【doc】关于开滦矿区塌陷区土地的建筑利用问题
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一于开滦矿区塌陷区土建筑利用问题开滦矿务局教授粳高工李戚蒜———一精要论述了开滦矿区由于采煤造成的地面塌陷的严重性和综合治理的必要性,总结了经验,提出了新建建筑物的原则与措施.开滦为整个开平煤田和部分蓟玉煤田,总面积为670km,煤炭资源丰富,煤质好,其中70为肥煤.肥煤产量占垒国的30左右,产品供应垒国各大钢厂,焦化厂及部分出口.现开滦矿务局有104生产矿井,1个新建矿井,个开采铝钒土的矿井.在这块煤田上还分布着大小不等的30个小煤矿和个体户采煤井300多个.该矿区是1878～1920年建成的,有100多年的开采历史,经过长期的开采,矿区平均开采深度达600m,最大开采深度1056m,已形成60km.的采空区,由开采造成塌陷面积10899.6ha,积水面积1l15.3ha,积水量约15397Ylilt..随着煤炭产量的增加及开滦煤炭生产的进一步延深开采,采煤塌陷面积将进一步扩大.根据多年的资料分析,在充分采动的情况下,塌陷体积为采出体积的70左右,塌陷波及面积为开采面积的1.2～1.3煤影响土地面积约0.057ha.按此比例估计,至2000年,开滦矿务局还需征用土地4666～5333ha.采煤不仅造成塌陷,还带来其它一些社会和环境问题.采煤过程中排出的大量煤矸仅占用良田,还要释放出大量的污染物,影响大气环境质量.由于矸石中含有硫化物,长期堆存,在大气氧的作用下,发生自燃释放出二氧化硫,一氧化碳,硫化氢等有害气体,使大气环境进一步恶化.土地是不可再生的资源,是为人们生活来源的宝库,是我们祖先用血汗浇灌开垦养育子孙生存繁衍的园地,保护好我们赫以为生的环境,是人类义不容辞的神圣职责.煤矿开采影响上覆岩层的移动形成塌陷,这是客观规律.开采地下蕴藏的煤炭,本来是为垒民造福.国民经济离不开煤炭,在我国能源结构中煤炭占70左右.但地表塌陷,却给煤矿生产建设和矿区人民生活带来了很多困难,因此塌陷区的综合治理是一个迫切需要解决的重大问题.现就有关塌陷区上方新建建筑的有关问题,根据开滦矿区多年的实践经验,谈些初步看法.塌陷区新建建筑物的概况开滦矿区l0个生产矿井中5个矿井开采已近100多年的历史,地面塌陷面积累计达到32km.,由于可采煤层多达5～9层,煤层开采总厚度遮14～18m,地表F沉量大.经多年实测,当充分采动时,地面最大下沉量式中…——地而最大下沉值,m;C——下沉系数074;煤层累计采厚,m.开采急倾斜煤层时,大下沉量,可按下式计算:1n涛?cS煤层倾角,(.)}Ah——回采阶段高度,m;c——急倾斜煤层下沉系数0.03.由此可见,开滦矿区由于采煤造成地面塌陷是严重的,矿区地下潜水位较浅,一般为了3～m,因而当地表下沉量超过地下潜水位时,地面积水形成大面积的塌陷积水坑深可达2～10m,造成水淹良田,塌陷区征地地已达到2980ha.为了重新利用采煤塌陷区土地,改善矿区的自然环境,开滦矿区除了利用矸石和电厂粉煤灰充填塌陷坑,覆土造田以外,在地面老塌陷区边缘和不积水地区,或者在用矸石充填医上方建造了一批厂房和民用建筑,经过多年实践,这些建筑基本上保持了正常使用,取得了较好的经济效塌陷区新建的建筑物,主要分布在几个老矿井,如赵各庄矿,唐家庄矿,唐山矿和马家沟矿,另外新建的吕家坨矿和范各庄矿等也开始在塌陷区上方建筑.从建筑结构和用途上看,有较大的工业厂房,2,3层居民住宅楼,单层工房区,以及农村平房等.从建筑物所在塌陷区下回采年限上看,有1920年左右,194{)年左右,1970年左右回采的塌陷区新建筑物占地总面积约3.77km,建筑面积0.95km,建筑物占地面积是塌陷区总面积约11.78%塌陷区新建建筑物的原则与措施主要是根据塌陷区开采的年限,地质采矿条件,煤层倾角,采出煤层的厚度,开采方法及开采深度,建筑物用途等,采取了以下措施.2.1在开采5O年以上的老塌脑区,建筑大型工业厂房开滦矿区赵各庄矿1.8万kW坑口电站,唐家庄矿0.6万kW的坑口电站,林西矿5.o7YkW的林西电厂,唐家庄矿硫化铁洗选加工楼,马家沟耐火材料厂等重要工业建筑物,都建在1920年左右开采的塌陷区上方,已开采约6O～7O年,采动岩层已被压实,地面下沉早已稳定.但考虑到主要厂房有的高达25—30m,汽轮机及其它主要设备精度要求高,冷却塔直径25m,高达30m以上,烟囱最高达120m,要求地基坚实可靠,叉因建筑地点采深较小(约150ra左右)}加之是落垛式采煤方法,开采不充分,残留煤柱较多,上覆岩层不易压实,采空区可能有空涧存在,所以赵各庄矿坑口电站与林西电厂都采取地面打钻孔,钻孔深度钻到老采空区处,用高压泵注入水泥及砂浆,以加固岩层和充填裂缝,确保建筑物基础不再下沉.2.2在开采O年以上的塌陷压上建筑二层住宅楼群如唐家庄矿17,18号小区楼群,唐山矿长青楼群,增盛里楼群,这些楼群所在塌陷区都是在1950年前开采的,经过4O年的沉陷,采动岩石层基本被压实.为了确保建筑物安垒,在这些地区限制了高层建筑,只建二层楼房,并且限制了每栋楼的长度不超过30m.经过lO多年的使用,未发现楼房有任何破2.3在开采20~25年左右塌陷区建筑抗变形的二层楼房吕家坨矿医院以南居民楼,唐山矿幼儿园楼的地下煤层都是在1960～1965年开采的,地表沉陷已2o～25年,经观测每年下沉量小于10mm,下沉基本停止.为了安全超见,对楼房采取了以下加固措施:吕家坨矿医院以南的居民楼,楼的长轴限制在30m,长轴平行于煤层走向方向,采用高1.2m钢筋混凝:j:基础,基础之上设置了400illiTt500ram钢筋混凝土圈粱,为了防止水平变形,每15iTt设置一条变形缝.2.4采20年左右的塌陷区上建居民平在l960年前后开采的塌陷区内,建筑平房较多.唐山矿塌陷区内有南新道联合工房等lO余处;马家沟矿塌陷区内的马路新村工房等,绝犬多数为砖石结构,并采取了基础圈梁,构造柱等抗震变形措施,至今已使用1O年以上,未曾发现变形与破坏.2.5在开采少于20午的塌陷区内试建成一批区县企业厂房,商店和旅馆市,区,县企业厂房及部分开滦局单位,主要是集中在开滦唐山矿增盛里以南,在塌陷区建有刘庄煤矿,丰南煤矿,煤建公司场地,化学瓷厂,钛铁厂,市机铁铸造厂等以及商店,旅馆,长途汽车站等多种建上述建筑大多数为单层,少数为二层,主要厂房为钢筋混凝土框架式结构,基础般多为圈梁,构造柱,砖石结构.这批建筑物建于唐山矿t970年左右开采的塌陷医之上,地表塌陷并没有完全处于稳定,有一部分房屋目前下沉量约100mlll,经过少量加固整修都可以正常使用,2.6赵各庄矿深部开采(采深80O～1000m)下沉波及区内的村庄就地重建在赵各庄矿西部,沉陷波及区有农村的个村庄,从t979年起受到开采沉陷的影响.为了节省土地(46ha),采取了就地重建抗变形房屋措施,由1980 年开始到 1984 年建成,占地59 万m.,建筑面积11.3 万m..房屋长度限制在20m以内,一般10.5 3_7.5m为一个单元,单元之间留5～10cm宽变形缝,房屋为料石基础,砖石到顶,钢 筋混凝土基础,檐口圈梁及构造柱,术屋 架,焦子灰顶.经观测,村庄发生缓慢沉 陷,西向道子庄下沉最大,下沉量达16mm, 抗变形结构房屋未发生破坏,但院墙和附属 建筑产生了变形和局部损坏. 塌陷医新建建筑物的几点体会(1)在奉世纪二,三十年代开采的塌陷 区内,建筑主要的工业厂房或高层住宅楼 时,应勘测老采空区的冒落压实状况,可采 用直流电法或地质雷达进行物探,也可用钻 探法打钻勘测.在这些塌陷区内,一般采深 小于200m,采煤方法多为落垛式,残留煤桂 较多,不易冒落压实.如林西新扩建电厂与 赵各庄坑口电站的地址,地面打钻证明,在 老空区内存在O.2～O.4m高的空洞,在此情 况下,需要打钻注粉煤灰或水泥砂浆充填加 固,才能建筑工业厂房或重要建筑. (2)在开采3O 年左右的塌陷区内,建筑 抗变形的平房是可行的.如果建2～3 层楼房 时,需要加固基础,并限制建筑物长轴不超 过30m. (3)在塌陷区深部今后还有开采煤层 时,塌陷区会受到重复采动的影响,故不宜 建筑房屋. ()塌陷区建筑是一项比较复杂的技术 问题,必须事先搞好调查研究,然后因地制 宜推广应用,这对土地的利用具有重要的意 义,并能取得明显的经济效益和社会效益 (责任编辑徐振亚)
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