采煤沉陷区煤矸石回填地基建工业厂房技术研究
Study on the Technique of Industrial Factory Building on the Gangue of Ground in the Coal Mining Subsidence Area
煤炭开采造成的地质环境损害非常严重,主要表现为:农田沉陷撂荒、村庄农舍变形开裂、遗弃矸石山占地污染、地下水循环系统遭到破坏.加之,近年来,随着国民经济飞速发展,急需大量的建设用地,导致人与地、人与环境的矛盾十分突出.为此,本文以国土资源部项目-港口矿区闭坑矿山地质环境综合治理工程为背景,探索了稳定采煤沉陷区煤矸石回填地基建大型工业厂房技术与方法,实现了沉陷区撂荒土地向工业建设用地的转变、煤矸石由工业废弃物向资源化综合利用的转变,取得了显著的经济效益、环境效益和社会效益,具有重要的推广应用价值.主要研究内容如下:(1)通过理论分析和大型物理模型试验,揭示了丘陵山区闭坑矿山地表移动变形的特点和力学机理;基于现行矿山开采沉陷与控制理论体系,提出了闭坑矿区地表移动变形参数预计和计算新方法,实现了采煤沉陷区治理设计方法与特殊地形开采沉陷与控制设计相衔接,各项取值有据可依,方便实用,为煤矸石回填采煤沉陷区用于建筑地基和工业厂房位置的选择提供了科学依据.(2)应用大型有限元软件ANSYS分别对煤矸石和黏性土分层回填地基与黏性土回填地基在自重、均布荷载和集中荷载作用下进行数值分析,分析与比较两种地基在最大沉降值、最大水平位移值、内部最大垂直应力以及最大水平应力等方面的差异,结果表明:在抗沉降、抗水平变形、抗拉抗压等工程性能方面,煤矸石和黏性土分层回填地基均优于黏性土回填地基.(3)根据理论分析、实验室实验和工程实践,对回填地基煤矸石材料的物理、化学性质以及力学性能进行了分析,研究并探讨了采煤沉陷区内煤矸石和黏性土分层回填地基的工程地质特性和回填施工工艺,揭示了煤矸石回填地基压实、渗透、水稳、承载、变形与强度特性,提出了煤矸石回填地基的质量控制标准、工艺流程、碾压方式、强夯加固参数,通过量纲分析推导出夯击能在回填地基中传播规律的经验公式,形成了一套具有鲜明特色的采煤沉陷区煤矸石回填地基加固处理技术与稳沉采煤沉陷区建设工业园区的方法,扩大了煤矸石的回收应用范围,提高了采煤沉陷区生态环境治理技术水平,实现了闭坑矿山可持续发展.
- 作者：
- 高全宁
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 宣以琼
- 中图分类号：
- TU449
- 关键词：
- 采煤沉陷区；煤矸石回填地基；ANSYS模拟；工业厂房；强夯法
- coal mining subsidence zones；groundwork with coal gauge；ANSYS simulation；industrial plant；dynamic compaction