论文部分内容阅读
我国煤炭资源十分丰富,华北区的山西煤炭储量高达全国储量的四分之一,且多储藏于山区,矿山大规模开采后的开采沉降对环境和社会造成的负面影响越来越突出,根据“三下”采煤规程对矿区内的建筑物群留设保护煤柱可以防止其发生破坏,但山区复杂的地形地貌使得矿山大规模开采后对地表的影响和变形范围比较难以掌握,当存在不良的工程地质等因素与之共同作用时,仅用“三下”采煤规程中传统的理论方法计算保护煤柱不能适宜所有矿区对周边建筑物的保护。因此,为了能够减轻和避免矿山大规模开采后的开采沉陷对村庄建筑物造成的破坏,加强对山区开采沉降规律和对周围建筑物破坏影响的研究是十分必要的。本文以成庄煤矿和其矿区内的村庄为研究对象,成庄煤矿根据“三下”采煤规程对矿区内的村庄预留设了保护煤柱,但当开采到村庄附近时,村庄内的房屋仍发生了大面积的破坏。为了查明建筑物群破坏的原因,本文通过岩土工程勘察查明村庄的工程地质条件,对建筑物的破坏情况进行实地调研,归纳总结建筑物群的破坏特征,分析其破坏规律及力学机理,通过数值模拟的研究手段,分析了矿山大规模开采后的地表移动和变形规律和村庄处的移动变形情况,进而分析建筑物的结构、村庄的岩土工程条件和矿山开采后的地表移动和变形叠加后对村庄房屋破坏的影响。通过岩土工程勘察和实地调查发现,村庄坐落在存在软弱结构面且发育有三级阶地的山坡上,第一级阶地上的房屋破坏远较第二、第三级阶地严重,第一级阶地上的房屋整体表现为由北向南方向的挤压破坏,村东部的房屋主要表现为东西方向的拉裂破坏。通过分析FLAC3D数值模拟结果,村庄位于开采形成的移动变形盆地影响范围内,并发生了不同程度的地表移动和变形,靠近采空区的村东地表沉降位移是0.054m,水平位移是0.032m,在村东部的垂直节理处产生不均匀沉降的同时发生了水平移动,使其上部的房屋出现拉裂成因的裂缝;靠近采空区的村南水平移动是0.018m,远离采空区的村北水平移动是0.028m,村南产生了向采空区运动的水平位移,且村南的水平移动小于村北,诱使二三级阶地的地层沿软弱结构面发生蠕动,挤压一级阶地的地层,一级阶地松散层上的房屋受到了来自东西方向的挤压,在墙面和地面上出现性质为挤压的破坏特征。村东和村南的建筑物为砖木、转土木和砖混结构,稳定性和抵抗变形能力不强,煤层开采造成村庄地表发生沉降和水平移动,与不利的工程地质条件相互作用,诱使村庄沿不稳定的岩层软弱结构面向采空区方向蠕动,房屋发生规律性破坏。村庄的房屋破坏与采煤引起的开采沉陷有高度的相关性,仅根据“三下”采煤规程预留的保护煤柱不能完全保证村庄房屋的安全,还需结合建筑物群的实际工程地质条件进行综合分析。