缝总宽度小于30mm，钢筋混凝土梁、柱上裂缝长度小于1/3截面高度；梁端抽出小于20mm；砖柱上出现水平裂缝，缝长大于

20、1/2截面边长；门窗略有歪斜4.00.46.0轻度损坏小修自然间砖墙上出现宽度小于30mm的裂缝；多条裂缝总宽度小于50mm，钢筋混凝土梁、柱上裂缝长度小于1/2截面高度；梁端抽出小于50mm；砖柱上出现小于5mm的水平错动；门窗严重变形6.00.610.0中度损坏中修图3-2 建(构)筑物长度与地表变形的关系自然间砖墙上出现宽度大于30mm的裂缝；多条裂缝总宽度大于50mm；梁端抽出小于60mm；砖柱出现小于25mm的水平错动6.00.610.0严重损坏大修自然间砖墙上出现严重交叉裂缝、上下贯通裂缝，以及严重外鼓、歪斜；钢筋混凝土梁、柱裂缝沿截面贯通；梁端抽出大于60mm；砖柱出现大于25m

21、m的水平错动；有倒塌危险极度严重损坏拆建 建（构）筑物的损害程度与其长度有很大的关系，见图3-2所示，相同地表变形值作用下，当建（构）筑物长度增大后，其损害程度是相应增大的。 4、断层对地表移动与变形的影响 断层对地表移动与变形产生影响的原因在于断层带处岩层的力学强度大大地低于周围岩层的力学强度。由于应力的集中作用，故使该处成为岩层变形集中的有利位置，地下煤层开采后，在上覆岩层发生移动与变形的同时，岩层还沿着断层面发生滑动，于是在断层露头处的地表就出现台阶状的破坏。同时，由于断层的变形集中作用，也使盆地内移动与变形的正常分布发生改变。在断层露头处的地表变形加剧，大大地超过了正常值。位于断层露头

22、两侧附近的地表变形变得缓和，小于正常值。为此，在建筑物平面布置时，重要建筑物应尽量避开断层露头带。拟建区域南侧存在王炉断层，走向北6075东，倾向NW，倾角3045，断层露头距离拟建区域较远，因此对新建甲醇厂影响不大。四、地表残余沉陷变形计算 拟建甲醇厂的重要建（构）筑物布置在xx煤矿工业广场留设煤柱之上，其他建（构）筑物布置在工业广场周围的采空区之上。该区域地下老采空区开采时间为19681973年，开采煤层有16和17层2层煤，采深110160米，总采厚2米左右。根据开采沉陷规律，煤层开采后在相当长时间内地表仍会有少量残余沉陷变形发生；此外，由于采空区残留煤柱较多，今后在外在因素（如地震、采

23、空区水位变化等）的影响下有可能致使这些煤柱失稳破坏，造成地表再次发生不均匀沉降，而这些残余沉陷变形虽小但且会对新建（构）筑物产生不利影响，所以，必须对地表残余沉陷变形进行计算。 计算采用我国常用的概率积分法，根据采空区回采情况，考虑覆岩岩性，参照有关矿区经验，选取计算参数如下： 下沉系数：q0.05 水平移动系数:b0.3 主要影响角正切：tg2.0 开采影响传播系数：k0.65 拐点偏移系数：s/H0.05 利用计算机对今后拟建区域老采空区地表可能产生的残余沉陷变形进行了计算。图4-1图4-5分别为拟建区域老采空区地表残余下沉、倾斜变形（东西方向和南北方向）、水平变形（东西方向和南北方向）等

24、值线图。从等值线图上可以看出，老采空区的残余沉陷变形会影响大多数新建建（构）筑物，沉陷变形值虽不大，但却会对新厂区域内对沉陷非常敏感的建（构）筑物产生不利影响。五、采空区残余沉陷影响评价 从等值线图4-1图4-5可以看出，新建甲醇厂区域内地表最大下沉值100mm，东西方向地表最大倾斜变形值为1.4mm/m，南北方向地表最大倾斜变形值为1.6mm/m，东西方向地表最大水平变形值为0.8mm/m，南北方向地表最大水平变形值为1.2mm/m。 处于工业广场煤柱之上的空分，脱硫、脱碳及甲醇，总变电所和热电等基本上不受老采空区的残余沉陷影响，这些位置建（构）筑物可以按正常情况设计。 灰水处理、变换处的地

25、表残余下沉值为095mm，最大倾斜变形值1.4mm/m，最大水平变形值0.7mm/m。残余沉陷变形可能会对其产生一定影响，会使其产生轻微损坏。 气化处的地表残余下沉值为065mm，最大倾斜变形值1.1mm/m，最大水平变形值0.8mm/m。残余沉陷变形可能会对其产生一定影响，会使其产生轻微损坏。 洗煤，破碎、磨浆，污水处理，甲醇装车站台等处区域的地表残余下沉值为0100mm，最大倾斜变形值1.2mm/m，最大水平变形值1.2mm/m。残余沉陷变形可能会对其产生一定影响，会使其产生轻微损坏。 循环水系统、脱盐水站、柴油及易燃品罐区、净水站等处区域的地表残余下沉值为0100mm，最大倾斜变形值1.

26、5mm/m，最大水平变形值0.8mm/m。残余沉陷变形可能会对其产生一定影响，会使其产生轻微损坏。 检修车间、综合仓库、电仪修、化学贫库、消防水系统及加压站等处区域的地表残余下沉值为0100mm，最大倾斜变形值1.6mm/m，最大水平变形值1.2mm/m。残余沉陷变形可能会对其产生一定影响，会使其产生轻微损坏。 汽车衡、倒班宿舍、食堂、综合楼等处区域的地表残余下沉值为0100mm，最大倾斜变形值1.2mm/m，最大水平变形值1.2mm/m。残余沉陷变形可能会对其产生一定影响，会使其产生轻微损坏。 整体来看，除位于工业广场煤柱之上的空分、甲醇等少数建（构）筑物基本上不受老采空区的残余沉陷影响外，

27、其他均或多或少要受到老采空区的残余沉陷变形影响。从最大倾斜变形值为1.6mm/m、最大水平变形值为1.2mm/m来看，残余沉陷变形影响较轻微，按表3-1的损坏等级划分属于级，也仅为轻微损坏，只要对这部分新建建（构）筑物采取简易抗变形结构措施即能保证安全。六、采空区地基稳定性评价拟建厂址一部分区域为xx煤矿的工业广场，一部分为工业广场周围的采空区，该区域地下老采空区开采时间大部分为19681973年，开采煤层有16和17层2层煤，采深110160米，总采厚2米左右。对于长壁工作面正规大面积开采而言，地下煤层开采结束以后，当地表半年累计下沉量小于30mm，此时可认为地表移动稳定。当在此采空区地表不

28、进行大规模工程建设时，地表会一直保持这种稳定状态。但若在此采空区上地表新建建（构）筑物，由于新建建（构）筑物的荷载向地下有一定影响深度，当这个深度与地下采空区的垮落带、断裂带相交叠时，就会破坏垮落断裂带业已平衡状态，而使覆岩重新发生较大的移动变形。 1、覆岩破坏高度计算 煤层开采后，一般上覆岩层形成垮落带、断裂带、弯曲带。在垮落带，岩层被断裂成块状，岩块间存在较大孔隙和裂缝。在断裂带，岩层产生断裂、离层、裂缝，岩体内部结构遭到破坏。在弯曲带，岩层基本上呈整体下沉，但软硬岩层间可形成暂时性离层，其岩体结构破坏轻微。因此，垮落带、断裂带的岩层虽经多年的压实，仍不可避免地存在一定的裂缝和离层，其抗拉

29、、抗压、抗剪强度明显低于原岩的强度。如果新建建筑物荷载传递到这两带，在附加荷载作用下会进一步引起沉降和变形，甚至造成建筑物的破坏。 垮落断裂带的发育高度，主要与开采煤层的厚度、倾角、开采尺寸、覆岩岩性、顶板管理方法等有关，参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，选取计算公式如下：式中：M每个煤层的累计采厚，m。由于该区域开采2个煤层，2个煤层的开采厚度相差不大，因此仅计算上煤层的垮落断裂带的发育高度即可。这里取上煤层的开采厚度1.0m，代入公式计算得H裂=30m。由计算结果可知，垮落断裂带的最高发育高度位于16上煤层之上30m。2、建（构）筑物荷载影响深度计算建（构）筑物的建造

30、使地基土中原有的应力状态发生变化，从而引起地基变形，出现基础沉降。建（构）筑物荷载的影响深度随建筑荷载的增加而增大。一般地，当地基中建筑荷载产生的附加应力等于相应深度处地基层的自重应力的20%时，即可以认为附加应力对该深度处地基产生的影响可忽略不计，但当其下方有高压缩性土或别的不稳定性因素，如采空区垮落、断裂带时，则应计算附加应力直至地基自重应力10%位置处，方可认为附加应力对该深度处的地基不产生多大影响。该深度即为建（构）筑物荷载影响深度（H影）。 地基中自重应力用下式计算： 式中：r1、r2、rn为地基中自上而下各层土或岩石的容重，kN/m3； h1、h2、hn为地基中自上而下各层土或岩石

31、的厚度，m。 该区域第四系表土层厚取20m，表土层计算容重取20kN /m3，以下岩层计算容重取25kN /m3。 地基附加应力按下式计算： Z=kP0 式中： k各种荷载（矩形、方形、条形荷载等）下的竖向附加应力系数； P0作用于基础底面平均附加压力，kN/ m2； P0= P - r0D P建（构）筑物基础底面处竖向均布荷载，kN/ m2； r0基础底面标高以上天然土层的容重，r0=20kN/ m3； D基础埋深，m。拟建工程中，气化炉单位面积荷重最大（约42t/m2)，气化框架平面尺寸为3410.5m2，整个框架平面内单位面积荷重考虑为300kN /m2(约30t/m2)；产品罐区建筑平

32、面尺寸最大（约15060m2)，单位面积荷重考虑为200kN/m2。由于尚没有进行地基工程勘察，基础埋置深度没法确定，根据类似工程经验一般采用桩基础，假设桩基埋深20m。 分别以气化框架、产品罐区建筑作为计算对象，假定整个建筑荷重作用在给出的平面尺寸的矩形基础上，按最不利情况考虑，基础假定为桩基，单位面积建筑荷重作为作用于基础底面（20m深处）平均附加压力，按均布矩形荷载计算地基附加应力。式中竖向附加应力系数k可查表取值，计算见表6-1、表6-2。需要说明的表6-1 气化框架建（构）筑物荷载影响深度计算表深 度 （m）附 加 应 力（kN/m2）自 重 应 力（kN/m2）基底下深度地面下深度

33、02030040010301596501535106775183888850204074900是，地基附加应力是从基础底面算起的，地基自重应力是从地面算起的，两者相差20m，计算地基附加应力相当于地基自重应力10%处深度，即为建筑荷载影响深度，此处气化框架、产品罐区的建（构）筑物荷载影响深度分别为39m、60m（从地面算起）。考虑一定的安全系数，拟建工程新建建（构）筑物的荷载影响深度取60m，也即：H影=60m。表6-2 产品罐区建（构）筑物荷载影响深度计算表深 度 （m）附 加 应 力（kN/m2）自 重 应 力（kN/m2）基底下深度地面下深度02020040010301966502040

34、18390030501621150406013914003、采空区地基稳定性 煤层开采后，采空区垮落断裂带不再因新加建筑荷载扰动而重新移动时，最小采深（H临）应该大于垮落断裂带高度（H裂）与建筑荷载影响深度（H影）两者之和，即： H临H裂H影当实际采深大于H临时，建筑荷载不会使垮落断裂带重新移动；当实际采深小于H临时，覆岩和地表会再次发生较大的不均匀移动。根据前面计算，H裂=30m，拟建工程新建建（构）筑物的荷载影响深度H影=60m，两者之和为90m，而该区域煤层开采深度为105160m，即最小采深为105m。因此，拟建工程新建建（构）筑物的建筑荷载不会使采空区再次发生较大不均匀沉降。以上是依

35、据产品罐区平面尺寸15060m2，单位面积荷重考虑为200kN/m2作为计算基础，若建筑基础平面尺寸增大、或单位面积建筑荷重增大，则建筑荷载影响深度也相应增大。拟建工程区域最小采深为105m，为了使新建建（构）筑物荷载不致引起采空区再次发生较大不均匀沉降，考虑基础面积仍为15060m2，深基础仍为20m的前提下，再考虑一定的安全系数，则拟建工程区域内单位面积建筑荷重不得大于280kN/m2(约28t/m2)；如果基础面积为9030m2，则拟建工程区域内单位面积建筑荷重不得大于500kN/m2(约50t/m2)。当荷载比之大时，新建建（构）筑物的建筑荷载可能使采空区再次发生较大不均匀沉降，对新建

36、建（构）筑物的保护不利，应对地下采空区进行注浆处理或加大建（构）筑物的抗变形结构技术措施。七、建筑可行性评价 随着矿区经济建设的发展，许多矿区在采煤塌陷区地表进行了建筑开发利用，如平顶山、开滦、本溪、阳泉、晋城、潞安等矿区。在采空区上方建有住宅楼、办公楼、大型工业厂房等，只要合理地采取技术措施，均能确保建（构）筑物安全正常使用。我国从1978年首次提出并经试验成功的采动区抗变形结构建筑技术，经二十多年的发展和推广，在全国许多矿区已兴建近百万平方米的抗变形建（构）筑物，经受了各种采矿地质条件的采动影响考验，取得了显著的经济和社会效益。 1、实例 （1）资江采动区建筑实例 在资江煤矿采动区上建起3

37、6栋25层砖混结构抗变形建筑群，包括招待所、办公楼、家属住宅楼等，建筑面积达24586 m2 。井下开采了三个煤层24个工作面，总采厚为4.1m，煤层倾角24，采深为120230m。地表最大下沉达2843mm，最大倾斜36.0mm/m，最大正曲率0.710-3/m，负曲率0.910-3/m ，最大水平拉伸变形16.5mm/m，水平压缩变形25.9 mm/m，该建筑群经受了剧烈的长期采动影响，抗变形建筑物没有出现明显的采动破坏，实践证明了抗变形技术措施可靠。该项技术先后在阳泉、平顶山、铁法、七台河、南桐、攀枝花、徐州、邢台、霍州等矿区推广应用，现在采动区抗变形建筑技术已日臻完善。 （2）本溪重型

38、汽车制造厂后桥加工车间建设实例 后桥加工车间由主厂房、生活间、锅炉房组成，占地面积3244m2，主厂房为78m36m，生活间为36m8.1m，主厂房为两跨，柱网为6m18m，柱顶标高10.5m，生活间采用砖混结构，四层建筑。厂下为本溪采屯煤矿开采区，采深超过800m，经多方调研、论证，采取了厂下压煤限厚开采，厂房建筑物按级临界变形值进行抗变形结构设计的综合保护方案，按整体柔性、局部刚性的抗变形设计原则，把主厂房与生活间分开，主厂房与生活间各切成两段，加强各分割单元刚度与强度，各分段柱基间要加底梁，呈封闭状，加设基础梁与基础联系梁，采用钢筋砼屋架、钢筋砼柱子等措施，有利于承受不均匀沉降，增强抵抗

39、地表变形的能力。实践表明，抗变形措施得当，新建厂房经受了地下煤层的开采影响。没有出现明显的破坏现象。 （3）南桐特种水泥厂建设实例 南桐矿务局新建九龙特种水泥厂是一个设计生产能力30万吨，采用湿式生产的大型特种水泥厂，厂区占地9.45公顷，水泥厂下为南桐煤矿开采区，压有三个可采煤层，总厚4.7m，倾角35，开采深度760m，上覆岩层有多层灰岩，比较坚硬。为了减小地面变形，井下采取了措施，提出了三个方案可供选择：第一为大条带开采，第二为超宽条带开采与覆岩内注浆，第三为水泥厂下留500m中心煤柱与两侧覆岩注浆。要求采后地表最大下沉为100300m，最大倾斜为3mm/m，水平变形为3mm/m。 在控

40、制地表采动沉陷变形的基础上，厂区建（构）筑物采取了保护措施，即采用刚性措施和柔性措施相结合的方法，设变形缝、水平滑动层，加基础联系梁、构造柱及上部圈梁，使建（构）筑物能够抵抗水平变形小于6mm/m的采动影响。对于大型设备，主要采用将基础连成一个整体的方法进行保护，对于基础不能连成一体的或小型设备，采用调节的方法进行保护。 （4）平煤集团乐福新村建筑实例 平煤集团在二矿19601984年开采的老采空区上方新建乐福新村，占地16公顷，共兴建59栋（5、6层）住宅楼，还有新村小学、幼儿园、门诊部、中心公园等公用设施，于1992年10月开工，1998年全部建成。住宅楼均为砖混结构，设置了钢筋混凝土圈梁

41、和构造柱，结构整体性好。然而有部分住宅楼在其窗台下部相继出现了不同程度的墙体裂缝。 新村下方从1960年到1984年先后开采了4个煤层，累计采厚6.7m，煤层倾角13左右，开采深度60230m，采煤方法均为炮采，长壁工作面，全陷法管理顶板。按岩移理论，1992年开始建房时已经采后8年，地表应该稳定了。 分析住宅楼开裂原因，发现受损住宅楼多位于老采空区开采上限边界附近，采深较浅，由于建筑物的兴建，建筑物荷载一方面使上覆岩层进一步压实，另一方面建筑物荷载逐渐传递至老采空区，使残留煤柱失稳垮落，从而产生地表残余沉陷变形。住宅楼虽增设了圈梁、构造柱，具有一定的抗变形能力，但没能按可能发生的沉降变形量的大小进行住宅楼抗变形设计，造成了住宅楼开裂破坏。 （5）开滦塌陷区地面建筑实例 开滦矿区可采煤层多，煤层开采总厚度达10m以上，地表下沉量大，随着矿区建设发展，老采空区上方建设了工业厂房、住宅楼等，塌陷区新建建筑物占地面积约3.77km2，采取的主要原则及措施是： （1）重要性建筑物、深度较小条件下 开滦矿区在二、三十年代开采的塌陷区内，建筑主要的工业厂房或高层住宅楼时，先勘测老采空区的垮落压实状况，这些已开采60年以上的塌陷区，一般深度小于20