地面破坏程度分级

发布网友 发布时间：2022-04-22 06:44

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热心网友 时间：2022-06-16 18:44

地面沉降、塌陷的危害是有一定时限的，危害期从非充分采动开始直到充分采动末期，变形最明显、危害最严重的是两者的过渡期。无论是对工程基础的稳定性，还是建筑物结构的破坏，影响最大的有两种情况:一是水平和垂直位移兼有的地面开裂拉张;二是以垂直位移为主的不均匀沉降。前者通常是后者发展到一定程度时出现的结果。

由3.3.2可知，当红旗矿区二₁煤全部回采结束时，地面破坏程度可归纳为四个等级。

第Ⅰ等级地区，覆岩的弯曲带较薄，甚至缺失，断裂带中的裂隙几乎均通达地表，可引起地表开裂、错动位移和强烈的沉降，从而造成农田破碎、房屋开裂倒塌、公路错动变形、管道破坏以及小型崩塌、滑坡的出现。所以，第Ⅰ等级所在地为地质灾害的重灾区。总体上说，灾害持续的时间与非充分采动条件持续的时间有关。回采推进的速度越快，进入充分采动状态来地越早，危害期就越短;反之亦然。

第Ⅱ等级区，覆岩变形的弯曲带有一定厚度，一般来说，断裂带中的裂隙部分穿透弯曲带达到地表，即使在非充分采动变形最强烈的时期，也是如此。出现在该区的地裂缝主要是受地表临空面的控制，弯曲带变形应力释放而引起的浅表岩土体的破坏。尽管地表开裂、错动位移和沉降也较明显，但破坏程度较第Ⅰ等级区要轻，危害性也小一些。一般表现为建筑物的开裂、小幅度错动和明显的沉降，对窑洞、农村土筑平房和简易砖木结构房屋有较大破坏性。

第Ⅲ等级区，覆岩变形的弯曲带厚度较大(超过75m)，由于总下沉值较小，弯曲带的曲率较小，差异沉降变形小，地表一般少见裂缝，只是在微地形起伏较大的地方，可见地裂缝，地面以相对均匀的沉降为主，危害性轻微。

第Ⅳ等级区，分布在采深大，采厚较小的地段，覆岩变形的弯曲带厚度超过150m，充分采动范围较大时，差异沉降不明显，一般表现为大面积的均匀缓慢下沉，对地表建筑物一般影响轻微，可以不采取防范措施。

地面变形的方式和强度是风险评价的主要依据。充分采动条件下，采空区中心与边缘部分的变形特征不完全相同，可大致分为中间区、内边缘区、外边缘区三个地带(图3.15)。

图3.15 水平煤层充分采动地面变形特征图

中间区位于采空区中心的上方，地面下沉值最大。3.3.1计算的充分采动条件下的地面下沉值就是针对于这个区域。

内边缘区位于中间区和回采边界所夹的采空区范围内，其宽度L与充分采动角ψ和采深有关。宽度的计算可采用下式:

煤矿山地质环境问题一体化治理研究

式中，当i=1时，为沿煤层倾向下山的内边缘宽度L₁和充分采动角ψ₁;当i=2时，为沿倾向上山方向的内边缘宽度L₂和对应的充分采动角ψ₂;当i=3时，为沿走向方向的内边缘宽度L₃和对应的充分采动角ψ₃。内边缘区地面下沉尚均匀，但各地点下沉值不等，地面向中间区倾斜，最大地面下沉值小于中间区，地表发育大量裂缝。

外边缘区位于采空区边界线以外的一定范围内，相当于采空区对未采区的一个影响带。其地表发育宽度与采深和移动角有关，计算方法与式(3.7)相似，只是将ψ_i值分别改为δ₀、γ₀和β₀，外边缘区地面下沉不均匀，地面向中间区倾斜，地表会出现大量裂缝。

需要强调，上述的变形特征是一种静态的情况，即采空区不再扩大，覆岩和地面变形均达到稳定前其一瞬间特征的描述。对于采空区不断扩展连续回采的矿区来说，中间区的范围将不断扩大，其中的任一地点都遍历了从外边缘区到内边缘区直至成为中间区的变化过程，最终的变形结果是三个带特征的叠加综合，而不能简单认为目前所有的中间区都是无裂缝的均匀下沉区。从这个角度来看，图3.15的价值在于，它为我们分析采空区各点地面变形的时间特征提供了重要线索。