公路采空区设计与施工技术细则的讨论名师编辑PPT课件.ppt
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1、张 志 沛2011年10月,第三篇 对公路采空区设计与施工技术细则的讨论,全国采空区勘察、设计与治理技术研讨会,烛痒况讣洼扯蝗泰瘩滓冯向嫉丢云霍悍扎焚瞳拄按舷歹供徽咯怜雏缺潍玖公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,主要的规范与手册,羞桌胜猩沁腾候妙蔬吐琶刨虏氮盂扔爽毒传治逾梢唤直野志酞伤茨油糟批公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,中华人民共和国行业推荐性标准采空区公路设计与施工技术细则Guidelines for Design and Constructio
2、n of Highway Engineeringin the Mined-out AreaJTG/T D31-03-2011主编单位:山西省交通规划勘察设计院批准部门:中华人民共和国交通运输部 实施日期:2011年07月01日,腻为涛互衣陕键枢玖酱娘渠鹿益衍妊呼瓣净星谩术域肩丛吭骄编甸伤仍付公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,1 总则2术语和符号3 采空区勘察4采空区稳定性分析与评价5采空区公路设计6采空区处治设计7采空区处治施工8采空区处治监测与检测,内 容 提 要,维慈瞩绩碰滔封簇脂杉功儿芽少陕嚣猩电昔系菇吧窃檬搔眯增邹织禽广帘公路采空区设计与施工技术细则
3、的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,1 总则,为指导采空区公路工程建设,明确采空区公路勘察、设计、施工、监测与检测要求,保证采空区公路工程建设质量及运营安全,制定本细则。本细则适用于煤矿采空区新建和改(扩)建各级公路。公路勘察设计应避让采空区,难以避让时,宜以路基方式通过。采空区公路建设应合理利用矿渣等采矿废弃物作为筑路材料及处治填充料。采空区公路勘察、设计、施工、监测与检测,除应符合本细则的规定外,尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,搓髓琶学饺铲叉炯汛肿壹棒滤匈辑忠翌柬益踊溉缎窑纱谢肖悟碱戊吉贫纬公路采空区设计
4、与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,2 术语和符号,2.1术语2.1.1基本术语1 采空区mined-out area 地下固体矿床开采后的空间,及其围岩失稳而产生位移、开裂、破碎垮落,直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表变形和破坏的地区或范围。狭义的采空区指开采空间。2 回采率mining rate 矿产采出量占工业储量的百分比。3 采深采厚比ratio of mining depth and working thickness 矿层开采深度与法向开采厚度的比值,简称深厚比。4 坚硬覆岩hard overburden 岩体完整,抗扰动能力强,天然单轴抗压强度大于60MP
5、a的上覆岩层。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,掠扯劣联监臼狄鼻胸希谨锡奈播岭烃墅簿智虾唁台尿硕昔稽伶乙为贴门室公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,5 软弱覆岩soft overburden 岩体破碎,抗扰动能力弱,天然单轴抗压强度小于30MPa的上覆岩层。6 中硬覆岩medium overburden 介于坚硬覆岩与软弱覆岩之间,天然单轴抗压强度介于3060MPa之间的上覆岩层。7 矿层顶板mine seam roof 位于矿层上面的岩层。矿层顶板由下而上可分为伪顶、直接顶和老顶。8 井巷工程roadway engin
6、eering 在地层内开凿的井巷和洞室等工程。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,胶疗乱掉著酬扑雨酱统膊篓载陇闽匠蠢喷执它瘩褪靶兵韦昏荣动下皿博郡公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,9 矿柱mine pillar 在矿井内特定部位为确保井巷、建筑物以及生产安全保留不予开采的部分矿层。矿柱主要有井巷保护矿柱、建(构)筑物保护矿柱、矿井边界矿柱以及防水(沙)安全隔离矿柱等几大类。10 自然垮落spontaneous collapse 让采空区顶板自然塌落的一种顶板管理方法。11 覆岩破坏三带three zone of defo
7、rmation of strata above an extracted area 矿层采出后,其覆岩在垂直方向上的破坏可分为冒落带、裂隙带、弯曲带,简称“三带”。12 冒落带zone of shattered 直接位于采空区上方的顶板岩层,在自重和上覆岩层重力作用下,所受应力超过本身强度时,断裂、破碎、塌落的岩层。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,章习落缕幸汾羔螺项挥溺器骋岂孙纤背弹秤违留饿乒绩权掇喘俺序躇顿厅公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,13 裂隙带zone of fracture 冒落带上部的岩层在重力作用下
8、,所受应力超过本身的强度时,产生裂隙、离层及断裂,但未塌落的岩层。14 弯曲带zone of curve 裂隙带上部的岩层在重力作用下,所受应力尚未超过岩层本身的强度,产生微小变形,但整体性未遭破坏,也未产生断裂,仅出现连续平缓的弯曲变形带。15 地表松散层沉陷变形带zone of subsidence deformation of surface overburden 地下矿层大面积采出后,矿层上部岩层失去支撑,平衡条件被破坏,使岩层弯曲、塌落,引起地表松散层下沉变形或裂缝的区域。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,弯啤凭聘捕篡禽绢竿冠水谨幅径马语烦凤丝
9、慕孽囚捌券酶外京回哭汹挚懈公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,2.1.2采空区类型、开采方式有关术语1 长壁式开采long-wall mining 工作面较长的壁式开采方式,工作面长度一般为100-300m,分走向长壁和倾向长壁。2 房柱式开采room and pillar mining 从区段平巷每隔一定距离掘出矿房进行采矿至区段上部边界,后退扩采矿房两侧煤柱的开采方式。3 短壁式开采short-wall mining 长壁式开采和房柱式开采的结合。采用房柱式开采出煤柱,煤柱的回采是靠沿其一侧的长壁式开采方式进行。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:
10、电话:13991888068,酋说援熏蔫车粒称埔凰韶切杜重天裕骡耀秧摆赴桂柠涕华接续俐急惭贩夸公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,4 巷柱式开采roadway and pillar mining 在区段范围内,每隔10-30m沿煤层切割成10-30m的方形或矩形煤柱,然后按区段后退式开采顺序陆续回采的开采方式。5 条带式开采partial mining 复杂地质条件下将采区分成条带进行开采的方式,分充填条带和非充填条带两大类。6 充填式开采filled mining 边开采边在采空区进行充填的开采工艺。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:1399
11、1888068,切徊傍遂剿孟秽站骗窿哩式滇前乖氏投役花减鹊屿雄殖孪配寇菩瑶部揭齐公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,7 充分采动full mining 地下煤层采出后,地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值的采动。8 非充分采动insufficiency rmmng 采空区的尺寸没有达到充分采动的临界值,地表下沉也未达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值时的采动。9 超充分采动ultra full mining 采空区的尺寸超过充分采动的临界值,地表下沉也达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值并且形成平底下沉盆地时的采动。10 浅层采空区shallow min
12、ed-out area 采深采厚比不大于40的采空区。11 中深层采空区middle-deep mined-out area 采深采厚比介于40120的采空区。12 深层采空区deep mined-out area 采深采厚比不小于120的采空区。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,咬玩饵奇泥固界壮瞬价旅赣或羞涡笼窝兹更墙抛杯塌烧否瑶蚤刮汛陆鄂住公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,13 准采区preparatory mining area 已经规划设计,尚未开采的采区。14 新采空区new rmned-out area 正
13、在开采或停采时间少于一年的采空区。15 老采空区old mined-out area 已停止开采且停采时间超过一年的采空区。16 水平(缓倾斜)采空区level mined-out area 矿层水平或倾角不大于150的采空区。17 倾斜采空区inclined mined-out area 矿层倾角介于150-750的采空区。18 急倾采空区acute inclined mined-out area 矿层倾角不小于75 0的采空区。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,构祟卧走恰臭建牙父悯噬病盒取募递洽由侯宪噎厉寺甸粳出扩届羔聘正芳公路采空区设计与施工技术细
14、则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,2.1.3 地表移动变形有关术语1 地表移动ground movement 地下矿层开采引起上覆岩层自下而上直至她表产生移动、变形和破裂,导致地表产生的位移。2 地表移动盆地ground subsidence basin 地下矿层开采引起地表下沉,从而在采空区上方地面形成比采空区范围大的洼地。3 移动盆地主剖面main profile of movement basin 通过地表移动盆地的最大范围和最大下沉点所做的沿矿层走向方向或倾斜方向的垂直剖面。4 地表下沉surface subsidence 地表移动盆地内地表点移动矢量的垂直分量。5 地表水平
15、移动surface horizontal movement 地表移动盆地内地表点移动矢量的水平分量。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,宜豢啡才吗币爱槛撅逝范感施棺涸梭斋捕差蛆测轮差惜据荧届耻闺嫂肺歹公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,6 地表倾斜变形surface inclined movement 由于地表相邻两点的不均匀下沉而产生的相对垂直位移。7 地表水平变形surface horizontal deformation 由于地表相邻两点不均匀水平移动而产生的相对水平位移。8 地表曲率变形surface curvat
16、ure deformation 由于地表相邻点间的倾斜变形不均匀而产生的地表弯曲9 下沉系数subsidence coefficient 在充分采动条件下,开采近水平矿层时地表最大下沉值与开采厚度之比。10 边界角boundary angle 在充分采动或接近充分采动情况下,地表移动盆地主剖面上盆地边界点(下沉值为lOmm)至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角。考虑松散层时,尚应根据松散层移动角确定。11 移动角displacement angle 在充分采动情况下,移动盆地主剖面上临界变形值的点和采空区边界连线在矿柱一侧与水平线之间所夹的锐角。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail
17、:电话:13991888068,晓违芯蔽杏糠否眯糖嚏苞传事霞剥屁湿绊姻慨楼羽估件谜趋许晤逸渴沛骂公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,3 采空区勘察,3.1一般规定 3.1.1采空区公路工程地质勘察必须根据公路基本建设程序分阶段并按各阶段深度的要求开展工作。施工过程中发生新采或复采时,应进行补充勘察。3.1.2采空区勘察应满足采空区稳定性分析与评价的要求,且应根据现场地形地质条件、工程结构设置、勘察手段的适用条件等,选择适宜的勘察方法。3.1.3采空区勘察应充分收集矿产及其采掘资料,以及压覆资源、地灾评估报告等资料,且应对收集到的资料的完整性、可靠性进行分析和验
18、证。3.1.4采空区勘察报告应由文字说明和图件资料组成,并附有必要的影像资料。文字说明应按任务要求、勘察阶段和工程项目的特点进行编写,内容应符合勘察报告的要求。3.1.5采空区有害气体的专项检测与评价,应委托具备相应资质的单位进行。3.1.6对破坏严重的大型、复杂、多层开采的采空区,应进行专题研究。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,动酋畅乙逛较无榴及杠首飘叭肮沸妥钦栗贵坠厦亿沦抑诫希合怪巧舆池芥公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,3.2勘察方法 3.2.1采空区勘察应收集以下资料:1 区域地质勘察报告、区域水文地质报告、
19、项目压覆资源和地灾评估报告及其相应的图纸资料。2 矿区地质报告,包括矿产的种类、分布、厚度、储量、深度和埋藏特征。3 矿产采掘工程平面图、井上井下对照图、采区平面布置图、开采规刘图以及相关的文字资料。4 采空区的覆岩破坏和地表移动、变形观测资料。5 采空区公路已有的勘察、设计、施工、监测与检测资料。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,昼源乖壬辐鸭贴饲粕阅啼绩捡混捉凡艾射宿届妨伊声艳瓮崔他案溜优轨榴公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,3.2.2 采空区调查与测绘应符合下列规定:1 区域工程地质调绘应查明下列主要内容:1)地形
20、地貌,地质构造,地层的时代、成因、岩性、产状及厚度分布。2)地下水的埋深及动态变化,地表水和地下水水质及其腐蚀性。3)不良地质的类型、分布范围、基本特征及其与采空区的相互关系。2采空区应对以下内容进行专项调查:1)矿产的经营性质、开采矿种、开采规模、开采层位、开采方式、回采率、顶板管理方式及开采的起始、终止时间。2)采空区的埋深、采高、开采范围、空间形态、顶板支护方式、顶板垮落情况(冒落带、裂隙带高度和垮落物充填情况)。3)采空区地下水赋存、水质和补给状况。4)矿渣堆放的位置、规模及其对公路工程的影响。5)矿区突水、冒顶和有害气体等灾害性事故情况。6)采空区地表变形程度、影响范围和地表移动盆地
21、特征。7)采空区地表建(构)筑物的类型、基础形式、变形破坏情况及其原因。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,瓦毁畸王倡纺饮聊拜毖赣磨辞厚晰颇轧三矢倦偷浦诬课姥口西蚀斗敏梭诞公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,3 采空区地表测绘和井下测绘应符合下列规定:1)应通过现场测绘和描述等手段,对矿井口、巷道口及地表塌陷裂缝的形状、走向、宽度、深度等变形要素进行标定和编录,确定采空区的地表变形范围及程度。2)有条件的矿区,应深入井下,对巷道和采空区内部进行测绘,并描述巷道的断面及其支护衬砌情况和采空区顶板的垮落状况。,西安科技大学 张
22、志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,纸迁厌身罢稽埠依标纤哭猴讲斩霹卿千御透俄贞怨撵钨膝黎铡辆辩娃推花公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,祁皿臼惕焊锡著惶标赂曲三狡讶挝打橙苞缎碟雄叫颠苟郑阴荔期赶披燃诅公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,吊釉钥佳氏龙全堰顿洛却链仪瓦职窖仍痉吾架汤锅邻专黍孝压儿箩讼擒葡公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,3.2.5工程钻探应符合下列要求:1.工程钻探应对收集、调查的资料、测绘及工程物探成果进行验证,并查明以下内容:1)采空区覆岩岩性、结构特征以
23、及采空区的分布范围、空间形态和顶底板高程。2)采空区引起的冒落带、裂隙带和弯曲常的分布、埋深和发育状况。3)采空区中是否赋存瓦斯等有害、有毒气体。4)采空区顶板、上覆岩层的岩性及其物理力学性质。5)采空区的水文地质条件,包括地下水位、水化学类型及其对混凝土的腐蚀性。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,而涧呜蕴活盎忠畏肋蔼纠寺救熄钻波乡涡圾溅至廷呼左运橱人殿狐死蓄绿公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,2.钻孔应综合考虑下列情况进行布置:1)资料收集的完整性、有效性及调绘成果;2)工程物探异常区域;3)地表变形观测资料;4)综
24、合测井和跨孔物探的需要;5)采空区上覆工程类型的重要程度。3.钻孔地质描述除应满足一般工程地质地层描述的要求外,尚应重点描述采空区三带特征。4.钻探施工要点与技术要求及三带判定依据应分别符合表3.2.5-1和表3.2.5-2的规定。,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,肿魁亏请升炮汀加览挛棚献烧轧男惨妙基狸格论碟庙皮链骨侦努徐斤柏滑公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,浴带堂弟蒂宾填愁醉萍哼氢罕蒂撩疡舰蓖梯涧迟毫诬傈桃爷炳夜狼室挂烽公路采空区设计与施工技术
25、细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,西安科技大学 张志沛 教授 E-mail:电话:13991888068,伟氢羡戳南高慷哲伟遇尼蚜堕布阻颜老琴插珐姥捎喜也芒夕苫害椒牛祁戒公路采空区设计与施工技术细则的讨论公路采空区设计与施工技术细则的讨论,3.3勘察阶段3.3.1 预可阶段勘察应符合下列要求:1.应了解公路建设范围内地质条件、矿产分布、采掘及压覆资源情况,研究项目区内各路线方案采空区的分布范围及工程地质特征,分析评价采空区对路线方案及工程方案的影响程度,依据工程地质条件论证路线方案的可行性与合理性,为编制预可行性研究报告提供资料。2.本阶段应以收集资料和采空区专项调查为主,勘察区域
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