塌陷预测

塌陷预测
塌陷预测

4、塌陷

(1)塌陷、裂缝预测依据

因煤炭资源开采形成的采空区有可能引起地表形成塌陷和地裂缝,对土地资源造成破坏,依据有:

a.资源赋存情况及矿山开采工艺;

b.煤层采深及开采方式;

c.煤层倾角及主要影响角正切;

d.煤层顶板岩性及顶板管理方式。

(2)预测方法

1)预测塌陷区破坏面积预测:塌陷区多集中在煤层露头附近煤层埋深较浅的地段,可能产生的塌陷区范围根据《矿区水文地质规程及勘探规范》(GB12719-91)附录F:冒落、裂隙带最大高度经验公式预测。

在计算得出具体的导水裂隙带最大高度后根据《贵州省晴隆县兴鑫煤矿地质灾害危险性评估说明书》中地形地质剖面图、地质地形图和矿体走向进行相应的投影计算,初步确定预测塌陷区的范围,结合塌陷区一般产生在地形较平缓的地段,扣除其中的煤柱保护区域和风氧化带后最终确定预测塌陷区的具体面积。

2)破坏土地的利用类型预测方法:根据晴隆县国土资源局1:10000土地利用现状图将预测破坏范围勾绘在图上,并进行分析统计的方法。

3)土地拟破坏程度预测:参照同类地质条件及产量的煤矿矿山已发生的塌陷区破坏情况进行分析。

(3)预测塌陷区面积、破坏地类

项目区为中山地貌,塌陷区多集中在煤层露头附近煤层埋深较浅的地段,可能产生的塌陷范围与煤层的上覆围岩岩性、岩石抗压强度、煤层的倾角、矿山开采方法、顶板管理方式等关系密切。

1)塌陷区范围预测

塌陷区多集中在煤层露头附近煤层埋深较浅、地面较缓的地段,可能产生的塌陷范围根据《项目区水文地质规程及勘探规范》(附录F:冒落带导水裂隙带最大高度经验公式预测。见表3-3。

表3-3冒落带导水裂隙带最大高度经验公式预测

项目区内可采煤层特征见表3-4

将表3-4中可采煤层特征与表3-3进行对比,本次选择公式①:Ht=11.2+(100×M)/(2.4×n+3.1)计算出项目区可采煤层的导水裂隙带

最大高度值为54.19m(M=5.46m,n=4)。

根据《贵州省晴隆县青利煤矿矿山地质灾害危险性评估说明书》,青利煤矿矿山综合评估剖面图确定矿体走向移动角、上山移动角取δ=γ=60°,下山方向移动角取β=54°,将导水裂隙带最大高度值54.19m 投影在地形地质剖面图上,结合上山移动角,可量得采空塌陷影响地表范围是86.53m,再将86.53m反投在地形地质图上,在地质地形图投影计算后圈出预测塌陷区影响范围127.67hm2。

由于塌陷一般发生在地形较平坦、坡度较小地段,在地形较陡地方产生塌陷的可能性较小,故该项目区内扣除煤柱保留区域及地形较陡区域(面积40.56 hm2)后,可圈出项目区预测塌陷范围(见附图3拟破坏土地预测分析图),面积为87.11hm2,具体范围参见附图3。

以晴隆县国土资源局1:10000土地利用现状图为底图将预测破坏范围勾绘在图上,并进行分析统计分析得出预测塌陷区破坏的地类属于旱地、水田,总面积87.11 hm2。(详见附图3预测塌陷分析图)。

由于项目区内山高坡陡,沟壑纵横,煤炭开采后造成的地表沉陷表现形式主要是出现不同程度的崩塌、滑坡、地表裂缝等。在煤矿浅部地势较平缓地段,可能发生小范围且沉陷深度较小塌陷,而在较陡的地段则易形成地表裂缝,是采煤塌陷破坏主要方式,故本次土地破坏程度主要按地表塌陷、裂缝指标划分,其中裂缝宽度小于10cm,裂缝间距大于50m的为轻度破坏;裂缝宽度10~30cm,裂缝间距30~

50m的为中度破坏;裂缝宽度大于30cm,裂缝间距小于30m的为重度破坏。

故本次预测塌陷区破坏程度预测为轻度-中度破坏。

根据以上预测分析,青利煤矿生产期间因为地下采空区将可能造成的塌陷范围结果见表3-5。

表3-5 项目区预测塌陷区破坏土地统计单位:2

9采空区塌陷事故专项应急预案

邢台县凯耀矿业有限公司黄梅花金华矿业 采空区塌陷事故专项应急预案 为提高本企业在遭受采空区塌陷等突发性地质灾害时的快速反应能力,最大限度地减少地质灾害造成的损失,保障职工生命财产安全,根据《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国矿山安全法》、《地质灾害防治条例》(国务院令第394号)、《生产经营单位安全事故应急预案编制导则》(GB/T29639-2013)的有关规定,结合本 企业实际制定本应急预案。 一、总则 (一)本预案所称地质灾害是因自然因素或采矿活动引发的,发生在本企业区域范围内的,危害企业职工生命财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等与地质作用有关的灾害。 (二)本预案编制的指导思想:以人为本的指导,以构建“集中领导、统一指挥、结构完整、功能全面、反应灵敏、运转高效”的防灾应急体系为目标,全面提升本企业的地质灾害应急管理水平和综合能力,最大限度地避免和减轻地质灾害造成的损失。 (三)本预案编制目的:确保本企业区域内不出现因地质灾害死亡事件,提高对地质灾害突发事件应急快速反应和处置能力,减轻灾害损失,维护人民生命财产安全。 (四)编制原则:按照安全第一、全体动员、全力抢险、减少损失的方针,坚持以人为本、预防为主、矿部主导、部门管理、专业处

置与全员动员相结合的原则,坚持团结协作和局部利益服从全局利益的原则,实行企业一把手负责制,统一指挥,分级分部门负责。 (五)编制依据:依据《地质灾害防治条例》、《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国矿山安全法》、《生产经营单位安全事故应急预案编制导则》(GB/T29639-2013)等法律、法规和规章制度,结合企业实际情况,制定本预案。 (六)适用范围:本预案适用于自然(降雨、地震等)、采矿(边坡开挖;不合理的工棚、宿舍、矿渣堆放等)因素,在企业区域范围内发生的地质灾害及其次生灾害。 二、组织机构与职责 (一)组织机构: 1、为保证应急工作迅速反应、协调有序,企业成立地质灾害应急指挥部,指挥部设在企业行政办公室。 根据设立的矿山应急组织体系,相应成立防爆炸事故应急救援组织,现场应急救援指挥部(总指挥:李贵强电话:)下设应急响应组(李鹏负责电话:)、安全保卫组(李永国负责协调,电话:)、技术组(负责人冯计民电话:)、医疗救援组(李健强负责协调电话:)、施工单位应急救援分队。领导小组组长由矿长李贵强担任电话,安全科负责具体工作。 2.应急抢险组:为保证抢险救援工作的正常进行,企业成立应急抢险组。 现场抢险救援组是矿山应急救援指挥部的临时派出机构,现场指挥员组长由李鹏担任。当现场指挥员丧失指挥职能时,由现场最

煤矿地表塌陷治理安全技术措施 (1)

地表塌陷治理安全技术措施 煤炭的开发为经济快速持续发展的基本保证,然而煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出,开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水,农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等,这都是开采引起的岩层移动,是造成矿区塌陷灾害和区域变形的根源,有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此问题的根本之路,为此我矿为更好地保护地表、矿区的环境、农民的利益,根据自己的实际情况和条件合理应用防止和控制开采沉陷技术和土地复垦技术,矿区生态复垦技术等多学科知识,对地表塌陷进行综合治理和开发利用,特制定本安全技术措施。 一、概况: 本矿井地面为山地地形,且在井田范围内,有许多自然形成的沟壑。为保证在雨季到来时,山水能够自然流出,不致于通过地面塌陷、裂隙涌入矿井而造成水灾事故,给煤矿带来不必要的损失。因此,采取措施来解决这一潜在重大威胁。同时应建立相应的机制来预防和及早发现并解决这一威胁。 二、成立地表塌陷区管理小组 组长:) 副组长: 成员:

负责组织对地表塌陷、裂隙的巡查工作。 负责专项的治理工作。 负责提供相关技术、资料等。 三、治理塌陷施工安全技术措施 1、成立了以矿长为组长,各副矿长及有关科队为成员的地面治理领导小组。地表塌陷区管理小组成员每次对地表裂隙检查后,分析制定具体的处理办法并实施。 2、对开采沉陷的控制,即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施,来减少地表下沉,控制地表下沉速度和范围,达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。 3、根据实际情况,当塌陷区处于沟壑内,且估计在雨期时,能够对矿井产生灾害时,必须采用装载机将地面压实,将原来的地壑由装载机填埋、压实,并形成新的排水沟,确保水可以自然流出。 4、对井下的采空区的位置准确的标注在采掘工程平面图、井上下对照图上,对开采的时间、煤柱规格、浮煤、积水、顶板冒落等情况进行记录备案。 5、开采沉陷破坏的恢复和整治,运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术,对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。 6、地下开采产生的大量煤矸石运到地表排放,既占地有污染环境。利用煤矸石作为充填材料,即可使采煤破坏的土地得到恢复,又能减少矸石的额占地。

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述 摘要:本文主要介绍了当前使用的开采沉陷预计方法(基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法)的原理、特点及应用情况,并简要介绍了开采沉陷预计的发展趋势,相信会对开采沉陷工作具有一定的帮助意义。 关键词:开采沉陷;预计方法;概率积分法;理论模拟法 1 引言 开采沉陷预计是矿山开采沉陷的核心内容之一,它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义[1]。由于采矿引起的地面沉陷损坏地面建筑、公路、铁路等,不但给人民生活带来了威胁,而且破坏环境。开采沉陷的预计,对建筑物和生态环境的保护有重要意义。因此,有必要对开采沉陷预计方法进行探讨,以指导矿山的开采。开采沉陷预计方法很多,按建立预计方法的途径可分可分为三类:基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法[2-4]。 2 开采沉陷方法简介 基于实测资料的经验方法是通过对大量的已知开采沉陷实测资料进行数据处理,确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。这种方法在预测时,首先根据开采的地质条件,确定经验公式中的预计参数,再代入公式确定预计函数进而求出移动和变形值。这种方法是当前最为可靠的一种预测方法,常见的经验方法有:典型曲线法和剖面函数法等。 理论模拟法把岩体抽象为某个数学的、力学或数学-力学的理论模型,按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。如认为岩层和地表是一种连续的介质,则此模型属于连续介质模型;否则,就属于非连续介质模型。此法所用的函数一般均由理论研究得出,所用的参数常用实验室试验或理论推导求得,一般与现场实测资料没有直接关系,常用的理论模型法主要有连续介质力学法等。 影响函数法是介于经验方法和理论模型方法之间的一种方法,它的实质是根据理论研究或其他方法确定微小单元开采对岩层或地表的影响(以影响函数表示),把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微小单元开采影响的总和,并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形,目前此方法中所用的参数根据实测资料获得。常用的影响函数方法有概率积分法等[5]。 下面分别对各个方法进行简单介绍。 2.1 典型曲线法 典型曲线法是用无因次的典型曲线表示移动盆地主断面上的移动和变形曲线的一种方法,它适用于矩形或者近似矩形的采区的地表移动变形预计。典型曲线法由于其分布和参数均是直接基于实测资料,因此其预计误差较小。但是建立典型曲线需要大量的观测数据,在实测数据不足的地区不能使用典型曲线法。;另外,此方法原则上只适用于矩形或近似矩形采区的地表移动和变形预计,在形状不规则的工作面开采时预计误差较大,这些限制了典型

常用的地基沉降计算方法

6.3 常用的地基沉降计算方法 这里所讲的地基沉降量是指地基最终沉降量, 目前常用的计算方法有:弹性力学法、分层总和法、应力面积法和考虑应力历史影响的沉降计算法。所谓最终沉降量是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降量,要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土,施工结束后就可以完成;对于粘性土,少则几年,多则十几年、几十年乃至更长时间。 6.3.1 计算地基最终沉降量的弹性力学方法 地基最终沉降量的弹性力学计算方法是以Boussinesq课题的位移解为依据的。在弹性半空间表面作用着一个竖向集中力P时,见图6-5,表面位移w(x, y, o)就是地基表面的沉降量s: E r P s 2 1μ π - ? = (6-8) 式中μ—地基土的泊松比; E—地基土的弹性模量(或变形模量E ); r—为地基表面任意点到集中力P作用点的距离,2 2y x r+ =。 对于局部荷载下的地基沉降,则可利用上式,根据叠加原理求得。如图6-6所示,设荷载面积A内N(ξ,η)点处的分布荷载为p0(ξ,η),则该点微面积上的分布荷载可为集中力P= p0(ξ,η)dξdη代替。于是,地面上与N点距离r =2 2) ( ) (η ξ- + -y x的M(x, y)点的沉降s(x, y),可由式(6-8)积分求得: ?? - + - - = A y x d d p E y x s 2 2 2 ) ( ) ( ) , ( 1 ) , ( η ξ η ξ η ξ μ (6-9) 从式(6-9)可以看出,如果知道了应力分布就可以求得沉降;反过来,若 沉降已知又可以反算出应力分布。 对均布矩形荷载p0(ξ,η)= p0=常数,其角点C的沉降按上式积分的结果为: 图6-5 集中力作用下地基表面的沉降曲线图6-6 局部荷载下的地面沉降 (a)任意荷载面;(b)矩形荷载面

矿区地面塌陷及地裂缝补充调查doc

贵州浙商矿业集团有限公司 修文县六广镇银山煤矿 矿区地面塌陷及地裂缝补充调查记录 编制人:伍宏启 编制单位:生产技术科 编制日期:2015年5月15日

调查人员签字 姓名职务签名金汝敬技术科长 杨培刚矿长 伍宏启总工程师 杜顺伦调度室主任 调查时间:2015年5月15日

修文县六广镇银山煤矿 矿区地面塌陷及地裂缝补充调查记录 一、目的与任务 根据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》要求,进一步查清本矿地表塌陷情况,为矿井防治水工作提供可靠的资料,确保我矿生产安全,按照2015年5月12日市安监局、工信委“雨季三防”检查组提出(未按要求对矿区地面塌陷及地裂缝等情况进行调查),为认真落实隐患整改工作,经矿“雨季三防”工作领导小组研究,决定组织生产、地测技术人员对矿区范围内地面塌陷及地裂缝情况,进行一次全面细致的调查。2015年5月18日,通过调查人员对矿区走访,实地查证资料的搜集,对矿井周边小窑、相邻矿井及本矿历年采空区的地面塌陷情况,编写调查记录。 二、调查时间 2015年5月15日。 三、参加调查人员及走访对象 参加调查人员有:杨培刚(矿长)伍宏启(总工程师)杜顺伦(调度室主任) 走访对象:营山组村民:陈廷明、 四、调查路线:办公室→工业广场→营山组→大桥沟煤矿→后山组→沿煤层露头→茶林组→岔口洞→回矿。 五、调查方式和内容 1、调查记录我矿采空区位置、地面塌陷及地裂缝情况。 2、调查记录相邻矿井采空区塌陷及地裂缝位置、面积、深度。 六、调查情况

1、原银山煤矿老系统,位于银山煤矿矿界内东部,该矿始建于1996年,开采K7煤层,开采标高1255~1235m,平硐开拓,3万吨/年生产规模,采煤方法为巷柱式采煤法,半机械化,预计形成192873m2的采空区,地面发现有二个约2.5m×3.5×0.6m的塌陷坑和一条5m长的地裂缝。 2、银山煤矿现在的生产系统,设计生产能力15万吨/年;2011年10月19日进行矿井建设项目安全设施竣工及安全生产许可证验收。2012—2014年开采位于银山煤矿矿界内东部,7101采面开采K7煤层,开采标高953~970m,采煤方法为走向长壁式后退开采,半机械化,已形成46400m2的采空区,地面未发现地表塌陷和地裂缝。 3、原大桥沟煤矿,该矿井始建于1995年,生产规模3万吨/年,开采K7煤层,开采标高低于银山煤矿,平硐开拓,采煤方法为巷柱式采煤法,半机械化,可能有面积12000m2的采空区,地面未发现地表塌陷和地裂缝。 七、处理措施 1、根据以上情况,对原银山煤矿老系统,地面发现有二个约 2.5m×3.5×0.6m的塌陷坑和一条5m长的地裂缝,由矿长杨培刚负责,安排杂工对地表塌陷和裂缝要及时填平夯实,保证地表水不渗入井下(限5月20日前整改到位)。 2、在雨季期间(5月—9月底),由调度室负责每天安排专人,对矿区地表塌陷和地裂缝进行巡查,发现地表塌陷和裂缝要及时填平夯实,保证地表水不渗入井下。 附:调查人员现场调查图片 修文县六广镇银山煤矿 2015年5月15日

路基沉降预测的三点修正指数曲线法_陈善雄

第32卷第11期 岩 土 力 学 V ol.32 No. 11 2011年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2011 收稿日期:2010-03-10 基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向性项目(No. kzcx2-yw -150);岩土力学与工程国家重点实验室重点项目(No. SKLZ08032)。 第一作者简介:陈善雄,男,1965年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事特殊土工程特性与灾害防治技术方面的研究工作。E-mail: sxchen@https://www.360docs.net/doc/d15267081.html, 文章编号:1000-7598 (2011) 11-3355-06 路基沉降预测的三点修正指数曲线法 陈善雄1,王星运2,许锡昌1,余 飞1,秦尚林1 (1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉430071;2. 湖北省电力勘测设计院,武汉 430024) 摘 要:科学、合理地预测路基工后沉降量是高速铁路建设的关键环节。针对武广高速铁路路基沉降量级小、数据相对波动大的实测数据,探讨了指数曲线法对无砟轨道路基沉降预测的适用性,发现指数曲线法不能直接应用于量级小、数据相对波动较大的沉降预测。把三点法的基本思想引入指数曲线模型,对指数曲线法进行了改进,提出了路基沉降预测的三点修正指数曲线模型。结合武广高速铁路路基沉降观测数据,分析了三点修正指数曲线模型的特性。分析表明,在整个沉降曲线上选取3个关键点作为预测样本,很好地回避了数据波动带来的影响;沉降曲线上“拐点”以后的沉降规律更符合指数曲线模型,因此,应取沉降曲线上“拐点”以后的数据作为样本值,所取三点应能尽量反映沉降发展的趋势。三点修正指数曲线法预测结果稳定、相关系数高,具有一定的工程应用价值。 关 键 词:三点修正指数曲线法;沉降预测;三点法;路基;高速铁路 中图分类号:TU 433 文献标识码:A Three-point modified exponential curve method for predicting subgrade settlements CHEN Shan-xiong 1 ,WANG Xing-yun 2 ,XU Xi-chang 1,YU Fei 1,QIN Shang-lin 1 (1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. Hubei Provincial Electric Power Survey & Design Institute, Wuhan 430024 China ) Abstract: Scientific and rational prediction of post-construction settlement is a key link of high-speed railway construction. Based on the field observation data of subgrade settlement of Wuhan-Guangzhou high-speed railway, aiming at measured settlement data being characteristic of small in magnitude, but large relative fluctuation, the suitability of exponential curve method for predicting settlements of subgrade under ballastless track has been studied synthetically. it was found that exponential curve method can't be directly used for predicting subgrade settlements in high-speed railway. The basic idea of three-point method is introduced into exponential curve model, a three-point modified exponential curve method for predicting subgrade settlements has been proposed. Combining the measured settlement data of subgrade in Wuhan-Guangzhou high-speed railway, the characteristics of three-point modified exponential curve model have been analyzed. The analysis shows that selecting three points as forecast sample on settlement-time curve of subgrade can commendably evade the influence brought by data fluctuation; and the settlement regularity after inflection point on settlement-time curve of subgrade more tally with exponential curve, therefore, the samples must be selected after inflection point on settlement-time curve of subgrade; and three samples should reflect the settlement development tendency as far as possible. The prediction results of three point modified exponential curve method are stable with high correlation coefficient. The new prediction method has engineering value. Key words: three-point modified exponential curve method; settlement prediction; three-point method; subgrade; high-speed railway 1 引 言 无砟轨道以其稳定性好、耐久性强、刚度均匀、维修工作量少等综合优势在德国、日本等一些发达国家的高速铁路中得到了广泛的应用,近年来在我 国高速铁路建设中也得到了大力的推广和应用,国内新建的铁路客运专线大多采用无砟轨道型式。 相对于有砟轨道,无砟轨道对结构的刚度、基础的沉降更加敏感。无砟轨道无法进行起道作业,轨道路基一旦发生沉降,只能通过调整扣件才能恢

煤矿采空塌陷特征与危险性预测研究

煤矿采空塌陷特征与危险性预测研究 本文主要利用可拓理论及层次分析法进行了西山地区采空塌陷 危险性预测研究,并在典型地段利用概率积分法、数值模拟方法进行了采空塌陷预测。主要思路是探讨解决采空塌陷危险性预测、区划中人为干扰的问题,为开展地质灾害预警预报工作提供基础资料。北京西山地区煤炭开采历史悠久,长期的煤炭开采在地下形成了大面积的采空区,时刻威胁当地生态环境和人民生命财产的安全,这些问题已 成为研究区内经济建设发展的制约因素。进行采空塌陷危险性评价可有效预防采空塌陷灾害对人民生命财产的危害,保持经济和环境的可持续发展。因此,开展西山地区采空塌陷危险性预测研究工作对于北京市地质灾害防治、防灾减灾工作方面具有重要的指导作用,对于保护国家和人民的生命财产安全,实现人与环境的协调发展具有重要的现实意义。前人对于采空塌陷的研究着重分析岩石力学因素,对于地质因素和附加荷载因素的考虑比较少。目前国内外在采空塌陷研究中尚存在一些问题,主要包括:对采矿因素考虑较为周全,对地层结构和地质背景等方面因素考虑较少;评价方法有多种,但进行评价时人为 主观因素占比重较大,比较客观的评价和预测方法还需要进一步探索;采空塌陷危险性区划方法的研究深度不够,不同的评价方法直接影响到区划结果的准确性,如何探索新理论、新方法进行采空塌陷危险性评价仍需要进一步深入研究;对于地质灾害预测、预报、评价模型及其基于GIS实现方法的研究还很薄弱。从目前国内外研究现状入手,结合西山地区实际情况,本文重点进行了西山地区采空塌陷的特征分

析及危险性预测研究工作。在详细野外调查、资料分析基础上对西山地区采空塌陷现状、煤炭开采历史与采空塌陷形成的规律、影响采空塌陷的空间分布的各种因素进行了全面系统的总结与论述。同时对国内外采空塌陷危险性预测研究现状进行了分析,在此基础上,基于GIS 系统、可拓理论及层次分析法提出了采空塌陷危险性区划模型,进行了采空塌陷危险性评判,取得了以下研究成果:1)系统总结了西山地 区采空塌陷的发育特征、地面塌陷类型、空间及时间分布等,分析了西山地区采空塌陷分布与覆岩时代、岩体结构、采空区尺寸、煤层倾角、煤层厚度及开采深度、重复采动、水文条件、地形地势、松散盖层、构造应力场、不连续面性状等方面的关系。2)基于可拓理论及层次分析法进行了西山地区采空塌陷危险性区划研究。煤矿开采后引发地面塌陷的危险性预测评估是煤矿地质灾害危险性评估的核心内容。由于采空塌陷的影响因素非常复杂,对其研究的文献也比较少,本文 在GIS的支持下,结合层次分析法及可拓模型,以IDL为程序设计语言,进行了采空塌陷危险性区划研究。根据研究结果,西山地区采空塌陷危险性共分为五级:四级危险度分区主要分布于门头沟门城镇、王平地区,面积为9.81km2;三级危险度分区主要分布于门头沟门城镇、军庄、潭柘寺、王平、安家滩、大台、千军台、斋堂黄岭西、马栏及洪水峪、房山北窖、上英水、中英水、三合村、他窖、史家营、宝水等地区,面积为20.19km2;二级危险度分区主要分布于门头沟门城镇、军庄、潭柘寺、王平、安家滩、大台、千军台、斋堂黄岭西、马栏及洪水峪、房山北窖、上英水、中英水、三合

地基沉降量计算

在今年史佩栋教授赠寄给我的,他主编的《浙江隧道与地下工程》刊物上,我看到一篇高大钊先生谈差异沉降的文章,觉得非常好。里面的内容很实用,对我们正确认识和理解差异沉降问题有很高的指导性,故将其推荐给大家。但采用照片或扫描版,不便于大家阅读和下载,而我的工作又很忙,没有时间,只好请一位技术人员将其打成word文档,发在下面。需要说明的是,由于同样原因,我没时间对打成的文章做仔细的校核,如有个别错漏,还请大家谅解。 同时在此向史佩栋教授、高大钊先生和《浙江隧道与地下工程》杂志社表示诚挚的感谢! 土力学若干问题的讨论 (网络讨论笔记整理)之四怎样计算差异沉降? ——沉降计算中的是是非非 本刊特邀顾问同济大学教授 全国注册土木工程师(岩土)高大钊 执业之格考试专家组副组长 进20年来,地基基础设计的变形控制问题日益引起人们的重视。最近5年来,由于地基基础设计规范所规定的必须计算沉降的建筑物范围扩大了,除了丙级建筑物中的一小部分之外,几乎所有的建筑物都要求计算建筑物地基的变形,沉降计算就成为普遍关注的问题。特别在岩土工程勘察阶段,提出了对建筑物的沉降和不均匀沉降进行评价的要求,再加上审图要求在勘察阶段计算和不均匀沉降,沉降计算的一些是是非非就浮出水面,在网络讨论中也成为一个十分活跃的课题。这些问题反应了对土力学中的一些基本概念的漠视,也反映了工程勘察中的一些最基本方法的失落,看来是人们在关注更高的精度,而实际上却在总体上失去了对建筑物沉降的总体控制。 1、在我工作地区,对于多层建筑(层数低于6层),由于相连建筑物的层数差而出现过墙体裂缝的现象,因此当地审图中心要求在正常沉积土的区域,对有层数错的建筑应进行变行验算。 我想问的问题是:在假定地基土为正常沉积土,其层位、特征指标等的变化均不是很大的情况下,差异沉降最大的两个点应该是两建筑物的接触部位点角点及较低建筑物的另一边的角点,也就是说,应该验算这两个点之间的差异沉降而按规范要求,则应该验算基宽方向两个角点下的差异沉降(或者倾斜)。考虑计算沉降量最大的两个点,则应验算相连两建筑物接触部位的两个角点县的差异沉降(或者倾斜),而按上述条件,这两个点之间的差异沉降应该不大,那么这种验算还有什么意义呢? 不知道我的理解偏差在那里望给予指教! 答复:你对这种情况的沉降计算和差异沉降的计算,在理解上存在一定的偏差,主要表现为下列两个问题。 1)对于如土所示的有层数的建筑物,根据规范的规定,应当计算存在高差处的角点b和与其相距1~2个开间处点d之间的沉降差,用以计算b~d之间的局部倾斜。而不是如你所说的计算存在高差处的角点b与高度较低的建筑物的另一端点c之间的沉降差。 2)第2个理解偏差是从你说的“应验算相连两建筑物接触部位的两个角点(a~b)下的差异沉降(或者倾斜)”这句话中看出的。为什么只能计算宽度方向两个点的差异沉降呢?规范从来没有规定只能计算建筑物横向两个角点的沉降差,而不能计算纵向两个角点的沉降差,横向和纵向的倾斜都可能进行计算。

金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律

第32卷第1期2010年01月武 汉 工 程 大 学 学 报 J. Wuhan Inst. T ech.Vo l.32 N o.1 Jan. 2010 收稿日期:2009-10-15 基金项目:国家自然科学基金项目资助(50874080)和湖北省教育厅优秀中青年人才项目.作者简介:周春梅(1979-),湖北随州人,博士,讲师.研究方向:矿山地质灾害防治. 文章编号:1674-2869(2010)01-0061-04 金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律 周春梅1 ,李 沛2 ,虞 珏2 ,李先福 1 (1.武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北武汉430074)(2.武汉钢铁集团矿业有限责任公司大冶铁矿,湖北黄石435000) 摘 要:金属矿山地下开采引起地表塌陷已经成为一种主要的矿山地质环境问题.地面塌陷受多方面因素影响,各因素相互作用使得金属矿山地表塌陷形成机理复杂.本文以大冶铁矿东露天采场地面塌陷为例,从采场地质环境、矿体特征、采矿方法、崩落角、地面塌陷的形式等方面,综述了地面塌陷的特征,并探讨了地面塌陷的形成规律,该研究为矿山地面塌陷的成因及控制对策研究提供了帮助.关键词:金属矿山;地下开采;地面塌陷;矿山地质环境;大冶铁矿 中图分类号:P554 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1674-2869.2010.01.019 0 引 言 国内外对矿山开采引起地表塌陷的研究由来已久,但研究成果主要是针对煤层开采的岩层移动与地表沉陷预测.对于金属矿山,由于岩体物理力学性质、地层结构、矿体形态、赋存条件以及采矿方法与煤矿存在着较大的差异,地面塌陷影响因素复杂多变.特别是,对于具有断裂构造、地层与矿体产状复杂变化的金属矿床,目前国内外尚没有比较成熟、系统和准确的方法来研究地面塌陷的形成机理以及控制对策[1]. 大冶铁矿露天采场矿体自20世纪60年至80年代相继开采完毕并转入地下开采,目前除局部的挂帮矿回采外,主要为地下开采.由于长期的大量地下开采铁矿层,形成大面积采空区,据黄石市地质灾害调查与区划资料,矿区采空区将近4km 2 ,采空区高度10~25m ,最大达40余米,导致其围岩应力发生改变,岩体完整性遭到破坏,采空区顶板塌落,波及地面引起不均匀沉降与大面积的塌陷 [2,3].东露天采场狮子山20世纪70年至80 年代发生地面变形,目前已形成长300m,宽50~ 120m,深20~35m 的塌陷坑,导致地表排水沟道、通风斜井井口以及部分厂房等建筑物受损破坏.尖林山、龙洞、铁门坎等采区也发生多处规模不一的地面塌陷,对铁山区三岔路村2000余人的生命财产造成严重威胁,同时也危及矿业活动的正常进行,地面塌陷已成为一种严重困扰矿山开 采的地质环境问题. 本文以大冶铁矿东露天采场的地表塌陷为例,从东露天采场的地质环境、矿体特征、采矿方法、地面塌陷的形式、崩落角分析入手,探讨塌陷区的特征及形成规律,为地面塌陷的形成机理及控制对策的研究奠定了基础. 1 地面塌陷的形成机理及控制对策 金属矿山地下开采地面塌陷是由于矿山地下开采形成采空区,采空区上覆岩体在自重和上覆岩土体的压力作用下,产生向下的弯曲与移动,当顶板岩层内部形成的张拉应力超过岩层的抗拉强度极限时,直接顶板发生断裂、跨塌、冒落,接着上覆岩层相继向下弯曲、移动,随着采空范围的扩大,受移动的岩层也不断扩大,从而在地表形成塌陷.在缓倾条件下的上覆岩土体大致可形成三个带,即冒落带、裂隙带和弯曲变形带,这三个带的界限一般不明显,也不一定同时出现[4]. 金属矿山地下开挖必然引起岩层变形与移动,其变形速度、影响范围、发生与发展时间受众多因素的影响,如采矿方法、矿体赋存条件(地质条件、岩土物理力学性质、矿层倾角)、开采的深度、厚度、宽度、采场结构尺寸、开采速度和顺序,以及开采的时空关系等,金属矿山开采后地表的移动变形函数可表示为[1]: D r =F (H ,L ,M,T H ,E,J ,C,<,L ,C ,X ,,)其中,D r 为开采后地表的实际移动量;H 为实际

关于岩溶地面塌陷地灾评估

评估区处于溶蚀谷地地貌地貌,上部为第四系覆盖层,下伏基岩为下二叠统茅口组((P1m))厚层块状灰岩。建筑物区大部分为覆盖型岩溶地区,场地上覆灰岩溶蚀残余堆积土,主要为棕黄-褐黄色粘土,矿区南东面洼地较厚,为0.2-3.5m,矿区内山坡较薄,厚0.1-0.3m,平均为0.2m。下伏石炭系碳酸盐岩岩溶中等发育,发育一些溶蚀裂隙和溶沟、溶槽,规模小,溶洞高0.3~3.5m,充填软塑状粘性土,其上覆土体厚度一般0.5~3.5m,岩溶地下水埋深较大,地下水汇集于溶蚀裂隙、岩溶管道中径流,评估区面积较大,局部地段土层中可能存在未揭露的土洞。据区域地质资料该层岩石岩溶中等发育,在上覆新增荷载、振动等作用下,或气候的异常变化使地下水位升降幅度过大,造成地下水位反复升降,及施工时机械荷载、堆填荷载、爆破、碾压振动等作用下将导致岩溶地面塌陷的发生,危及施工设备及人员,预估直接经济损失约<100万元。 本项目岩溶地面塌陷地质灾害预测,采用铁道部第二勘测设计院陈国亮(1994)《岩溶地面塌陷的成因与防治》以专家调查法得出的经验预测指标进行预测,该方法以岩溶地面塌陷的三个基本条件(地下水、覆盖层、山溶(地貌与岩溶))作为评估依据,总指标为100;以降水入渗为主的地段,水位指标为40,预测地段近期曾发生塌陷,指标为100。 判别标准:指标≥90,为极易塌陷地段。 指标为71~89,为易塌陷地段。 指标≤70,为不易塌陷地段。

岩溶塌陷经验预测指标表表6 注:评估区对岩溶塌陷的影响因素取值是根据本次评估调查及收集前人资料整理而成。 本项目已建场地和未来采场岩溶地面塌陷地质灾害预测指标见表6,预测场地综合指标值为82,属于岩溶易塌陷地段,但现场调查场地周边区域未发生过岩溶地面塌陷地质灾害。因此工程建设引发岩溶地面塌陷地质灾害的可能性中等,危害程度小,危险性小。

采空区塌陷治理制度和措施

采空区塌陷治理制度和措施 内蒙古伊丰煤矿 二零一三年一月

采空塌陷治理制度和措施 根据《矿山安全法》、《煤炭法》、《煤矿安全规程》的有关规定,为了加强对地面采空塌陷区的管理,有效地防止煤矿采空塌陷区漏风和漏水,防止地面人、机、畜误入塌陷坑造成人员伤亡和各种损失,结合本矿地面采空塌陷区现状,制定本制度,要求各单位认真执行。 一、职能划分 地面采空区管理属安全管理范畴,是一项十分重要的工作,各级领导必须高度重视,认真管理。矿长为第一责任人,矿总工程师分管,地测科为业务管理部门。 二、塌陷区范围 地面塌陷区范围是指因采煤形成的采空区对应地面位置形成的塌陷坑、垮落段、下沉、裂缝等所形成的范围。 三、日常管理制度和措施 1、当确定某一区域进行回采时,地测科应在井上下对照图上圈定对应地面可能出现下沉、塌陷的范围,预计塌陷的时间。预计塌陷的范围内如有农田,建筑物或其他构筑物,应提前搬迁或处理。 2、当井下开始采煤,矿总工程师应指定地测科及其他相关部门有关人员定期到可能塌陷的区域查看,并实际记录塌陷发生的时间、范围、深度及周围裂缝范围,并及时通报领导和有关部门。 3、在可能出现塌陷区域的周围、路口设置明显的警戒线和警示

牌。警示牌要写清楚“塌陷危险区,严禁进入”字样。每季度组织检查一次,凡损坏、破坏的警示牌及时更换。 4、煤矿要阻断进入塌陷区的道路,防止车辆、人员、牲畜直接进入塌陷区。并加强针对性的安全宣传和教育,增强群众的防灾意识。 5、地面出现塌陷时,煤矿要根据情况及时对塌陷坑进行必要的回填,地测科要对回填土方量进行实测,出现重复塌陷的要重复回填。 6、对地面塌陷区进行回填时,施工单位要安排专职的监护人员,防止人、机坠入塌陷区。 7、在年初开春解冻期,地测科要指定专人定期或不定期到塌陷区巡视,防止大量雪水、洪水进入塌陷区形成水害隐患。 8、经过塌陷区域的供水管路,由使用单位定期检查、维修,严防跑水。其他工业和民用废水,未经批准不得进入塌陷坑。 9、对已经出现的所有塌陷坑,认真进行一次清理,并标在井上下对照图上,注明塌陷时间、范围、深度。 10、留设的保安煤柱,一经留设,严禁开采,防止由于地面塌陷造成的损失。如有特殊情况需开采的,必须报公司总工程师审核批准后才能开采。 11、根据实际情况,制定塌陷区治理规划,协调与环卫、城建部门的关系,控制工业垃圾倾倒的数量和时间,以利于安全生产和采空区治理,严禁生活垃圾倒入塌陷坑。 12、对采动影响区建立地面沉降观察系统,定期观察地表下沉与破坏程度的动态变化,就其灾害作出预测和预报。

矿区地面塌陷地裂缝特征与治理研究

矿区地面塌陷地裂缝特征与治理研究 :地面塌陷地裂缝稳定性分析灾害治理论文摘要:在研究靖远矿区地质环境的基础上,较为详细地叙述了地面塌陷、地裂缝地质灾害发育特征,对地面塌陷进行了分区稳定性分析评价和地裂缝稳定性分析,针对不同灾害类型、区段,提出了回填、夯填、耕地恢复等治理建议。1基本概况20世纪80年代中期至20世纪末靖远矿区有多达上百家地方煤矿与私营小煤窑进行煤炭开采经营,不仅造成矿区煤炭资源严重浪费,而且导致矿区地质灾害进一步加剧。小煤窑基本在矿区煤田的浅部开采,其无序的乱挖滥采不仅严重破坏了煤炭资源的分布,而且给煤炭开采埋下了严重的安全隐患,加剧了矿区地面塌陷、地裂缝等地质灾害的危害程度。2矿区地面塌陷现状2.1地面塌陷悠久的开采历史和大量的煤炭开采在靖远矿区形成了大范围的地下采空区,导致矿区地面塌陷变形强烈、变形范围大。1)变形特征:地面塌陷变形特征包括地表最大下沉量、最大水平移动、最大倾斜变形、最大水平变形和最大曲率变形量等。根据现场调查结果,经计算分析,靖远煤矿地表最大下塌、最大水平移动、最大倾斜变形、最大水平变形和最大曲率变形量见表1,靖远矿区的地面塌陷面积见表22)塌陷程度分析:红会矿区地面塌陷面积11.39km2,地表最大下沉值11.7m,最大水平移动3.7m,最大倾斜309mm/m,最大水平变形+83.66mm/m,-120.13mm/m,最大曲率变形为+11.11#215;10-3/m,-3.09#215;10-3/m。王家山矿区地面塌陷面积4.37km2,地表最大下沉值11.5m,最大水平移动值5.2m,最大倾斜值157mm/m,最大水平变形值+81.88mm/m,-92.79mm/m,最大曲率变形为

路基沉降监测方案

江津(渝黔界)经习水至古蔺(黔川界)高速公路 TJ9分部 路基沉降监测方案 编制: 复核: 审批: 四川公路桥梁建设集团有限公司江习古高速TJ9项目 2015年11月

目录 【1】工程概况 (1) 【2】观测依据 (1) 【3】观测流程 (2) 【4】观测目的、内容、仪器及方法 (2) 〖1〗观测项目、仪具、目的 (2) 〖2〗观测方法 (3) 【4】观测仪器及观测方法 (3) 【5】现场施工观测作业计划流程 (4) 【6】测点埋设方法与要求 (5) 〖1〗位移观测边桩 (5) 〖2〗沉降板 (5) 【7】观测项目的观测频率和报警值 (5) 【8】测点布置 (6) 【9】观测资料整理与成果分析 (6) 【10】质量保证和控制 (8) 〖1〗最大限度减小测量误差 (8) 〖2〗观测点的保护 (8) 〖3〗质量保证 (8) 【11】文明生产与安全生产 (9)

路基高填深挖变形与沉降观测施工方案 【1】工程概况 本标段位于习水县境内,沿线途径习水东皇镇图书村、伏龙村和关坪,路线全长7.011511km,起点里程桩号K69+200,止点K76+200。主要工作内容为:路基挖土方23万方、挖石方245万方、三背回填5.15万方,换填片(碎)石9.2万方、利用石填方165万方、碎石桩1.25万米、防护和排水工程共3万方;主线大桥1126.5米/3座、主线互通桥106m/2座、水泥厂赔桥161m/1座,通道493米/11座,涵洞330米/9座;隧道单洞长1775m。 施工区域区内无大的地表水体分布。区内旱、雨季节分明,气候的水平和垂直分带明显。这种降雨集中、气候分带和本区固有的深谷地形、对地下水的交替循环有着明显影响。工程区内地下水按其赋存形式有松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两大类型,主要受大气降水所补给。 【2】观测依据 本工程观测内容主要参考规范如下: 1、江习古高速TJ9分部施工图设计文件; 2、《工程测量规范》GB50026-2007,中华人民共和国国家标准; 3、《孔隙水压力测试规程》(CECS55:93);

地基沉降计算及预测方法研究

地基沉降计算及预测方法研究 由于建筑物荷载差异和地基不均匀等原因,基础或路堤各部分的沉降或多或少总是不均匀的,使得上部结构之中相应地产生额外的应力和变形。地基不均匀沉降超过了一定的限度,将导致建筑物的开裂、歪斜甚至破坏。所以研究地基土的沉降变形机制,提高计算和预测模型精度具有重要意义。 标签:地基沉降;沉降计算;双曲线法;割线模量法 在工程的设计、施工、工后沉降控制过程中,沉降分析是不可忽视的问题,工程技术人员都给予极大的重视。无论是公路工程,建筑工程,还是水利工程,地基沉降分析常被人们视作工程成败的关键。如果对地基变形估计不足小则影响工程的使用,大则引发严重工程事故造成巨大的经济损失。 1 路基沉降机理分析 1.1 土的变形性质 作为自然历史产物,所有的土都经过了十分漫长的变化过程,具有漫长的历史。并且依照年代、环境以及地点的差异,土质结构也不同,而形成方式的不同,导致了土体的变形特性会具有差异。 土体水重的变化引发因素主要由以下几种因素的变化组成:土粒重度、水的重度、孔隙比、饱和度等。为了对土中水重进行深入分析,可以进一步的定量分析水重变化率,可以将常见的土性指标带入土粒与水细化方程,进一步采用土骨架应变-应力关系,便可以得出土体变形特征。 土具有较为复杂的压缩规律以及固结规律,这种规律不仅仅受到土质本身的形状以及类别影响,也受到了外界条件以及荷载方式影响。例如:无粘性土和粘性土之间在变形机理上就具有差异;二相土同三相土之间在固结上具有差异,三相土中由于含气因而不容易确定其中变形指标,对于其状态的计算较为复杂。天然土体的构成相对较为复杂,因而如何对其变形影响因素进行确定,还需要进一步的研究。 1.2 路基沉降机理 通过密实度不同的土石可以构成路基,作为道路最基本的土工结构,强度相对大于一般的土体,受到荷载的影响,一般的土体所发生的形变以及强度变化机制,从本质上进行分析是土体内部的总体结构演化以及要素调整。所以,对路基沉降的内因进行分析,可以发现是由于土层中的空隙受到荷载的作用而发生了压缩变形,因而这种变形是竖直方向的;而对路基变形的外因进行分析,主要由于地基受到了外界作用力,因而在各个应力作用的方向上便出现了竖向变形、横向变形以及剪切变形,从而是的地基的不同点向着侧向、竖向等发生位移,在竖向

采煤塌陷区塌陷面积的预测方法与分析

采煤塌陷区塌陷面积的预测方法与分析 2005年11月12日 摘要:本文在煤矿开采沉陷理论的基础上,导出了塌陷面积和万吨塌陷亩数的通用计算公式,同时,对影响塌陷面积的主要因素进行了深入分析,从而为煤矿塌陷区面积的预测和计算提供了理论依据。 关键词塌陷区塌陷面积预测与分析 1 万吨塌陷面积的计算公式 1.1 按长圆形计算 如图1所示,设地面平坦,采空区为长壁大冒顶矩形采区,采区倾向长为L0,走向长为S0;L0和S0在平面图上的投影长度分别为a和b。开采边界为ABCD,其面积为F。由地表塌陷角β、γ 和δ圈定的地表塌陷范围a1a2b1b2c1c2d1d2可近似视为由直线和圆弧组成的长圆形,设其面积为F′,取a,b的单位为米,面积F的单位为亩,则煤层开采面积F为: (1) 长圆形的地表塌陷面积F′可满足工程需要的近似计算公式为: (2) 或(3)

图1 采煤塌陷面积计算示意图 式中α为煤层倾角,dβ、dγ、dδ分别为走向、倾向下山和倾向上山主断面开采边界至塌陷边 界的水平距离,可按下式计算: dδ=Hctgδ;dβ=Hxctgβ;dγ=Hsctgγ(4) 式中δ、β、γ分别为走向、下山、上山地表塌陷角,一般平地按移动角,山区按裂缝角取值。 当开采煤层为水平时,α=0;Hx=Hs=Hz;β=γ=δ;dδ=dβ=dγ=Hctgδ=d,则有 F0=a.b(5) F′0=[a.b+2(a+b)d+πd2].10-6(km2)(6) F′0=[F+2(a+b)d+πd2].0.0015(亩)(7) 设煤炭采出量为Q(万t),采高为M(m),煤的容重为γ(t/m3),回采率为c,则 (8) 因而采出万吨原煤的地表塌陷亩数(简称万吨塌陷率或万吨塌陷亩数)P应为

采空区塌陷处理措施方案

深度解析:采空区地面塌陷勘察与设计! 本文从采空区塌陷勘察、采空区塌陷治理设计两方面展开: 一采空区塌陷勘察 主要依据:高速公路采空区(空洞)勘察设计与施工治理手册; 岩土工程勘察规; 铁路工程不良地质勘察规程; 一)采空区分类: 1、按采煤方法与顶板管理方法分类: (1)长壁陷落法采空区:由长壁大冒顶采煤法形成的采空区 (2)短壁陷落法采空区:由短壁自由冒顶采煤法形成的采空区(3)巷柱或房柱式采空区:由巷柱或房柱式采煤法形成的采空区 (4)条带法或填充法采空区:由条带或填充采煤法形成的采空区 2、按采煤深厚比可分为以下几类: (1)浅层采煤区:开采深、厚比小于40的采空区; (2)中深层采空区:开采深、厚比大于40,但小于200的采空区; (3)深层采空区:开采深、厚比等于或大于200的采空区。 3、按煤矿采空区形成和停采的时间分类: 可以分为新采空区和老采空区两种。 新采空区是指现采空的采空区,其地表移动、变形尚未发生或正

在发生过程中,或位于正在采煤的采区、采煤工作面近旁的采空区已放顶,地表移动、变形和移动盆地正在发生、发展中。 老采空区是指已停采闭矿的矿区或已停采的采空区,其地表移动、变形和移动盆地等已形成并趋于稳定的采空区。 采空区地面变形灾害包括地面塌陷、地面沉降、地面开裂(地裂缝)等。勘察围应大于地面变形围。 1998年5月发生的临澧县衫板乡石膏矿塌陷,直径达47米。 (一) 主要任务 查明老采空区上覆岩层的稳定性,预测现采空区和未来采空区的地表移动和变形特征,对工程场地的适宜性进行评价。在此基础上,提出预防、整治的对策和方案。 可行性研究勘察阶段 1、该阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿情况调查为主,辅之以大比例尺航卫片解译,必要时可布置少量勘探工作。其工作容

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