采煤沉陷区矸石地基建工业园区可行性研究
Feasibility Study on Piles of Mining Subsidence area to Infrastructure Industrial Park
我国的煤炭开采,给人居环境带来了越来越严重的负面影响.主要体现在以下几个方面:大量良田撂荒、地表沉陷致使地下水位上升、遗弃煤矸石堆积占地、煤矸石经风吹雨淋致使风化而对周围环境产生污染、村民房屋由于地表沉陷而发生变形甚至开裂等.近年来,随着国家提倡的可持续发展战略的大力实施以及国民经济的突飞猛进发展,人多、地少矛盾变得尤为突出.因此,对采煤沉陷区进行综合治理,使其被重新利用,成为亟待解决的重要难题之一.本文依据宁国市港口矿区闭坑矿山地质环境综合治理工程实践,在前人探究了煤矸石回填地基上建大型工业厂房的基础上,着重对采空区进行注浆加固,使其更加适宜承受有动载荷作用大型工业厂房建设.实现了采煤沉陷区荒废土地向工业建筑用地转变,大大缓解了建筑工业用地严重不足的矛盾;固体废弃物煤矸石向建筑回填材料的资源化转变,消除了煤矸石的堆放占地污染,促进了矿区可持续发展;取得了显著的社会、经济、环境效益,具有重要的推广应用价值.主要研究内容如下:(1)进行采煤沉陷区兴建大型工业厂房的关键技术研究,主要研究内容:已冒落地表再失稳可能性的研究;松散岩体和弹性岩体顶板的临界冒落深度的确定;采空区矿柱在地表建筑载荷作用下失稳研究等三个方面.针对已冒落采空区地表再度活化、采空区现存暗空场顶板再度冒落、矿柱、煤柱、岩柱被地表建筑载荷压坏等可能地质灾害,进行荷载作用下的拟建工业园区采空区地表稳定性的研究.(2)通过参照理论值并进行相关的室内土工试验及野外煤矸石性能试验,获得港口矿区煤矸石的物理、化学及工程力学性质特征;取得的相关数据,为煤矸石作为建筑地基材料提供了科学依据.(3)应用ANSYS有限元分析软件对煤矸石和粘土复合回填地基和注浆前后的采空区在均布荷载及动荷载作用下进行建模及数值分析,可得出在采空区处理前后复合地基的沉降情况、复合地基在动荷载作用下的沉降规律、采空区注浆前后的沉降规律.通过对各个ANSYS图形显示的最大水平位移、最大竖直位移、最大水平应力和最大竖直应力的比较,得出结论如下:注浆提高了采空区的承载力;采空区的处理对复合地基的承载力有较大的优化作用.说明了对采空区进行处理后,复合地基和采空区在抗沉降及抗拉压等工程力学性能方面均有了很大的提高,因此对采空区进行注浆处理是采煤沉陷区兴建工业厂房的一种行之有效的优化方法.(4)运用强夯法对分层回填的沉陷区煤矸石复合地基进行加固,并结合冒落裂隙岩体围岩注浆加固机理对采空区进行注浆加固,并通过对沉陷区和采空区进行加固处理后的承载力和稳定性的检测,结果显示两区均满足兴建工业厂房所需承载力的要求.
- 作者：
- 王文
- 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：
- 2012年
- 导师姓名：
- 宣以琼
- 中图分类号：
- TU470
- 关键词：
- 采煤沉陷区；采空区；建大型工业厂房；煤矸石复合地基；ANSYS模拟；强夯法；注浆法
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