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采煤沉陷區(qū)矸石地基建工業(yè)園區(qū)可行性研究，碩士學(xué)位論文，共81頁(yè)。
摘要
我國(guó)的煤炭開采,給人居環(huán)境帶來(lái)了越來(lái)越嚴(yán)重的負(fù)面影響。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:大量良田撂荒、地表沉陷致使地下水位上升、遺棄煤矸石堆積占地、煤矸石經(jīng)風(fēng)吹雨淋致使風(fēng)化而對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染、村民房屋由于地表沉陷而發(fā)生變形甚至開裂等。近年來(lái),隨著國(guó)家提倡的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的大力實(shí)施以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)發(fā)展,人多、地少矛盾變得尤為突出。因此,對(duì)采煤沉陷區(qū)進(jìn)行綜合治理,使其被重新利用,成為亟待解決的重要難題之一。
本文依據(jù)寧國(guó)市港口礦區(qū)閉坑礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理工程實(shí)踐,在前人探究了煤矸石回填地基上,大型工業(yè)廠房的基礎(chǔ)上,著重對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿加固,使其更加適承受有動(dòng)載荷&用大型工業(yè)廠房建設(shè)。實(shí)現(xiàn)了采煤沉陷區(qū)荒廢土地向工業(yè)建筑用地轉(zhuǎn)變,大大緩解了建筑工業(yè)用地嚴(yán)重不足的矛盾;固體廢棄物煤矸石向建筑回填材料的資源化轉(zhuǎn)變,消除了煤矸石的堆放占地污染,促進(jìn)了礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展;取得了顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益,具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容如下:
(1)進(jìn)行采煤沉陷區(qū)興建大型工業(yè)廠房的關(guān)鍵技術(shù)研究,主要研究?jī)?nèi)容:已冒落地表再失穩(wěn)可能性的研究;松散巖體和彈性巖體頂板的臨界冒落深度的確定;采空區(qū)礦柱在地表建筑載荷作用下失穩(wěn)研究等三個(gè)方面。針對(duì)己冒落采空區(qū)地表再度活化、采空區(qū)現(xiàn)存暗空?qǐng)鲰敯逶俣让奥�、礦柱、煤柱、巖柱被地表建筑載荷壓壞等可能地質(zhì)災(zāi)害,進(jìn)行荷載作用下的擬建工業(yè)園區(qū)采空區(qū)地表穩(wěn)定性的研究。
(2)通過(guò)參照理論值并進(jìn)行相關(guān)的室內(nèi)土工試驗(yàn)及野外煤矸石性能試驗(yàn),獲得港口礦區(qū)煤矸石的物理、化學(xué)及工程力學(xué)性質(zhì)特征;取得的相關(guān)數(shù)據(jù),為煤矸石作為建筑地基材料提供了科學(xué)依據(jù)。
(3)應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)煤矸石和粘土復(fù)合回填地基和注漿前后的采空區(qū)在均布荷載及動(dòng)荷載作用下進(jìn)行建模及數(shù)值分析,可得出在采空區(qū)處理前后復(fù)合地基的沉降情況、復(fù)合地基在動(dòng)荷載作用下的沉降規(guī)律、采空區(qū)注漿前后的沉降規(guī)律。
通過(guò)對(duì)各個(gè)ANSYS圖形顯示的最大水平位移、最大豎直位移、最大水平應(yīng)力和最大豎直應(yīng)力的比較,得出結(jié)論如下:注漿提高了采空區(qū)的承載力;采空區(qū)的處理對(duì)復(fù)合地基的承載力有較大的優(yōu)化作用。說(shuō)明了對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理后,復(fù)合地基和采空區(qū)在抗沉降及抗拉壓等工程力學(xué)性能方面均有了很大的提高,因此對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿處理是采煤沉陷區(qū)興建工業(yè)廠房的一種行之有效的優(yōu)化方法。
(4)運(yùn)用強(qiáng)夯法對(duì)分層回填的沉陷區(qū)煤矸石復(fù)合地基進(jìn)行加固,并結(jié)合冒落裂隙巖體圍巖注漿加固機(jī)理對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿加固,并通過(guò)對(duì)沉陷區(qū)和采空區(qū)進(jìn)行加固處理后的承載力和穩(wěn)定性的檢測(cè),結(jié)果顯示兩區(qū)均滿足興建工業(yè)廠房所需承載力的要求。
關(guān)鍵詞:采煤沉陷區(qū);采空區(qū);建大型工業(yè)廠房;煤矸石復(fù)合地基;ANSYS模擬;強(qiáng)夯法;注漿法;
第一章緒論
1.1研究的目的和意義
煤炭工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位,同 煤炭也是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和化工原料。
本文研究的港口礦區(qū)包含港口一礦和港口二礦,屬于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期建成并投產(chǎn)的 有礦區(qū),于1967年11月23円動(dòng)工興建,2002年12月因資源枯竭而關(guān)閉,截至2002年底,己累計(jì)生產(chǎn)原煤約1488萬(wàn)噸,為國(guó)家特別是安徽翁的生產(chǎn)建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
港口礦區(qū)歷經(jīng)三十多年的礦山 采,給周邊造成了極為嚴(yán)重的地質(zhì)和環(huán)境災(zāi)害。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),截止到2008年底,港口礦區(qū)因采煤而形成的采空區(qū)面積為5886.45畝(水平方向投影面積),地表沉陷區(qū)而積達(dá)到6943. 46畝,其中有658. 49前出現(xiàn)地表常年積水現(xiàn)象,季節(jié)性積水面積達(dá)485.66畝。采煤造成的沉陷影響致使礦區(qū)周邊8個(gè)村莊共438戶民房的墻體均出現(xiàn)程度不等的變形甚至Jf裂,嚴(yán)重威脅著村民的生命財(cái)產(chǎn)安全;而礦井生產(chǎn)期聞對(duì)地下水的大量抽取致使周邊農(nóng)Fl內(nèi)形成了約20余處的塌陷土洞,造成了良m的荒廢。
與此同 ,港口礦區(qū)的生產(chǎn)所遺棄的煤奸石已達(dá)200噸,嚴(yán)重堆積占地,成為不折不扣的“奸石山”,其堆放對(duì)環(huán)境造成了很大的影響。這些煤奸石堆放在露天之中,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的雨水淋溶使其中一些有害的重金屬產(chǎn)生活化,并隨降水想成地表徑流進(jìn)入院南豐富的地表水而產(chǎn)生污染,嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝藗兊纳姝h(huán)境。因此,港口礦區(qū)煤石干石的處理成為一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題[2]~[5]。
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