建筑物下采煤理论与实践

1 建筑物下采煤技术研究现状

1．1 建筑物下采煤的保护措施

1．2 采动区建筑物损坏等级评定标准

1．3 采动区建筑物地基、基础和结构协同作用问题

2 地表移动变形规律研究

2．1 岩体移动和破坏的基本概念

2．2 地表移动变形的一般规律

2．3 综放开采地表移动变形规律研究

2．4 条带开采地表沉陷规律研究

2．5 房式开采地表沉陷规律试验研究

3 采动区建筑物移动变形特性研究

3．1 采动区建筑物与地表移动变形之间关系分析

3．2 建筑物移动变形与地表移动变形关系实测研究

3．3 开采对建筑物动态影响的相似材料模拟试验

3，4 开采引起的建筑物附加应力数值模拟研究

4 采动区建筑物破坏规律实测研究

4．1 地表移动变形对建筑物的影响

4．2 采动区建筑物破坏规律实测研究

4．3 采动区建筑物破坏评定标准

4．4 房屋裂缝角

5 采动区建筑物地基、基础和结构协同作用力学模型

5．1 采动区建筑物地基、基础和结构协同作用力学模型

5．2 应用程序开发

5．3 计算示例研究

5．4 采动区建筑物附加应力变化规律研究

6 基于地基、基础和结构协同作用的建筑物保护措施

6．1 目前采动区建筑物保护措施合理性分析

6．2 采动区建筑物保护措施的改进

6．3 工程实例应用研究

7 神经网络在建筑物下采煤中的应用

7．1 神经网络理论概述

7．2 概率积分法预计参数求取的神经网络模型

7．3 神经网络在采动区建筑物损害判别中的应用

7．4 神经网络在条带开采中的应用

8 矿区开采损害技术鉴定方法

8．1 开采损害房屋定级和赔偿标准

8．2 开采损害技术鉴定方法

8．3 房屋损害的非采矿原因分析

8．4 土地塌陷鉴定方法

9 特殊建(构)筑物下采煤研究

9．1 铁路桥下全柱开采研究

9．2 堤坝下采煤研究

9．3 公路下采煤技术简介

9．4 老采空区上方建筑物地基稳定性分析实例

10 部分矿区建筑物下采煤实例

10．1 建筑物下条带开采研究实例

10．2 村庄附近工作面开采方案优化研究实例

参考文献

《建筑物下采煤理论与实践》由谭志祥、邓喀中所著，本书对煤矿生产中常见的建筑物下采煤问题进行了系统研究。首先介绍了国内外建筑物下采煤的研究现状、开采沉陷的一般规律，结合科研成果分析总结了综放开采、条带开采、房式开采等引起的地表移动变形规律；在实测资料、相似材料模拟、数值模拟等的基础上，对采动区建筑物移动变形特性和破坏规律进行了全面研究，给出了采动区建筑物损害评定方法，创建了采动区建筑物地基、基础和结构协同作用的力学模型，分析了采动区建筑物附加地基反力、弯矩、剪力、水平应力等的变化规律，在此基础上提出了基于采动区建筑物地基、基础和结构协同作用的建筑物保护措施，并将非线性学科中的人工神经网络理论应用到建筑物下采煤学科。此外，本书还对煤矿开采损害技术鉴定方法进行了研究。后，给出了一些建(构)筑物下采煤的工程实例。

《建筑物下采煤理论与实践》可作为测绘、采矿、建筑等专业研究生的教学参考书。也可供从事开采损害和防护研究的科研人员及矿山企业的工程技术人员参考。

(1)建筑物下采煤必须具备的基本条件。建筑物下采煤对建筑物必须产生一定的影响。建筑物受开采影响的破坏程度，取决于水平变形值的大小和建筑物本身抵抗变形的能力。因此，进行建筑物下采煤时，必须按开采设计并利用地表移动和变形参数资料进行地表移动和变形预计，掌握地面建筑物的现状，预计可能遭到的破坏程度。

(2)建筑物下采煤可采取的技术措施。

①在密集建筑群或重要建筑物下开采，并难以在采前对建筑物采取加固措施时，可采用长T作面或多个工作面联合开采的全柱式开采方法或合理布置工作位置、开采边界，使建筑物位于下沉盆地中央部位，减小开采边界附近地表变形。

②高敏感建筑物下开采时，可采用条带开采或水砂充填、矸石充填等方法管理顶板。应遵守下列规则：A．任一条带煤柱应有足够的强度和稳定性，足以支撑下覆岩层的载荷；B．采出条带宽度应限制在不使地表出现波浪形下沉盆地；C．当开采近距离煤层群或厚煤层分层时，各层的保留条带煤柱应上下对齐，尽可能不在条带煤柱中穿切巷道；D．对坚硬的直接顶板不易冒落时，应采取强制放顶，使条带煤柱处于三向应力状态；E．近距离煤层或厚煤层分层开采，采用充填法管理顶板时，应采用上行开采顺序。

③在特别重要的建筑物下采煤时，可采取限制煤层或分层采高的措施，或减少开采煤层或分层层数等方法。在建筑物下采煤时，在回采区应尽可能干净回采，必须残留煤柱时，煤柱的宽度应尽可能小。

(1)铁路下采煤必须具备的基本条件。铁路下采煤的原则是：不影响列车的安全运行和采煤的安全进行。因此，在各项指标符合“有关规定的采深与分层单层或分层的采厚、铁路等级”的要求，或本矿有成功的经验和可能的数据时，方允许在铁路下采用全面陷落法进行采煤或试采。但冒落带的高度必须小于基岩厚度，开采倾斜煤层时，如果铁路横过煤层露头或附近应采取相应措施，保证地表不出现下沉。

(2)铁路下采煤在地面应采取的安全措施。

①成立维修队伍，专门负责这一区段线路的维修工作。准备充足的维修材料，尤其是道碴和轨枕。

②按地表移动和变形预计结果加宽路基，以便及时填下沉路基，保持其稳定性。采前，要加强线路上部建筑，使线路状况符合《铁路工务规则》的要求，并在预计移动较大区段增设防爬器、轨距拉杆或轨撑。

③开采后，加强对线路的巡视和移动观测，及时采取顺坡、起道、拨道、调整轨距和轨缝等措施，消除线路局部失格处所，使线路状态均能达到《铁路工务规则》的要求。

④当线路下沉速度较快一次起道量较大时，应按铁路部门的规定，设置减速或停车信号保护。

⑤地表移动稳定后，应按铁路部门的规定对线路最后进行一次纵、横断面整治。 2100433B

(1)水体下采煤的条件要求。水体下采煤的条件要求是：开采后受影响的采区和矿井涌水量不超过其排水能力，不影响正常生产。因此，当开采煤层上覆水体时，必须留设安全煤岩柱，确定允许的开采上限标高。安全煤岩柱应按煤层上覆水体的类型不同，按下述要求留设。

①当开采煤层上方地表直接为湖泊、江河等水体，不允许导水裂缝带波及水体，必须留设防水安全煤岩柱。

②当开采煤层上方地表为松散弱含水层或是已疏降的松散强含水层时，允许导水裂带波及这类水体，但不允许冒落带接近它。这时，可留设防砂安全煤岩柱。其高度应大于或等于冒落带高度加上保护层厚度。

③开采煤层上方地表为松散弱含水层或是疏干的松散含水层，当允许冒落带接近松散层底部时，可留设防塌煤岩柱，其高度应近似等于冒落带高度。

(2)水体下采煤的主要开采技术。

①当开采倾角小于55。并只留设了防砂安全煤岩柱(或防塌煤岩柱)的厚煤层时，应采用倾斜分层长壁式采煤方法，并尽可能减少第一、二分层的采高，增加分层之间开采的间歇时间。

②当开采倾角为55。～90。的煤层时，应采用分小阶段间歇回采措施，同时加大回采工作面的走向长度。第～、二小阶段的垂高一般应不大于20m。回采时严禁超限开采。如煤层顶底板岩层坚硬不易冒落时，宜采取强制分段切断顶底板的措施，以防抽冒、切冒。

③在地表面水体、石灰岩岩溶水体或强含水层下采煤时，应在开采水平、采区之间留设隔离煤柱或建立可靠的防水闸门(墙)，适当地加大排水能力和容量。

④在水体下采煤时，应对受水威胁的工作面和采空区的水情加强监测，对水量、水质和水位动态等进行系统观测及时分析；对采区周围井巷、采空区及地表的积水区范围和可能发生的突水通道作出预计，采取相应的措施，正确选择安全避灾路线。

⑤在采空区积水和基岩含水层下采煤，或可能遇到充水断层破碎带时，应采用巷道、钻孔或巷道与孔结合的方法先探放、疏降水后开采。