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采煤沉陷区矸石地基建工业园区可行性研究，硕士学位论文，共81页。
摘要
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。
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;

第一章绪论
1.1研究的目的和意义
煤炭工业是我国重要的基础产业,其在国民经济发展中具有重要的战略地位,同 煤炭也是我国重要的基础能源和化工原料。
本文研究的港口矿区包含港口一矿和港口二矿,属于计划经济时期建成并投产的 有矿区,于1967年11月23円动工兴建,2002年12月因资源枯竭而关闭,截至2002年底,己累计生产原煤约1488万吨,为国家特别是安徽翁的生产建设、国民经济发展做出了重要贡献。
港口矿区历经三十多年的矿山 采,给周边造成了极为严重的地质和环境灾害。
据有关资料统计,截止到2008年底,港口矿区因采煤而形成的采空区面积为5886.45亩(水平方向投影面积),地表沉陷区而积达到6943. 46亩,其中有658. 49前出现地表常年积水现象,季节性积水面积达485.66亩。采煤造成的沉陷影响致使矿区周边8个村庄共438户民房的墙体均出现程度不等的变形甚至Jf裂,严重威胁着村民的生命财产安全;而矿井生产期闻对地下水的大量抽取致使周边农Fl内形成了约20余处的塌陷土洞,造成了良m的荒废。
与此同 ,港口矿区的生产所遗弃的煤奸石已达200吨,严重堆积占地,成为不折不扣的“奸石山”,其堆放对环境造成了很大的影响。这些煤奸石堆放在露天之中,经过长年的雨水淋溶使其中一些有害的重金属产生活化,并随降水想成地表径流进入院南丰富的地表水而产生污染,严重影响了当地人们的生存环境。因此,港口矿区煤石干石的处理成为一个亟待解决的重要问题[2]~[5]。
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