煤炭工业建筑结构设计标准 GB50583-2020
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5.3 采空区

5.3.1  煤炭工业地面建(构)筑物不宜建在采空区,无法避开时,应进行专门的采空区岩土工程勘察。应遵循现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044,对采空区场地的稳定性及建筑适宜性做出评价,对采空区建(构)筑物地基的稳定性进行分析,并应依据现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180对采空区建设场地提出工程处理措施。

5.3.2  采空区建(构)筑物地基应进行抗变形设计,地基变形计算应包括采空区引起的地表残余变形和附加荷载产生的正常地基沉降变形。

5.3.3  采空区的地基处理方法应根据上部结构对地基处理的要求、采煤方法、顶板垮落类型、地表变形特征、地区经验及环境保护等综合确定。处理方法应符合现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180的有关规定。在实际工程中,可针对采空区的具体情况,采用下列一种或几种治理方法:

    1  挖方地段的浅采空区宜采用剥挖回填法、强夯法、堆载预压法等方法;

    2  煤层开采后顶板尚未垮落的采空区,可采用砌筑法、穿/跨越法等非注浆方法;

    3  煤层开采规模较小、开采深度小于30m的采空区,可采用桩基穿越法;

    4  煤层开采规模较大、开采深度(埋深)小于250m的采空区、塌陷及采动离层区,宜采用全充填注浆方法;埋深大于250m的采空区,宜根据其开采特征、水文地质、工程地质条件及其对工程的危害程度等因素,采用局部充填或全充填注浆方法。

5.3.4  采空区地面建(构)筑物的地基土应符合下列规定:

    1  地基主要受力层的地层岩性应较均匀,当存在土岩组合地层时,应按褥垫法要求进行地基处理;

    2  地表变形相对稳定的沉陷地段需回填处理时,应符合压实填土的要求。

5.3.5  采空区的建(构)筑物设计的建筑、结构措施,应符合下列规定:

    1  建(构)筑物长轴宜平行于地表下沉等值线,避开地表裂缝、塌陷坑、台阶等分布地段。

    2  建筑物体型应力求简单、对称,平面形状宜采用矩形,立面应避免高低起伏,必要时可采用变形缝分开。

    3  砌体结构、框架结构变形缝间结构单元的长高比宜小于2,变形缝间结构单元长度不宜超过36m,变形缝应与建(构)筑物的纵向中心线垂直,且竖向贯通。

    4  对于砌体结构、框架结构建(构)筑物,变形缝宽度w应按下式计算,且不应小于100mm。

式中:w——变形缝宽度(mm);

          Hb——变形缝两侧较低建筑体由基础底面至屋脊的建(构)筑物高度(m);

          Rk——预计的地表曲率半径绝对值(km);

          ε′——预计的地表水平变形绝对值(mm/m);

          L1、L2——变形缝两侧的结构单元长度(m)。

    5  单层建筑物宜选用静定结构体系,并宜采用轻质高强屋面材料;多层建筑物宜增强建筑物整体刚度,使之与采空区和建筑物附加荷载引起的地基变形相协调。

    6  在采空区地表非连续变形区内,基础宜设置水平滑动层,同一单体应位于同一高程上,框架柱间应设置斜撑。

    7  楼板和屋顶不应采用易产生横向推力的拱形结构。

    8  室内地坪宜采用在砂垫层上铺设砖、预制混凝土块或钢丝网混凝土板等。

    9  砌体结构建筑物应采用钢筋混凝土基础,每层应设置圈梁和构造柱;墙体转角、丁字和十字连接处应沿高度增设拉结钢筋,门窗洞口上、下应增设拉结钢筋;不得采用砖拱过梁。

    10  砌体结构承重墙体纵、横方向宜对称布置,内墙宜贯通,并宜减小横墙间距。

    11  地下管网管接头处应设置柔性接头或补偿器,并应增设附加阀门、建立环形管网、修筑管沟等保护措施;环境和气候条件允许时,宜采用地面管网。

5.3.6  采动边坡对矿井及选煤厂建(构)筑物造成安全危害或存在安全隐患时,应首先对采动边坡进行治理。

条文说明

5.3.1  随着工程建设的土地需求量越来越大,国家可资利用的土地资源日渐减少,煤炭等矿产资源的开采也破坏了大量的土地资源,实际工程中常常遇到的是采空区无可绕避的情况。如何治理利用采空区场地、节省土地资源、有利于区域整体规划建设成为摆在煤炭建设领域相关部门和技术人员面前亟待解决的大问题。

    近年来,全国各地均有在采空区场地上进行建设的工程项目,积累了大量的采空区治理设计、施工、检测等方面的经验,发明了许多采空区治理的新技术、新方法、新材料等,对日益增多的采空区场地利用提供了丰富而可靠的先例。在此基础上国家陆续出台了《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044及《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180,为采空区建设场地利用提供了应该遵循的技术标准。

5.3.2  采空区地表移动延续时间包括了由于采动引起的地表移动初始期、活跃期以及衰退期三个阶段。采空区场地当可修建建(构)筑物时,一般是处于地表移动延续时间的衰退期。此时虽然地表移动变形趋于稳定收敛状态,基本不会产生大的、剧烈的地表移动变形,但尚存在一定的残余变形量,当此部分残余变形量(含变形速率)与建筑附加荷载产生的正常地基沉降变形量(含变形速率)之和使得建(构)筑物结构抗力难以适应时,仍然可能造成建(构)筑物的损坏。因此,本条规定采空区地基变形计算应考虑采空区地表移动残余变形的影响。  目前残余变形计算研究程度较少,实际工程中应结合经验、实测及数值模拟分析等予以确定。

5.3.3  采空区的治理方案,是根据煤炭工业太原设计研究院集团有限公司在山西、陕西等矿区治理采空区的经验与山西太旧高速、大运高速祁临段、太长与长晋等高速公路跨越采空区的治理经验编制的。如太原李家楼煤矿筒仓采空区、古交西曲变电所采空区,采用了钻孔干料充填加水泥粉煤灰或水泥黄土混合注浆方法;汾西柳湾煤矿生产系统采用浆砌片石、土工袋回填和水泥黄土混合浆液补充注法;阳泉美锦大厦(地上12层,地下1层)采用ф1.5m,长20m~25m的钢筋混凝土钻孔灌注桩基穿越治理采空区。对采空区深度达到200m~250m,个别地段达到300m的山西几个高速公路,均采用粉煤灰水泥或黄土水泥混合浆液注入充填方法,不仅在技术上取得成功,而且在经济效益、社会效益方面也是很好的。采空区治理平面范围应按现行标准《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》确定。

    本次修订结合现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180的有关规定补充了剥挖回填法、强夯法、砌筑法、跨越法、桩基穿越法等多种采空区治理方法。

5.3.5  采空区上建(构)筑物的设计规定按现行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规范》规定的矿区建筑物保护等级划分、建筑物各保护等级的维护带宽度及保护煤柱留设方法相关条款进行了调整,并结合现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180补充了采空区治理若干建筑措施和结构措施。

5.3.6  本条为新增内容。采动边坡是现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180中出现的新术语。采动边坡是受采空区采动、变形影响控制的边坡。采动边坡易诱发产生采动滑坡或采动坡体崩塌,对建(构)筑物造成危害。

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