复杂地貌多煤层采空区的稳定性评价
公路采空区的勘察和稳定性评价
INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究对公路采空区进行勘察及稳定性评价，查明采空区分布及特征，并对采空区进行稳定性计算评价，为下一步是否进行治理设计提供依据。
采空区勘察主要是通过收集资料、采空区调查与测绘、移动变形观测、物探、工程钻探等手段进行，稳定性评价方法有开采条件判别法、地表移动变形预计法（概率积分法）、地表移动变形观测法、极限平衡分析法以及数值模拟分析法等。
本文基于S233至S315连接线（荥巩界至口头段）项目，介绍该线路采空区勘察和稳定性评价方法。
一、工程概况S233至S315（荥巩界至口头段）连接线起点桩号K3+421.5，终点桩号K7+865.325，整体呈东西走向，路线全长4.444km，采用设计速度为80km/h、双向四车道一级公路标准，路基宽24.5m。
线路征地范围内有3个煤矿，分别为宏基煤矿、双楼煤矿和富堡煤矿。
二、煤矿开采情况（一）富堡煤矿开采情况富堡煤矿矿山目前已建成主、副井和风井，开采煤层为一1煤层和二1煤层。
属稳定性煤层，煤层结构简单，在2014年巷道基建完成后发生突水，现一直处于停产状态。
（二）双楼煤矿开采情况巩义市米河镇双楼煤矿，开采方式为地下开采，始建于1997年。
该矿主要开采一1煤层，矿井开拓方式采用立井单水平（±0）上下山开拓，主、副井和风井均为立井，主井位于矿区南部，副井位于矿区西部，风井位于矿区东南部，井筒落底到一1煤层顶板，开采水平最深为-200m。
采煤方法为走向长壁式放炮落煤，全部垮落法管理顶板。
该矿于2011年正式关闭。
（三）宏基煤矿开采情况宏基煤矿现有生产矿井两对，其中十号井开采一1煤层，谷山井开采二1煤层。
十号井位于井田中部，煤层结构简单。
立井单水平开拓布置，分区分水平开采，为采区工作面走向后退式长壁式采煤法，炮采落煤，一次采全高。
该煤层基本采完。
谷山井采用综采分层开采采煤方法，全部垮落法管理顶板。
该矿井为煤与瓦斯突出矿井，为了保证工作面的正常接替，采区还配备一个瓦斯抽采工作面。
井下采空区安全状态评估
井下采空区安全状态评估
井下采空区安全状态评估是指对井下采空区进行综合评估，确定其安全状态的过程。
井下采空区是指经过矿层开采后形成的空间，可能存在塌陷、涌水、瓦斯等安全隐患。
井下采空区安全状态评估通常包括以下内容：
1. 采空区地质特征评估：对采空区的地质特征进行评估，包括采空区的形状、大小、倾角、煤层赋存情况等。
2. 采空区稳定性评估：评估采空区的稳定状态，包括岩层顶板、底板的稳定性，采空区周围的围岩稳定性等。
3. 采空区涌水评估：评估采空区的涌水情况，包括涌水量、涌水压力、涌水来源等。
4. 采空区瓦斯评估：评估采空区的瓦斯情况，包括瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯抽放等。
5. 采空区人员安全评估：对采空区内工作人员的安全情况进行评估，包括通风情况、瓦斯浓度、涌水风险等。
以上评估内容可通过地质勘探、地质预测、测量监测等手段进行。
评估结果将为采取相应的安全措施和管理提供依据，确保井下采空区的安全和稳定。
采空区稳定性可靠度及其影响因素敏感性分析
02
实验研究方 法的发展： 提高实验数 据的准确性 和可靠性
03
智能监测技 术的应用： 实现实时监 测和预警
04
多学科交叉 技术的应用： 提高分析问 题的深度和 广度
政策法规支持
01
政府出台相关政策， 支持采空区稳定性可
靠度的研究与开发
04
鼓励企业加大投入， 提高采空区稳定性 可靠度的技术水平 和应用范围
工程实践
03
某金矿采空区 稳定性可靠度
工程实践
04
某铜矿采空区 稳定性可靠度
工程实践
稳定性可靠度的控制措施
01
02
03
04
加强采空区监测： 实时监测采空区变 形、位移等情况，
及时采取措施
优化采矿工艺：采 用先进的采矿工艺， 降低采空区稳定性
风险
加强支护设计：合 理设计支护结构， 提高采空区稳定性
加强安全管理：建 立健全安全管理制 度，提高采空区安
地下水：地下水的存在和 运动对采空区稳定性有很 大影响
采空区充填：采空区充填 材料的选择和充填质量对 采空区稳定性有很大影响
采空区监测：采空区监测 技术的选择和监测结果对 采空区稳定性有很大影响
采空区稳定性的评估方法
数值模拟法：通过建立数值模型，模拟采空区的 应力、变形和破坏过程，评估其稳定性。
现场监测法：通过在采空区布置监测点，实时监 测采空区的变形、应力等参数，评估其稳定性。
经验公式法：根据已有的经验和数据，建立经验 公式，评估采空区的稳定性。
综合评估法：综合运用多种方法，对采空区的稳 定性进行因素的识别
01
地质条件：地层结构、岩性、地下水等
02 采矿工艺：采矿方法、采矿设备、采矿参数等
徐州城市规划区煤矿采空区稳定性评价
徐州城市规划区煤矿采空区稳定性评价张丽;黄敬军;许书刚;贺怀振;闫士民【摘要】徐州城市规划区内由于大规模的煤炭开采,采空区分布面积较广,随着城市建设的发展,土地资源日益紧张,煤矿采空区土地成为煤矿区可持续发展的重要自然资源.开展采空区稳定性评价,是煤矿采空区土地利用的前提.本文针对徐州城市规划区内大面积的煤矿采空区,建立了采空区稳定性评价指标体系,采用敏感因子—一般因子评价模型对采空区稳定性进行综合评定,最终划分出不稳定区、基本稳定区和稳定区.%Because of coal resources exploiting on a large scale,coal mining goaf is widely distributed in Xuzhou urban planning area.With the development of the urban construction,the land resources are increasingly lack.Coal mining goaf land is becoming the important natural resource for sustainable development of coal mining area.It is the prerequisite for the coal mining goaf land use to carry out the evaluation of stability.In this paper,the evaluation index system of goaf stability and the sensitive factor-general factor evaluation model is established according to the characteristics of large-scale coal mining goaf in Xuzhou urban planning area.Finally,the unstable region,the basic stable region and the stable region were identified.The result of coal mining goal land stability evaluation is scientific basis for coal mining goal land developing-utilization.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2017(044)002【总页数】5页(P124-128)【关键词】煤矿采空区;稳定性评价;徐州【作者】张丽;黄敬军;许书刚;贺怀振;闫士民【作者单位】国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;江苏省地质矿产局第五地质大队,江苏徐州 221004【正文语种】中文【中图分类】TU457徐州市作为江苏乃至华东地区最大煤炭能源基地，经过百余年的开采，地表已形成了规模巨大的地面塌陷区[1]。
采空区地基稳定性评价报告
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234二、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15.92～58.50m，由棕黄色砂质粘土及粘土质砂砾组成，含3层含水砂或砂砾层。
上侏罗系，厚0～266.59m，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。
城市煤矿采空区稳定性评价——以荆门园博园场区为例
城市煤矿采空区稳定性评价——以荆门园博园场区为例
朱文彩;陈江军;杨伟;李业
【期刊名称】《资源环境与工程》
【年(卷),期】2022(36)3
【摘要】荆门园博园场区存在大量煤矿采空区,对城市规划建设构成制约。
在查明采空区分布特征基础上,开展覆岩稳定性、地表移动期、地面变形区域、地表残余变形速率等分析,进行稳定性分区与评价。
结果表明,采空区煤矿开采引起的地表移动期已结束;绝大部分采空区已被塌陷或垮落带的崩落物充填,趋于基本稳定或稳定,仅有少量巷道、斜井因处于未充填或半充填状态而具有较大残余变形量;采空区残余变形以地面裂缝和小规模地面沉降为主。
将场区划分为稳定性差区、稳定性一般区、稳定性好区3个分区,并提出场区布局设计、施工建设和运营阶段的地质安全管理建议。
【总页数】6页(P372-377)
【作者】朱文彩;陈江军;杨伟;李业
【作者单位】湖北省地质局水文地质工程地质大队
【正文语种】中文
【中图分类】TD167;TD853.391
【相关文献】
1.基于模糊综合法的采空区稳定性评价——以荆门市子陵石膏矿采空区为例
2.园博园在城市区域旅游经济中的地位和作用——以厦门园博苑为例
3.基于海绵城市
理念的园博园景观规划设计研究——以苏州太湖园博园为例4.孝感城市文化景观的对外宣传与展现——以武汉园博会孝感园和黄石园博会孝感园为例5.荆门园博园开门迎客昔日矿山采空区蝶变生态公园
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煤矿采空区稳定性分析与研究
中:K为
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2采空区稳定性分析与评价
2.1米空区稳定性影响因素 影响采空区稳定性四大因素为*6+7]：地质因素、水
文因素、环境因素和工程因素,造成采空区塌落的原 因是上述因素的随机共同作用结果。其中地质因素主
空区上
要有
的稳定岩层，本
中
取稳定岩层厚度等 力
：
H _ F+hxtan（45-"/2）
（3）
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，
为m;P为内摩擦
角，取"_36.5° ;h为采空区最大高度，取h_15m;b
为采空区
，
为6；f为 岩层强度
数;（f_熹，叽为单轴抗拉强度,单位为MPa）。
老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法
老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法老采空区是一个非常特殊的地形类型，其地下有许多空洞和凹陷，这些空洞可能影响地基的稳定性。
为了防止在新建筑的建设过程中出现地基稳定性问题，科学的评估地基稳定性是十分必要的。
因此，开展老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法的研究是十分重要的。
首先，要准确地研究老采空区建筑地基的稳定性问题，应该从岩性、地下水位、空洞大小、空洞周围地层、建筑结构等方面进行详细分析。
尤其要重视空洞底部地层，即老采空区通常是泥质或淤泥质，其强度有可能受到地下水的影响，从而影响地基的稳定性。
此外，还要考虑空洞的大小，小空洞可能会引起地基的变形，从而影响地基的安全性；大空洞可能会对建筑物地基造成直接压力，从而影响建筑物地基抗压能力。
其次，需要通过实验、理论分析及试验研究，确定老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法。
老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法主要分为宏观稳定性评价、微观稳定性评价和模型评价三种。
宏观稳定性评价主要考虑到岩性、地下水位、建筑结构等，通过现场调查、地面测量来得出结论；微观稳定性评价主要考虑老采空区的空洞大小、空洞周围地层，将需要评估的部分抽取出来，进行深入的评估；模型评价主要考虑到建筑物的抗压能力，建立抗压模型，结合现场调查所获得的数据，得出建筑物地基稳定性的结论。
最后，老采空区建筑地基稳定性评价方法也应充分考虑诸如地下水等潜在风险因素，结合地质调查、计算机模拟、物理模拟等，进一步完善老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法。
通过详细的分析，可以准确地判断地基稳定性问题，从而防止建筑施工中出现地基稳定性问题，确保建筑物的安全性。
综上所述，老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法的研究十分有必要，要求从岩性、地下水位、空洞大小、空洞周围地层、建筑结构等多方面准确分析老采空区建筑的稳定性问题。
通过实验、理论分析及试验研究，确定老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法，潜在风险因素也应充分考虑。
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煤
炭
Hale Waihona Puke 学报V o.l 34 N o . 4 A pr . 2009
JOURNAL OF CH I NA COAL SOC IETY
文章编号 : 0253- 9993( 2009) 04- 0466- 06
复杂地貌多煤层采空区的稳定性评价
汪吉林 , 吴圣林 , 丁陈建 , 张
-∃
f ( x ) dx, 而倾斜和曲率可通过对地表下沉值 W (x ) #
x
求导得到, 水平移动与倾斜呈线性关系, 水平变形是水平移动的导数 , 如此可以求得一系列描述地表移动
[ 1]
为
x 2 /r2
1 2 e r
,
式中, W 0 为地表最大下沉值; r 为主要影响半径 ; x 为计算步长 . 需要说明的是, 概率积分法的假设条件为地表 ( 近 ) 水平, 研究区的地形条件不符合该假设, 故计 算中假定的水平地面取为隧道的地面标高 (即海拔 900 m 水平 ) , 计算得到的结果针对海拔 900 m 水平. 2 1 地表移动参数的计算 根据阳泉矿区已有的采空区地面沉降观测成果 , 通过工程类比的方法, 分析研究区场地的开采范围、 终采时间、现阶段采空区岩体的密实度等因素 , 综合得到以下计算参数 : 下沉系数 0 84 , 主要影响角正 切值 3 54 , 水平移动系数 0 29 , 拐点偏移距为 0 08 ( 走向 ), 0 06 ( 倾斜 ) , 开采影响传播角 67 4∀ . 据波兰 S Knothe 教授研究, 地下开采引起的地表移动变形是一个复杂的随时间变化的四维空间问 题 , 根据初始边界条件: t = 0, W t = 0得地表动态下沉过程的下沉表达式为 W ( t ) = W 0 ( 1- e
- ct
)
[ 12]
15 号煤层赋存在太原组 ( C3 ) , 煤层的顶、底板均为砂质泥岩 . 3 号煤于 20 世纪 50 60 年代被开采, 12 号煤于 20世纪 70 80 年代被开采 , 15号煤于 20世纪 80 90 年代被开采 , 个别工作面于 2001 年开采 . 研究区范围内地层总体上较平缓 , 走向 NW, 倾向 S W ( 局部有变化 ), 倾角 5~ 10∀ , 节理裂隙发育, 倾向 SE ~ S W, 倾角一般较大 . 区内的含水层主要接受大气降水的补给 , 水量不大 , 采矿活动破坏了原有 的地下水循环系统, 造成地下水位下降. 煤矿开采引起的地表沉陷还导致了隧道上方山体裂缝的发育. 研 究区内的岩石组合在力学强度上具有层状分布的特征, 故根据研究区的岩石组合特征, 将其按工程地质特 性划分为砂岩岩组、 泥岩岩组、 灰岩岩组、 砂泥岩互层岩组和破碎岩组 ( 采空区堆积岩体 )等 5 个岩组类型.
, 并成为
三下 ! 采煤规程中推荐采用的采空区地面移动变形预计的主要方法 . 考虑到采空区稳
[ 4- 7]
定性是一个包含地质、采矿多种因素的系统问题, 近年来采用相似模拟实验、数值模拟研究采空区的覆岩 及地表变形取得了较好的效果 . 有学者认为 , 只要获得现场可靠的数据 , 有限差分法 ( FDM ) 就可
[ 8]
以准确地模拟和预测煤矿采空区沉陷 矿科研生产中得到了应用和推广
[ 9- 11]
. 正是由于 FDM 可以解决非线性、大变形的力学问题 , 故其在煤
.
山西阳泉市 307国道复线天子庙隧道位于阳泉煤业集团有限责任公司四矿界内, 地下煤层采空区为多 层重复采动 , 开采方法、采深、采厚、终采时间等各不相同, 地形地质条件复杂. 本文运用概率积分和 FLAC 数值模拟相结合对研究区进行了综合研究 .
收稿日期 : 2008- 05- 10 责任编辑 : 常 琛 基金项目 : 科技部科技型中小企业技术创新基金资助项目 ( 05C26213200587) 作者简介 : 汪吉林 ( 1969 ) , 男 , 安徽桐城人, 副教授 , 博士 . Te: l 0516- 83885766 , E - m ai: l w jl_cum t @ 163 com
( 1 中国矿业大学 资源与地球科学学院 , 江苏 徐州 西交科公路勘察设计院 阳泉分院 , 山西 阳泉 045006 ) 1 1 2
云 , 蔡光桃
3
2
221008 ; 2 中国矿业大学 岩土工程新技术发展 有限公司 , 江苏 徐州
221008 ;
3 山
摘
要 : 针对复杂地形地质条件的多煤层采空区, 将概率积分法与数值模拟相结合 , 对研究区地
( 1 S chool of R esources and Earth Science, Ch ina U niversi ty of M ining and Technology, X uzhou T echn ology D ev elopm en t Co L td. , China Un iv ersity of M ining and Techn ology, X uzhou of H ighw ay Investig ation and D esign, Yang quan 045006, Ch ina )
2 概率积分初步计算
概率积分法是基于随机介质理论的影响函数法之一 , 根据叠加原理, 半无限充分采动下的地表下沉值 W ( x ) 可以通过对影响函数 f ( x )积分求得, 即 W ( x ) = 变形的参量 . 波兰 J L itw in iszyn 教授给出的影响函数 f (x ) = W 0
3D
si m ulation can comb in e m any in flu ence factors in geo logy
and m in in g . 3D K ey w ord s : m ine goa; f stability; probability in tegra lm ethod ; nu m erical si m ulation; FLAC
3D
Stability evaluation ofm ine goaf w ith multi coal seam s and complex landfor m
WANG Ji lin , WU Sheng lin , D ING Chen jian , ZHANG Yun , CA I Guang tao
3D
si m u lation . A ccording to the fitting ti m e in f lu enc in g para m eter , the resid ua l va lu e o f ground dis
placem ent and defor m ation at the altitude o f 900 m w as pred ic ted . W ith the trend surface analysis comb in ed w ith com puter programm ing, the 3D m ode l of the geo log ic body hav ing m ulti strata and having broad and gent le fo ld s 3D w as constructed on FLAC p la tfo r m. The m echanical param eters of the geo log ic body w ere presented by rock m e chanical experi m ents and eng ineering experience at firs. t By consu lting th e va lu e o f ground subsidence calcu lated th rough the probab ility integ ra, l the param eters w ere m odified by tentative num erical si m u latio n . The m echan ica l param eters of the geo log ic body w ere confirm ed until the resu lts calcu lated in different w ays w ere coinc id enta.l F i nally , the vertica l disp lacem ent o f th e geolog ic body and the radia l stress and the tangen tial stress of the tu nne lw ere gain ed by nu m erical si m u lation of the whole geo log ic body . W hen ca lculating the g round subsidence o f m in e goa, f th e m ethod o f comb in ing probab ility integ ral w ith FLAC
第 4期
汪吉林等 : 复杂地貌多煤层采空区的稳定性评价
467
矿山开采沉陷是一个复杂的力学变化过程 , 采空区的地表移动变形及其工程地质稳定性受包括地质、 采矿在内的多种条件 的影 响 用
[ 2- 3] [ 1]
. 根 据随 机介 质理论 而提 出的 概率 积分法 在我 国采 矿行 业得 到广泛 应
表移动变形进行了定量计算和分析. 根据拟合的时间影响参数预测计算了海拔 900 m 水平的采空 3D 区残余地表移动变形值 . 应用趋势面分析结合计算机编程, 基于 FLAC 建立了多层状、 宽缓褶 皱的地质体三维模型 . 地质体的力学参数首先参照岩石力学试验和工程经验给出, 通过数值模拟 试算使之与概率积分初步计算结果相吻合 , 从而修正并最终确定 . 最后运用数值模拟得到研究区 的垂向位移 、隧道径向和切向应力等 . 将概率积分法与数值模拟相结合评价采空区的稳定性, 综 合了地质、 采矿等多方面的影响因素 . 关键词 : 采空区 ; 稳定性 ; 概率积分法; 数值模拟 ; FLAC 中图分类号 : TD325 4 文献标识码: A