采空区地基稳定性评价报告

精品文档

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

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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。16

上

煤层厚0.99m，17煤层厚1.01m，16

上

和17

煤层为主采煤层，全区可采，18

上

层煤为局部可采煤层。

石炭系本溪群，一般厚49.67m，本组为浅海及过渡相沉积。

奥陶系中、下统，厚450～750m。

图2-1为唐1钻孔柱状图，该钻孔位于拟建区域内，第四系厚18m，其下有细

砂岩、粘土岩、细、粗、粉砂岩及石灰岩等组成，煤16

下

层深139.58m，煤17层深144.39m，整个煤层上覆岩层岩性属中硬型。

位于拟建区域南部的唐2钻孔（图2-2），第四系厚20.3m，煤16

上

深109.64m，煤17深125.54m。

2、构造

xx井田位于x州向斜的南翼浅部东端，地层走向近东西、向北倾斜的单斜构造，倾角3°～9°，平均6°。在峄山断层和一号井东断层之间地堑区以及一号井东断层西侧，局部倾角达20°。井田西部为浅状起伏和宽缓褶曲，地层产状平缓。在东

部峄山支二断层和一号井东断层之间地堑区及一号井东断层西侧400～800m 范围内属褶曲发育区。

本井田内断层分二组：一是北东东向的逆断层组；二是近南北的正断层组。逆断层组主要分布发育在南部和西部边缘，位于拟建区域南侧的xx 断层是该区域唯一大断层，为逆断层，走向北60°～75°东，倾向NW ，倾角30°～45°，落差30～50m ，延展长度达4000m 。

拟建区域除xx 断层外没其它大型构造，条件简单。

3、开采情况

本区域仅开采了16上煤层和17煤层，16上煤层平均厚0.99m ，结构简单；17煤层平均厚1.01m ，结构简单；16上煤层距17煤层13.25m 。

图2-3、2-4分别为拟建区域16上、17煤层开采情况平面图，大部分为1968～1973年左右开采的，附近区域最早也有1959年开采的，最晚也有1990年开采的。采用走向长壁开采方式，全陷法管理顶板。拟建区域范围内最小采深105m （位于场地南部），最大采深160m （位于场地北部）。

1 如图3-1的“移动稳定”后，实际上地表还有少量残余下沉量，这个残余下沉量将持续相当长一段时间，与开采深度、覆岩性质、顶板管理方法等有关。在老采空区上方新建

建（构）筑物时，应根据开采结束时间，估计残余下沉的影响。

2、地表移动与变形对建（构）筑物的影响

地下开采引起的地表移动和变形，对座落在影响范围内的建（构）筑物将产生影响，这种影响一般是由地表通过建（构）筑物的基础传到建（构）筑物上部结构的。在不同的地表变形及大小作用下，对建（构）筑物将产生不同的影响效果。

（1）地表下沉和水平移动对建（构）筑物的影响

地表大面积、平缓、均匀的下沉和水平移动，一般对建（构）筑物影响很小，不致引起建（构）筑物破坏，故不作为衡量建（构）筑物破坏的指标。如建（构）筑物位于盆地的平底部分，最终将呈现出整体移动，建（构）筑物各部件不产生附加应力，仍可保持原来的形态。但当下沉值很大时，有时也会带来严重的后果，特别是在地下水位很高的情况下，地表沉陷后盆地积水，使建（构）筑物淹没在水中，即使其不受损害也无法使用。非均匀的下沉和水平移动，对工农业和交通线路等有不利影响。

(2)地表倾斜对建（构）筑物的影响

移动盆地内非均匀下沉引起的地表倾斜，会使位于其范围内的建（构）筑物歪斜，特别是对底面积很小而高度很大的建（构）筑物，如水塔、烟囱、高压线铁塔等，影响较严重。

倾斜会使公路、铁路、管道、地面上下水系统等的坡度遭到破坏，从而影响它们的正常工作状态。倾斜变形还使设备偏斜，磨损加大或不能正常运转。

(3)地表曲率变形对建（构）筑物的影响

曲率变形表示地表倾斜的变化程度。建（构）筑物位于正曲率(地表上凸)和负曲率(地表下凹)的不同部位，其受力状态和破坏特征也不相同。前者是建（构）筑物中间受力大，两端受力小，甚至处于悬空状态，产生破坏时，其裂缝形状为倒八字，后者是中间部位受力小，两端处于支撑状态，其破坏特征为正八字形裂缝。

曲率变形引起的建（构）筑物上附加应力的大小，与地表曲率半径、土壤物理力学性质和建（构）筑物特征有关。一般是随曲率半径的增大，作用在建（构）筑物上的附加应力减小；随建（构）筑物长度的增大、底面积增大，建（构）筑物产生的破坏也加大。