开采沉陷对地表构筑物的影响分析

摘要

煤矿资源对国民经济的发展起着重要的作用，煤矿资源的大量开采已经导致地下形成了大范围的采空区。随着社会和国民经济的快速发展，对煤资源需求量的增加，“三下”采煤活动逐渐活跃起来，而以往矿区地表构筑物在建设时均未采取抗变形措施，煤炭的开采使得地表构筑物受到开采沉陷影响的可能性加大，给人民的生命财产安全带来严重威胁。与此同时，我国小城镇建设步伐又不断的加快，基础工程在全国范围内的不断兴建，导致建筑用地严重不足，使得一些大型工业建筑群不得不建在废弃的已采区上方，使得部分老采空区出现了活化，引起了地表移动与变形，影响了新建筑物的正常设计、施工、使用等工作。为了减少开采沉陷带来的损害，有效地保护采空区上方的构筑物，对采空区上方构筑物受开采沉陷的影响预计是必要的，只有通过开采沉陷预计确定采空区构筑物受开采沉陷引起的变形影响情况，才能经济又有效地对开采地区的构筑物进行设计与改造，从而达到减轻开采引起的损害，有效地加固保护已有物体的目的。
　　本论文采用概率积分法和有限元数值模拟分析方法分别对江西某煤矿地表开采沉陷情况进行预测，通过两种方法计算结果与研究区内实际开裂房屋调查情况的对比分析，选取适合该地区情况的开采沉陷计算方法，从而用该方法结果对采空区上方的构筑物受开采沉陷影响情况进行分析。最终通过对地表水系、铁路、建筑物开采沉陷变形影响的临界值的计算，结合概率积分法的沉陷预计结果对上述地表构筑物受开采沉陷的影响情况进行分析得出了以下结果:该区内开采沉陷对地表水系、铁路无影响，对地表建筑物有影响，并依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》对砖混结构建筑物受开采影响进行了损坏等级划分，从而对煤矿建筑物受损赔偿、建筑物加固防变形、新建建筑物设计施工等工作提供指导，并提出了相应防治措施的建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究历史及现状

1．2．2 国内研究历史及现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 研究区概况

2．1 交通位置

2．2 气象水文

2．2．1 气象

2．2．2 水文

2．3 地形地貌

2．4 地层岩性与煤层

2．4．1 地层岩性

2．4．2 煤层

2．5 开采水平及开采方式

2．6 地质构造与地震

2．6．1 地质构造

2．6．2 地震

2．7 水文地质条件

2．7．1 含水层

2．7．2 地下水补、迳、排条件

2．8 工程地质条件

2．9 开采沉陷引起的地质灾害现状

2．9．1 地面塌陷

2．9．2 地裂缝

2．9．3 房屋裂缝

第三章 地表沉陷预测模型及计算参数

3．1 地表沉陷预测模型及计算原理

3．1．1 矩形工作面开采时地表任意点下沉预计

3．1．2 地表移动与变形计算所采用线积分计算模型

3．1．3 多工作面开采影响的预计

3．1．4 任意形状工作面开采影响的预计

3．2 地表沉陷预计程序

3．3 沉陷计算数据的生成

3．3．1 计算原始数据的提取

3．3．2 格网的划分

3．3．3 地表移动与变形的参数确定

3．3．4 生成计算文件

3．4 变形沉陷预计软件计算变形沉陷

3．5 沉陷预测结果预处理

第四章 地表变形沉陷数值模拟

4．1 Midas GTS NX软件介绍

4．2 数值模拟模型的建立

4．3 格网划分

4．4 Mohr-Coulomb准则及岩性参数的选取

4．5 初始应力及边界条件的确立

4．6 施工阶段及结果分析

第五章 开采沉陷对地表构筑物的影响分析

5．1 开采沉陷预计方法适用性对比分析

5．1．1 开采沉陷预计结果与实测资料对比分析

5．1．2 数值模拟计算结果与实测资料对比分析

5．1．3 开采沉陷预计软件与数值模拟方法的比较

5．2 开采沉陷对研究区水系的影响

5．2．1 地表裂隙深度计算

5．2．2 导水裂隙带高度计算

5．2．3 保护层高度取值

5．3 开采沉陷对地表铁路的影响分析

5．4 开采沉陷变形对地表建筑物的影响分析

5．4．1 开采沉陷变形对地表建筑物的影响分析

5．4．2 采空区内新建建筑物可能性分析

5．4．3 减小建筑物受开采沉陷扰动破坏的建议措施

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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