[發(fā)明專利]礦區(qū)新建建筑物引起的地表殘余移動(dòng)變形預(yù)測(cè)及防治方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410513219.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104408277B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱廣軼;王曉初;楊廣寧;徐征慧;馬亞麗;劉曉群;郭影;霍寶榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;E21F15/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 戚羽

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬煤礦開(kāi)采沉陷領(lǐng)域，涉及煤礦老采區(qū)上方新建建筑物引起的地表殘余移動(dòng)變形預(yù)測(cè)及防治方法。

背景技術(shù)

煤礦開(kāi)采引起大范圍地表沉陷，造成人員傷亡、城鎮(zhèn)建筑物、生命線系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境破壞，威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全。2000年煤炭工業(yè)出版社出版的《建筑物、水體、鐵路、及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》規(guī)定：地表移動(dòng)從下沉10毫米開(kāi)始，到連續(xù)6個(gè)月下沉不超過(guò)30毫米時(shí)結(jié)束，地表移動(dòng)延續(xù)時(shí)間T＝2.5H₀，其中，T的單位：天，一般為3～5年的天數(shù)；H₀為平均開(kāi)采深度，單位：米。但是，國(guó)外觀測(cè)資料表明，此時(shí)的采空區(qū)并沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定程度，在老采區(qū)上方新建建筑物等外來(lái)因素影響下，地表將繼續(xù)產(chǎn)生殘余移動(dòng)變形，可造成新建建筑物損害，甚至引起地表突發(fā)性塌陷。R.E.Gray和R.W.Pruern在研究匹茲堡煤層開(kāi)采沉陷問(wèn)題時(shí)指出，老采空區(qū)房柱式開(kāi)采的下沉可能在開(kāi)采后50年或更長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生。地表殘余移動(dòng)變形對(duì)建筑物的影響已成為地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問(wèn)題。

本發(fā)明提供者朱廣軼在《遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)》自然科學(xué)版2009年第5期發(fā)表的“論淺部開(kāi)采條件下城區(qū)土地開(kāi)發(fā)”論文提出了地表殘余移動(dòng)變形發(fā)生的判據(jù)：按地基附加應(yīng)力σ_z與地基自重應(yīng)力σ_c的關(guān)系K_cP₀＝0.1×(r₁h₁+r₂h₂+…+r_nh_n)計(jì)算有效深度Z。式中，P₀為作用于基礎(chǔ)底面平均附加壓力，r_i為地基第i巖層的容重，h_i為地基第i巖層的厚度，Kc為均布矩形荷載角點(diǎn)下豎向附加應(yīng)力系數(shù)，與有效深度Z有關(guān)。然后，通過(guò)采煤臨界深度公式H_LJ＝Z+H_li+H_b計(jì)算出H_LJ，如果滿足判據(jù)H_LJ>H₀，才會(huì)出現(xiàn)地表殘余移動(dòng)變形。在公式H_LJ＝Z+H_li+H_b中，H_LJ為采煤臨界深度；H_li為礦區(qū)導(dǎo)水裂縫帶的最大高度；H_b為不可沖填帶高度，H_b＝0.16H₀。

判據(jù)H_LJ>H₀，將會(huì)出現(xiàn)地表殘余移動(dòng)變形時(shí)，地表殘余移動(dòng)變形值大小的預(yù)測(cè)方法是地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問(wèn)題。然而，目前，規(guī)程沒(méi)有地表殘余移動(dòng)變形的定義和地表殘余移動(dòng)變形的預(yù)測(cè)方法；一些文獻(xiàn)僅僅對(duì)地表殘余下沉W_c(x)進(jìn)行過(guò)探討，但前人仍存在W_c(x)表達(dá)式因參數(shù)太少而難于準(zhǔn)確表達(dá)覆巖地質(zhì)采礦因素的復(fù)雜效應(yīng)、因出現(xiàn)了新參數(shù)而難于推廣等問(wèn)題；特別是前人沒(méi)有應(yīng)用我國(guó)現(xiàn)有巖移參數(shù)進(jìn)行地表殘余傾斜變形i_c(x)、地表殘余曲率變形K_c(x)、地表殘余水平移動(dòng)U_c(x)、地表殘余水平變形ε_c(x)的全面研究，因?yàn)闆](méi)有i_c(x)、ε_c(x)、K_c(x)，而無(wú)法按規(guī)程評(píng)定老采區(qū)地表新建建筑物損壞等級(jí)，也就無(wú)法根據(jù)老采區(qū)地表新建建筑物損壞等級(jí)去采取相應(yīng)的災(zāi)害防治措施。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種礦區(qū)新建建筑物引起的地表殘余移動(dòng)變形預(yù)測(cè)及防治方法，該地表殘余移動(dòng)變形預(yù)測(cè)方法基于我國(guó)現(xiàn)有的巖移參數(shù)：下沉系數(shù)q、水平移動(dòng)系數(shù)b、主要影響角正切tanβ、最大下沉角θ、拐點(diǎn)偏距S₁、S₂、S₃、S₄多個(gè)巖移參數(shù)去精確地預(yù)測(cè)地表殘余下沉、地表殘余傾斜變形、地表殘余曲率變形、地表殘余水平移動(dòng)、地表殘余水平變形；由此才能評(píng)價(jià)老采區(qū)地表新建建筑物損壞等級(jí)、采取防治地表殘余移動(dòng)變形的對(duì)應(yīng)措施。