[发明专利]矿区新建建筑物引起的地表残余移动变形预测及防治方法

说明书

所属技术领域

本发明属煤矿开采沉陷领域，涉及煤矿老采区上方新建建筑物引起的地表残余移动变形预测及防治方法。

背景技术

煤矿开采引起大范围地表沉陷，造成人员伤亡、城镇建筑物、生命线系统和生态环境破坏，威胁人民生命财产安全。2000年煤炭工业出版社出版的《建筑物、水体、铁路、及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定：地表移动从下沉10毫米开始，到连续6个月下沉不超过30毫米时结束，地表移动延续时间T＝2.5H₀，其中，T的单位：天，一般为3～5年的天数；H₀为平均开采深度，单位：米。但是，国外观测资料表明，此时的采空区并没有达到稳定程度，在老采区上方新建建筑物等外来因素影响下，地表将继续产生残余移动变形，可造成新建建筑物损害，甚至引起地表突发性塌陷。R.E.Gray和R.W.Pruern在研究匹兹堡煤层开采沉陷问题时指出，老采空区房柱式开采的下沉可能在开采后50年或更长时间后发生。地表残余移动变形对建筑物的影响已成为地基稳定性评价的关键问题。

本发明提供者朱广轶在《辽宁工程技术大学学报》自然科学版2009年第5期发表的“论浅部开采条件下城区土地开发”论文提出了地表残余移动变形发生的判据：按地基附加应力σ_z与地基自重应力σ_c的关系K_cP₀＝0.1×(r₁h₁+r₂h₂+…+r_nh_n)计算有效深度Z。式中，P₀为作用于基础底面平均附加压力，r_i为地基第i岩层的容重，h_i为地基第i岩层的厚度，Kc为均布矩形荷载角点下竖向附加应力系数，与有效深度Z有关。然后，通过采煤临界深度公式H_LJ＝Z+H_li+H_b计算出H_LJ，如果满足判据H_LJ>H₀，才会出现地表残余移动变形。在公式H_LJ＝Z+H_li+H_b中，H_LJ为采煤临界深度；H_li为矿区导水裂缝带的最大高度；H_b为不可冲填带高度，H_b＝0.16H₀。

判据H_LJ>H₀，将会出现地表残余移动变形时，地表残余移动变形值大小的预测方法是地基稳定性评价的关键问题。然而，目前，规程没有地表残余移动变形的定义和地表残余移动变形的预测方法；一些文献仅仅对地表残余下沉W_c(x)进行过探讨，但前人仍存在W_c(x)表达式因参数太少而难于准确表达覆岩地质采矿因素的复杂效应、因出现了新参数而难于推广等问题；特别是前人没有应用我国现有岩移参数进行地表残余倾斜变形i_c(x)、地表残余曲率变形K_c(x)、地表残余水平移动U_c(x)、地表残余水平变形ε_c(x)的全面研究，因为没有i_c(x)、ε_c(x)、K_c(x)，而无法按规程评定老采区地表新建建筑物损坏等级，也就无法根据老采区地表新建建筑物损坏等级去采取相应的灾害防治措施。

发明内容

本发明目的是提供一种矿区新建建筑物引起的地表残余移动变形预测及防治方法，该地表残余移动变形预测方法基于我国现有的岩移参数：下沉系数q、水平移动系数b、主要影响角正切tanβ、最大下沉角θ、拐点偏距S₁、S₂、S₃、S₄多个岩移参数去精确地预测地表残余下沉、地表残余倾斜变形、地表残余曲率变形、地表残余水平移动、地表残余水平变形；由此才能评价老采区地表新建建筑物损坏等级、采取防治地表残余移动变形的对应措施。