本文摘要：本篇工程論文通過(guò)開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)，分析建筑物將受采動(dòng)影響的損害程度，對(duì)地面建筑物采取適當(dāng)保護(hù)加固措施，可以保證建筑物的安全使用;通過(guò)開(kāi)采措施的選擇，在開(kāi)采后地表不積水的前提下，減少地表變形對(duì)建筑物的影響，對(duì)已產(chǎn)生損壞的建筑物，采取適當(dāng)?shù)木S修技術(shù)
本篇工程論文通過(guò)開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)，分析建筑物將受采動(dòng)影響的損害程度，對(duì)地面建筑物采取適當(dāng)保護(hù)加固措施，可以保證建筑物的安全使用;通過(guò)開(kāi)采措施的選擇，在開(kāi)采后地表不積水的前提下，減少地表變形對(duì)建筑物的影響，對(duì)已產(chǎn)生損壞的建筑物，采取適當(dāng)?shù)木S修技術(shù)，可以保證建筑物的安全使用，從而實(shí)現(xiàn)不遷村安全采煤。
《煤炭學(xué)報(bào)》是中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)主辦的煤炭系統(tǒng)最高水平的綜合性學(xué)術(shù)刊物，現(xiàn)為雙月刊，112頁(yè)。主要刊載與煤炭科學(xué)技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)理論和重大工程研究的理論成果，包括煤田地質(zhì)學(xué)、礦山巖體力學(xué)、采礦工程、煤礦安全、環(huán)境保護(hù)、煤礦機(jī)電一體化、煤的加工與利用、煤炭經(jīng)濟(jì)研究等領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文。30多年來(lái)，為傳播煤炭科學(xué)技術(shù)起到了重要的作用。多年來(lái)，《煤炭學(xué)報(bào)》一直以“登一流文章，創(chuàng)一流期刊”為指導(dǎo)思想，培養(yǎng)了一支基礎(chǔ)理論知識(shí)扎實(shí)、專業(yè)水平高的穩(wěn)定的編輯隊(duì)伍，使《煤炭學(xué)報(bào)》質(zhì)量逐步提高。
摘要：目前，我國(guó)村莊建筑物下壓煤開(kāi)采問(wèn)題尤為突出，特殊開(kāi)采技術(shù)和建筑物保護(hù)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于村莊下采煤，受開(kāi)采影響而損壞建筑物，需進(jìn)行加固和維修處理后，才能保證建筑物安全使用。文章提出了對(duì)采煤沉陷區(qū)的受損建筑物的加固和維修措施。
關(guān)鍵詞：采煤沉陷;開(kāi)采技術(shù);建筑物;加固維修
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)村莊建筑物下壓煤高達(dá)87.6億噸，尤其是人口稠密，村莊集中的華東地區(qū)，占我國(guó)村莊下壓煤量的55%以上。村莊下壓煤不僅損失煤炭資源，而且還會(huì)浪費(fèi)已有的開(kāi)拓工程，造成生產(chǎn)接替緊張，原煤產(chǎn)量降低，礦井服務(wù)年限縮短等一系列問(wèn)題。因此，村莊壓煤?jiǎn)栴}表現(xiàn)的尤為突出，村莊搬遷固然能解放村莊下煤炭資源，但各個(gè)礦區(qū)都面臨村莊搬遷選址難、搬遷更難的局面。為此，既要有效地采出煤炭資源，同時(shí)又要保證開(kāi)采引起的地表移動(dòng)與變形不影響地面建筑物的安全使用，就需采用特殊開(kāi)采方法進(jìn)行采煤，并對(duì)因開(kāi)采而影響的地面建筑物給予保護(hù)和加固維修。本文針對(duì)采煤沉陷區(qū)受損的建筑物，提出加固和維修措施，在對(duì)建筑物采取適當(dāng)保護(hù)和維修措施后，保證建筑物安全使用的前提下，提高回采率，以實(shí)現(xiàn)不遷村采煤，提高礦井服務(wù)年限。
1 建筑物下采煤存在的問(wèn)題
1.1 高潛水位、密集型村莊下的壓煤正常開(kāi)采難
如地處江蘇北部的大屯礦區(qū)地表潛水位較高，一般為0.5～1.1m，開(kāi)采后地表下沉超過(guò) 0.5m地表就有積水，即使在非充分采動(dòng)條件下，也會(huì)造成地面村莊積水，甚至造成房屋開(kāi)裂倒塌，從而妨礙村民正常生活，甚至危及群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
1.2 遷村采煤難度大
通過(guò)搬遷村莊來(lái)解放儲(chǔ)量，遇到問(wèn)題是新村選址難，征地難、搬遷更難。大屯礦區(qū)土地資源少，村莊密集，村莊重復(fù)壓煤現(xiàn)象較為普遍，若異地遷至無(wú)煤區(qū)，新老村距離一般在3km以上，有的新址已不在原行政轄區(qū)內(nèi)，因不方便村民生產(chǎn)生活，而增加搬遷工作難度，致使一個(gè)村莊搬3～5年都無(wú)法搬遷結(jié)束。既而嚴(yán)重制約著礦井的開(kāi)拓布置，導(dǎo)致礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的失調(diào)。
1.3 村莊民房建筑質(zhì)量參差不齊
在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的區(qū)域，民房多為磚混平房，甚至是磚混樓房;而在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)展的區(qū)域，同一村莊內(nèi)土坯房、磚石或磚混平房至磚混平房至磚混樓房同時(shí)存在，這些差別增加了采動(dòng)保護(hù)技術(shù)的難度。
1.4 村莊下采煤引發(fā)的一系列后果
村莊下采煤不僅可能會(huì)損壞民房，而且使地面塌陷，甚至因積水，遷村又要占用新的耕地。這樣一方面涉及土地資源保護(hù)，另一方面農(nóng)民要求解決農(nóng)轉(zhuǎn)非和再就業(yè)，甚至還要解決異地居住的交通等問(wèn)題。總之，要解決由采煤、塌陷、征地和遷村而引起的一系列經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題。
2 建筑物的采前加固保護(hù)措施
進(jìn)行建筑物下采煤時(shí)，如果僅僅采取采礦措施還不能完全免除地表變形對(duì)建筑物的影響，或者當(dāng)采取采礦措施保護(hù)建筑物在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理，則須對(duì)建筑物采取結(jié)構(gòu)保護(hù)措施。其原則是使建筑物在地表變形作用下能維持正常使用，但允許產(chǎn)生容易修補(bǔ)的裂縫。即建筑物保護(hù)技術(shù)是對(duì)預(yù)計(jì)采動(dòng)區(qū)上已有的建筑物進(jìn)行加固處理。
2.1 沉陷預(yù)計(jì)
根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件和該礦通常采用的開(kāi)采與頂板管理方法等，了解并分析本礦或類似條件的礦井或采區(qū)的地表移動(dòng)資料，確定地表移動(dòng)的參數(shù)，進(jìn)行地表變形預(yù)計(jì)，以求得建筑物所在處地表的下沉、傾斜、曲率、水平移動(dòng)和水平變形值;再根據(jù)本礦或類似條件的礦井或采區(qū)，在地下開(kāi)采影響下，建筑物破壞與地表變形的關(guān)系，分析現(xiàn)有建筑物將受到采動(dòng)影響的變形與破壞的程度。
2.2 建筑物保護(hù)的基本原則
根據(jù)國(guó)家“三下”采煤規(guī)程對(duì)建筑物損壞等級(jí)的有關(guān)規(guī)定，對(duì)建筑物保護(hù)基本原則為：
(1)當(dāng)建筑物受到Ⅱ級(jí)地表變形影響時(shí)，可設(shè)置變形縫。
(2)當(dāng)建筑物受到Ⅲ級(jí)地表變形影響時(shí)，除設(shè)置變形縫外，還應(yīng)設(shè)置鋼拉桿，鋼筋混凝土圈梁等進(jìn)行加固。
(3)當(dāng)建筑物受到Ⅳ級(jí)地表變形影響，并對(duì)建筑物有特殊要求時(shí)，除采取上述措施外，還應(yīng)采取鋼筋混凝土錨固板加固基礎(chǔ)。
(4)設(shè)置地表緩沖溝，以減少地表壓縮變形對(duì)建筑物的影響。
(5)在對(duì)建筑物采取結(jié)構(gòu)保護(hù)措施以前，為保證加固效果，應(yīng)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)上原有缺陷進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)。
2.3 建筑物結(jié)構(gòu)加固方法
根據(jù)我國(guó)建筑物下采煤的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建筑物保護(hù)技術(shù)措施已得到較為廣泛地成功應(yīng)用。
2.3.1 設(shè)置變形縫 將形狀復(fù)雜、荷載不同的長(zhǎng)建筑物分割成長(zhǎng)度較小(約≤20m)、形狀規(guī)則、荷載一致的獨(dú)立單元體，并在各單元體之間設(shè)置變形縫。這種方法一方面提高了建筑物的抗變形能力，另一方面減輕了建筑物各獨(dú)立單元體所需承受的變形，保護(hù)了建筑物。
設(shè)置變形縫時(shí)，必須將基礎(chǔ)、墻壁、地面、樓板、屋面全部切開(kāi)，以使變形縫兩側(cè)的建筑物形成完全獨(dú)立的單體。變形縫宜設(shè)置在已有橫墻的一側(cè)，并在變形縫的另一側(cè)砌筑一道厚度不小于240mm的橫墻，以支撐被切斷的樓板和屋面板。新砌橫墻應(yīng)與原縱墻進(jìn)行咬茬砌筑，并可用φ6鋼筋拉結(jié)。
2.3.2 加設(shè)鋼拉桿、鋼箍或鋼筋混凝土圈梁 對(duì)磚石結(jié)構(gòu)為主體的民房，通過(guò)加設(shè)鋼拉桿、鋼箍或圈梁，一方面可以提高房屋的整體性和剛度，減小梁柱接頭相對(duì)滑動(dòng)和墻壁傾倒等破壞，另一方面，又可增強(qiáng)房屋的抗拉和抗剪能力。
檐口圈梁或鋼拉桿一般應(yīng)設(shè)于同一水平上，并以閉合的形式將墻壁箍住。鋼筋混凝土圈梁一般設(shè)于墻壁外側(cè)，并應(yīng)每隔3米左右用短鋼筋與墻體連接，以提高與墻體的共同作用效果。鋼筋混凝土圈梁截面以矩形為宜，一般高度為15～30cm，寬度為10～20cm。
鋼筋混凝土基礎(chǔ)圈梁主要承受基礎(chǔ)與土壤之間的摩擦力和粘著力，以及土壤作用于基礎(chǔ)側(cè)壁上的被動(dòng)土壓力。它一般設(shè)于基礎(chǔ)外側(cè)，以閉合形式設(shè)置在基礎(chǔ)最上一個(gè)臺(tái)階上，并應(yīng)用短鋼筋與基礎(chǔ)連接。圈梁的截面為矩形，一般梁高大于20cm，寬度大于15cm，保護(hù)層厚度為4cm。
2.3.3 設(shè)置緩沖溝 設(shè)置緩沖溝是減少地表壓縮變形對(duì)建筑物影響的簡(jiǎn)便而有效的措施，特別是壓縮變形較大時(shí)，效果更為顯著。緩沖溝應(yīng)設(shè)于建筑物外側(cè)，距建筑物的距離應(yīng)大于基礎(chǔ)深度，一般為1～2m。當(dāng)建筑物受到平行于建筑物軸向的地表單向壓縮變形影響時(shí)。應(yīng)沿垂直于地表變形方向設(shè)置。當(dāng)建筑物受到地表雙向或斜向壓縮變形影響時(shí)，應(yīng)沿建筑物的四周設(shè)置。緩沖溝底部應(yīng)比基礎(chǔ)底部深15～20cm，溝內(nèi)應(yīng)充填爐渣或其它可塑性物質(zhì)，并定期進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)壓實(shí)時(shí)必須更換充填物，以保證緩沖溝的作用。
2.3.4 對(duì)房屋易損壞的薄弱環(huán)節(jié)局部加固 梁端處增大支撐柱的面積或增設(shè)支撐柱，以防止在承重梁和支撐柱之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，壓壞支撐柱或使梁脫落;墻壁勾縫、噴漿或增設(shè)壁柱，以防止墻壁傾倒或開(kāi)裂;在門(mén)窗處設(shè)置鋼筋混凝土閉合框架或堵砌一部分門(mén)窗空間，減小門(mén)窗的跨度。
3 受損建筑物采后維修技術(shù)
對(duì)于受采動(dòng)影響而損壞的建筑物，根據(jù)實(shí)際受損程度，依據(jù)“三下”采煤規(guī)程有關(guān)規(guī)定,可采取下列措施：
(1)對(duì)于自然間損害級(jí)別符合Ⅰ級(jí)損害標(biāo)準(zhǔn)的房屋，鑒于磚墻的單條裂縫最大不超過(guò)4mm的實(shí)際情況，宜采取簡(jiǎn)單維修：用100號(hào)水泥砂漿沿裂縫抹平，或在墻體裂縫內(nèi)灌注水泥漿。
(2)對(duì)于自然間損害級(jí)別符合Ⅱ級(jí)損害標(biāo)準(zhǔn)的房屋，單條裂縫寬度小于15mm，采用墻體雙面單向筋錨固。即在裂縫處，除去墻體兩面粉刷層，沿墻體裂縫剔掉相應(yīng)磚縫砂漿，水平方向裂縫兩邊各長(zhǎng)500mm，縱向50mm;將“U”形φ4鋼筋嵌入縫內(nèi)，在墻體裂縫和剔除縫內(nèi)嵌填100號(hào)水泥砂漿，并澆水養(yǎng)護(hù)。墻體兩面不可在同一磚縫內(nèi)嵌鋼筋，每面墻體的水平鋼筋垂直距離不大于180(一般3皮磚設(shè)置一道)，嵌填砂漿前應(yīng)將磚縫充分濕潤(rùn)。
(3)對(duì)于自然間損害級(jí)別符合Ⅲ級(jí)損害標(biāo)準(zhǔn)的房屋，單條裂縫寬度小于30mm，采用墻體雙面雙向筋錨固。即在裂縫處，除去墻體粉刷層，將墻體表面鑿毛并清理干凈;沿裂縫兩側(cè)剔去10～15mm，形成“八”字槽，在裂縫內(nèi)灌注100號(hào)水泥砂漿，表面做成毛面;在裂縫兩側(cè)50cm的范圍內(nèi)，電鉆打穿磚墻，形成植筋孔，孔距400×400mm，孔位盡可能通過(guò)灰縫，然后植入φ4拉結(jié)鋼筋，鋼筋兩端伸出墻外30mm;以拉結(jié)鋼筋為架立筋，墻體兩側(cè)設(shè)置 φ4@200鋼筋網(wǎng)片，拉結(jié)鋼筋做成“∽”型固定鋼筋網(wǎng)片;錨固部分的墻面充分澆水濕潤(rùn)后，抹30厚100號(hào)水泥砂漿。
(4)鋼筋混凝土梁、柱的裂縫處理。如鋼筋混凝土梁、柱受損尚未形成貫通裂縫，在未貫通的裂縫內(nèi)灌注建筑灌縫膠，采用的灌縫膠型號(hào)及膠座、膠嘴、注膠器等配套工具數(shù)量，根據(jù)具體的受損對(duì)象實(shí)例確定：如鋼筋混凝土梁、柱已形成貫通裂縫，對(duì)斷裂的梁進(jìn)行鋼筋搭接或局部加大截面。
(5)部分拆除重建。在一棟房屋中，個(gè)別自然間受損達(dá)到Ⅳ級(jí)損壞標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行部分拆除重建：將受損達(dá)Ⅳ級(jí)程度的1間或2間拆除，在原址新建，其他部分按維修治理。在原址新建：新建部分與未拆除部分連為一體，新建部分在結(jié)構(gòu)上(梁、柱、墻體等)應(yīng)與未拆除部分的主要結(jié)構(gòu)連為一體，并且新建部分的整體剛度應(yīng)與未拆除部分相協(xié)調(diào)。
(6)對(duì)于受損房屋的維修工作，應(yīng)避開(kāi)在地表移動(dòng)與變形的活躍期。
4 受損建筑物加固維修實(shí)例
大屯礦區(qū)某礦東輔采區(qū)2個(gè)工作面上分層開(kāi)采，造成地面卞莊村80余戶民房受損，實(shí)地調(diào)查，該村民房大多為磚混結(jié)構(gòu)平房，一般為五間或四間跨度，進(jìn)深7.5m;民房受損程度根據(jù)“三下”采煤規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，劃分為Ⅰ～Ⅳ級(jí)4個(gè)損壞等級(jí)，按受損房屋的自然間共計(jì)損壞房屋4280m2，其中Ⅰ級(jí)損壞 2340m2;Ⅱ級(jí)損壞720m2，Ⅲ級(jí)損壞350m2，Ⅳ級(jí)損壞870m2。采用上述維修技術(shù)，對(duì)不同損壞等級(jí)的房屋采取相應(yīng)的維修加固措施，對(duì)受損房屋進(jìn)行加固維修后，雖經(jīng)后來(lái)采區(qū)下分層開(kāi)采，但加固后的房屋均能滿足安全居住和使用功能要求，目前地表移動(dòng)與變形已穩(wěn)定，加固后的房屋使用狀況良好。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///jzlw/9126.html
