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,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&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。针对己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。 图[86]表[26]参[50] 安徽建筑工业学院硕士学位报告