1、151-1,矿区土地工程复垦技术,第一节 概述 第二节 土地平整技术 第三节 疏排法复垦技术 第四节 梯田式复垦技术 第五节 基塘式复垦模式 第六节 充填复垦技术 第七节 建筑复垦技术 第八节 露天矿土地复垦技术简介 第九节 矸石山复垦技术 第十节 土地复垦与采矿工艺相结合的技术措施,151-2,第一节 概述,矿区土地破坏基本分为压占、塌陷和挖损三类 压占土地包括地下开采的矸石排放压占、露天矿山排弃剥离物压占、选矿尾矿渣压士和坑口电厂粉煤灰压占。特征：破坏景观、污染矿区环境。 塌陷主要是地下开采沉陷引起的。特征：下沉、附加坡度和裂缝等。高潜水位矿区由于下沉还引起土地盐渍化和沼渍化，甚至积水而完
2、全丧失耕种能力。开采急倾斜煤层或在采深很小或采厚很大的情况下，地表可能出现漏斗状塌陷坑。 挖损是露天矿采场的挖损，它导致土壤结构完全破坏，采空区若不采取回填摧施，则留下几十米至上百米深的大坑。,一、矿区土地破坏类型与特征,151-3,二、矿山复垦土地的利用方向和利用层次,第一，要符合土地利用总体规划，在城市规划区应符合城市规划； 第二，要尽量复垦为耕地或其它农用地，鼓励种粮食； 第三，要尽量恢复原来用途。 但由于土地破坏程度的不同，所处的位置而异，应本着经济合理，因地制宜的原则确定用途。宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜建则建，有的还可开辟成游览娱乐场地。 从实际情况来说，我国目前主要的复垦方向
3、有农业复垦、林业复垦、牧草地复垦、建筑复垦、复垦为游乐场所等形式,151-4,三、矿区工程复垦技术,矿区工程复垦技术分为充填复垦和非充填复垦两类 非充填复垦主要有土地平整技术、梯田式复垦、疏排式复垦等形式。 充填复垦有矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦、生活垃圾充填复垦等形式。,151-5,一、适用条件与基本要求,适用条件主要消除附加坡度、地表裂缝以及波浪式下沉等影响特征。适用于中低潜水位塌陷地的非充填复垦、高潜水位塌陷地的充填复垦等。基本要求土地平整要统一规划。土地平整既要有长远目标，又要立足当前。土地平整要有适当的单元。土地平整度要符合规定要求。,第二节 土地平整技术,151-6,二、土地平整的
4、方法和步骤,1地形测量 地形测量一般采用方格网法。 方格网的间距取决于图纸比例尺、土方量计算精度要求、地形起伏状况以及土地平整施工方法等。 一般采用20m20m、50m50m方格。地形测量得到方格网点高程及主要地物的位置(如道路、沟渠、涵洞等)。,151-7,二、土地平整的方法和步骤,土地平整高程确定土地平整后，高程要满足作物的生长要求。农田高程H应该满足：,农田应该达到的最低高程； 潜水位高程； 地下水临界深度,151-8,151-9,3土地平整计算,土地平整计算包括： 土方量最小的平整面参数的计算； 方格网点施工高度的计算； 计算零位线； 计算挖填土方量； 绘制施工图。,151-10,1)
5、土方量最小的平整面参数计算,平整面参数包括坐标原点O的标高Ho纵横向地面坡度ix，iy，只要知道Ho，ix，iy，就可根据格网点的坐标，计算格网点高程。,151-11,为使土地平整范围内的土方量最小，根据最小二乘法可得到方程组,其中，P为格网点高程的权重，取值方法见图 一个方格用的点，P取0.25 两个方格共用的点P取0.5 三个方格共用的点P取0.75 四个方格共用的点取1； x，y分别为方格网点的纵横坐标； z为自然地表面格网点的实际高程。 解此三元一次联立方程组可得到Ho，ix，iy三个参数，按式(4-3) 可求出各格网点计算高程。 实际计算时可采用表格形式计算。,151-12,(1)保
6、持某格网点高程为定值。如为保证排水沟水位衔接需要，水位衔接点处农田标高必须保持一固定值，这时可将该点作为坐标原点，用下述方程组求解ix，iy：,151-13,(2)保持某两点高差为定值h。这时可将其中一点作为坐标原点，两点连线方向为x轴(或y轴)，用下面两式求ix和iy。,151-14,(3)必须保持某个坐标轴方向上的坡度。 以保持ix为例，可用下列方程组求解iy，Ho。,151-15,(4)若要求平整为平地时，即ix =iy=0，Ho可用下式计算。,151-16,2)方格网点施工高度的计算,151-17,151-18,151-19,3)计算并绘制零位线,零位线为不挖也不填的点连成的线。零位线
7、绘制方法与等高线绘制方法相同，可用内插的方法得到。图4-3中方格网角点右下角为加上h1后的施工高度，经实际计算图4-1算例中=0.01m。,151-20,4)计算挖填土方量,土方量计算是方案选择、工程量与经费预算的基础。常用方格网法计算。 用方格网法计算挖填土方量可分为图示五个方格的情况： 全部为挖方(或填方)； 一侧两角点挖方，一侧两角点为填方； 对角两角点为挖方或填方； 三个角点为挖方(或填方)，一个角点为填方(或挖方)； 对角为零位线穿过，另外一挖一填。,151-21,(1)四个角点全为挖方(或填方),(2)一侧两角点挖方，另一侧两角点为填方,151-22,(3)对角点分别为挖方和填方,
8、(4)一填三挖,一挖三填时，计算公式将挖方和填方颠倒,151-23,场地平整的土方量计算常用方法,场地平整的土方量计算常用方法有方格网法、整体法、断面法、三角棱柱体法、四方棱柱体法等。方格网法与整体法适用于地形变化较小的区域；断面法适用于地形坡度变化较大的区域；三角棱柱体法和四方棱柱体法地形坡度变化较小的区域。,151-24,1.方格网法,方格网法是把平整场地的设计工作与土方量计算工作结合在一起进行的。 方格网法的具体工作程序为：在附有等高线的施工现场地形图上作方格网控制施工场地，依据设计意图，如地面形状、坡向、坡度值等。确定各角点的设计标高、施工标高，划分填挖方区，计算土方量，绘制出土方调配
9、图及场地设计等高线图。,151-25,将场地划分为边长10-40m的正方形方格网，通常以20m居多。再将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角上，场地设计标高与自然地面标高的差值即为各角点的施工高度（挖或填），习惯以“+”号表示填方，“”表示挖方。将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格地填挖土方量，并算出场地边坡的土方量。将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得场地挖方量和填方量的总土方量。,151-26,为了解整个场地的挖填区域分布状态，计算前应先确定“零线”的位置。零线即挖方区与填方区的分界线，在该线上的施工高度为零。零线的确定方法是：在相邻角点施工高度为一
10、挖一填的方格边线上，用插入法求出零点的位置，将各相邻的零点连接起来即为零线。零线确定后，便可进行土方量计算。方格中土方时的计算有两种方法，即四角棱柱体和三角棱柱体法。,151-27,三棱柱法,三棱柱法计算土方量为的步骤： 在计算场地平整标高的基础上，沿地形等高线将方格分成两个三角形。 根据方格网交点实际标高和场地平整的设计标高计算每个方格网交点的施工高度。 在图上绘出零线位置，即不挖不填的施工界线。 按下面两种情况分别计算土方量： 全部挖或填的三角形部分挖或填的三角形,151-28,全部挖或填的三角形,部分挖或填的三角形,返回,151-29,四棱柱法,（1）方格四个角点全部为挖或填方时如图，其
11、挖方或填方体积为：式中：h1、h2、h3、h4、方格四个角点挖或填的施工高度，以绝对值带入（m）； a 方格边长(m)。角点全填或全挖,151-30,（2）方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时如图，其挖方或填方体积分别为：,角点二填或二挖,151-31,方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时， 其填方体积为： 其挖方体积为：,角点一填三挖,151-32,2.断面法,断面法：是以一组等距（或不等距）的相互平行的截面将拟计算的地块、地形单体（如山、溪涧、池、岛等）和土方工程（如堤、沟渠、路堑、路槽等）分截成“段“，分别计算这些“段“的体积，再将各段体积累加，以求得该计算对象的总土方量。,151
12、-33,沿场地取若干个相互平行的断面（当精度要求不高时，可利用地形图确定断面，若精度要求较高时应实地测量确定），将所取的每个断面（包括边坡断面）划分为若干个三角形和梯形，各断面面积分别为F1、F2、 Fn 相邻两断面间的距离依次为：L1、L2、L3Ln，则所求土方体积为：,用断面法计算土方量时，边坡土方量已包括在内。,151-34,绘制施工图,根据上述计算结果，绘制土地平整施工图，在图上勾绘出填挖范围，运土方向和搬运的土方量等。,151-35,4.土地平整工程施工,施工方法正确与否，直接影响复垦质量。 对地面高差不大的田块，可结合耕种，有计划地移高垫低，逐年达到平整。 对于需要深挖高填的地块，
13、可采用人工或机械的方法平整。无论是人工法还是机械法施工，都应注意保留熟土。 人工施工常采用倒槽施工工艺 机械法施工时常用的机械有推土机、铲土机、平地机等,151-36,三、土地平整法复垦的配套措施,1建立并完善复垦区排灌系统 2深耕细整，耙磨碾压 3与疏排法、挖深垫浅，充填法复垦相结合 4土地利用分区 5培肥措施,151-37,第三节 梯田式复垦技术,一、适用条件 梯田式复垦适用于地处丘陵山区的塌陷盆地，或中低潜水位矿区开采沉陷后地表坡度较大的情况下。 我国山西大部分矿区，河南、山东等地的一些矿区，不少塌陷地可采用此法复垦。,151-38,地形划分标准,地表坡度 小于2为平原， 大于6为山地，
14、 26为丘陵， 25以上为高山 塌陷后利用方向： 地表坡度在2以内时通过土地平整或不平整就能耕种， 地表坡度在26之间时，可沿地形等高线修整成梯田，并略向内倾以拦水保墒，土地利用时可布局成农林(果)相间，耕作时采用等高耕作，以利水土保护。,151-39,二、梯田设计,1.梯田断面三要素：田面宽、田坎高和田块侧坡 梯田设计就是要根据塌陷后地形及土质条件与耕作要求等确定断面要素。 断面要素设计合理，既可保证边坡稳定、耕作灌溉方便，同时又节省用地、用工，提高土地的利用率。,151-40,田面宽(B)、田坎高(H)和田坎侧坡( )之间的关系：,田坎占地宽b：,梯田的土方量约为,断面要素计算及土方估算,
15、151-41,三、梯田施工,测量定线的内容包括： 确定各台梯田的埂坎线以及在每台梯田上定出挖填分界线 测量定线的依据是梯田施工设计图。 梯田施工主要包括表土处理、平整底土和田坎修筑等 施工顺序是：清除地面障碍物表土处理平整底土田坎修筑表土回铺。,151-42,表土处理和底土平整常用的方法有：中间堆土法、逐级下翻法和条带法。,151-43,四、梯田式复垦的配套措施,1灌溉措施 2生物措施 3培肥和耕作措施,151-44,第四节 疏排法复垦技术,疏排法复垦属于非充填复垦，是解决高潜水位矿区塌陷地大面积积水问题的有效办法。 疏排法复垦的关键是设计合理的排水系统 排水系统设计的关键是选择适当的承泄区和
16、设计标准，标准过高造成浪费，标准太低达不到治理目的，而没有适当的承泄区就谈不上用疏排法复垦。,151-45,一、适用条件,Hs一Hph（h为地下水临界深度),151-46,排水系统的组成 排水系统由排水沟和蓄水设施、排水区外承泄区和排水枢纽等部分组成。 塌陷区疏排法复垦重点是防洪、除涝和降渍。 防洪就是防止外围未塌陷地汇入低洼地； 除涝就是要排除塌陷洼地的水； 降渍就是排除水后，挖沟使地下水位降到临界值以下。 疏排法复垦的排水系统包括防洪系统、除涝系统和降渍系统。,二、排水系统组成,151-47,塌陷区复垦要求塌陷区复垦为农业用地通常要求防止外围地表径流或洪水侵入，排除塌陷区内积水和降低地下潜
17、水位。 防洪标准防洪要求洪水季节承泄区河水及外围径流不倒灌或流入塌陷低洼地，通常应采取整修堤坝和分洪的方法。复垦区防洪标准通常取决于承泄区的泄水能力和堤坝的尺寸。,三、排水设计要求,151-48,除涝设计标准取决于排水面积和排水地区的具体条件，通常用暴雨频率、暴雨历时和排除时间表示。 复垦区降渍的目的是使土壤内的水分和空气状况适合作物根系的生长。 降渍标准包括作物的耐渍时间和耐渍深度。 不同的作物及同一作物的不同生长期，耐渍时间和耐渍深度不一样。 对地下水矿化度较高的地区，地下水位还应降至临界深度以下，从而保证土壤不发生盐碱化及作物不受盐害的影响。地下水位临界深度与土壤质地、地下水矿化度有关，
18、具体标准可参考当地耕作经验。,151-49,承泄区的选择选择承泄区的依据：1 距离远近承泄区距复垦区越近，排水费用越低，一般应就近排水。2 尽量自排，避免强排自排可免除修建排水站费用，日常排水费用也很低，但自排要求承泄区水位必须满足：,151-50,有时就近排水需要强排，适当开挖一段排水沟至下游承泄区，则可实现自排。图中A点水位较高，只能建强排站强排，但水闸下游B点水位较低，可实现自排，但需多开挖一段排水沟，这时就需按经济合理、便于实施的原则选择承泄区。所谓经济合理即对两种方案进行经济评价，选择初期投资和年经营费用现值P较低的方案，P按下式计算：,151-51,疏排法复垦通常选择适宜的承泄区作
19、为排洪用。 承泄区是现有的河沟或湖泊，其断面与泄洪能力不必作专门设计，只作验算即可。 但必须采取加高堤坝措施防止洪水溃入复垦区，堤坝高度设计按下式计算：,1.防洪系统设计,151-52,塌陷区除涝是疏排法复垦的重要任务之一，是在采取修堤、分洪等防洪措施之后，将有限汇水面积的塌陷区内积水通过自排或强排方式排至承泄区。 无论是自排还是强排，通常以排除大部分地区积水为标准，对局部低洼地段积水可采取留坑蓄水或挖深垫浅、综合治理的方法。 分片排涝，高水高排，低水低排 排蓄结合，排灌结合 力争自排、辅以强排,2.除涝系统设计,151-53,3.降渍系统,为保证土壤有适宜的含水率并防止土壤盐碱化，复垦区应设
20、置降渍系统。 降渍工程实际上是为了控制地下潜水位，有明沟排水、暗沟排水和竖井排水等方法。 通常使用的方法是明沟排水，其对地下水位的控制作用，即在无降渍沟的情况下，当有降雨等水源补给地下水时，地下水位上升，而开挖降渍沟后，地下水侧向渗透流入降渍沟使地下水回落，因而起到降低地下水位的作用。 排水沟的深度D ： D = h+h+W,151-54,排水沟间距设计,排水沟的间距一通过试验或经验的方法确定，也可用公式计算。,所谓恒定流是指雨季长期降雨时，降雨入渗补给地下水的水量与排水沟出水量相等的情况，这时地下水位趋于稳定，而不随时间变化。,151-55,四、疏排法复垦的配套措施,(1)灌溉措施。 (2)
21、与挖深垫浅法配合使用 (3)生物措施。,151-56,第五节 基塘复垦模式,基塘复垦模式概念采煤塌陷地基塘复垦模式是指对采煤塌陷地采取挖深垫浅措施获得一定比例的旱田与水面，并按生态学原理对旱田和水面进行合理利用的复垦模式。 基塘复垦模式土地利用的特征 旱田与鱼塘按一定的比例配置 配置生物种群，充分利用的生态位 合理选择基塘系统中生物种群的组成， 考虑生物种群搭配的时间序列，实现最大限度利用自然资源的目的,151-57,由该模式形成的土地生态系统为水陆复合型生态系统。 该模式是生态工程复垦的典型模式。 基塘复垦模式明显受煤矿开采沉陷规律的影响，这种模式只能用于高潜水位矿区。 由于开采沉陷后，地面
22、水体会通过煤层露头或垂直或侧向入渗至井下，因此煤层露头上方或开采深度较浅的采空区上方不宜开挖鱼塘。 若开挖鱼塘，必须采取防止鱼塘水体与井下发生联系的措施。这样会使复垦成本增加。 基塘复垦土地利用集约度高，效益可观，是我国目前高效高标准复垦的一种典型形式。,151-58,基塘复垦工程场地选择的基本原则 基塘系统与井下采空区域无水力联系 基塘系统应有充足的水源保证 注意：开采深度较小又无隔水层的工作面上方煤层露头上方距水源地不能太远，水质应满足要求面积规模不够,151-59,基塘比设计的影响因素 挖垫土方量平衡 基塘复垦系统的水平衡 便于安排种植与养殖生产 挖垫土方量平衡 设鱼塘平均挖深为 ，旱地
23、平均需垫高 ，则基塘比为：,151-60,基塘复垦系统的水平衡是指基面、水塘及整个系统水分收入和支出的平衡。基塘复垦系统水分的主要收入来自灌溉、天然降水和潜水渗入，主要支出为蒸发散量和流出系统外的损失。便于安排种植和养殖生产的含义包括农产品和水产品的生产规模适应市场需要；基塘复垦系统基面种植业便于机耕与收播，水面水产养殖业便于捕捞等。,151-61,第六节 充填复垦技术,按充填料不同分为矸石充填、粉煤灰充填、生活垃圾充填等。 利用露天矿山剥离物充填地下开采塌陷坑以及露天矿倒堆法开采充填采空区的复垦也属于充填复垦。,151-62,一、矸石充填复垦工程技术,1、矸石充填方法 矸石充填方式可以分为全
24、厚充填法和分层充填法,151-63,（1）全厚充填法,全厚充填法就是一次将塌陷坑用矸石回填至设计标高。 由于全厚充填法施工方法简单，适用性强而广泛被利用。 使用这种方法恢复的土地可以用于农林种植，稍作地基处理可建低层建筑，经强夯处理可建高层建筑。,151-64,全厚充填法 充填高程确定,151-65,（2）分层充填法,分层充填法就是为了达到预期的充填复垦效果，以一定的充填厚度逐次将塌陷区回填至设计标高。 将塌陷地改造为建筑用地常用这种充填方法。 分层充填厚度与矸石的颗粒级配、含水量、压实要求、压实设备、压实趟数等有关。 分层厚度的确定可以用理论计算的办法，也可根据经验确定，但压实后都必须通过现
25、场测试加以检验。 分层充填法有边缘充填法、条带充填法等形式，其工艺要点是分层充填，分层碾压。,151-66,机械的类型与规格。机械越重、碾压面设计。 压实趟数。压实趟数越多越好。 颗粒组成。颗粒大小均匀对压实比较好，之间产生的缝隙很小，但如果不均匀，之间缝隙比较大，压实效果就不好。 含水率：含水较高的压实效果比较好，地基压实的影响因素很多。,151-67,矸石充填的一般工作过程,(1)充填工艺设计； (2)施工场地准备； (3)充填一平整压实一充填一平整； (4)监测； (5)交付使用。,151-68,二、粉煤灰充填复垦技术,我国大型火力电厂多在煤矿区，燃煤发电过程中要排放大量的灰渣，通常的做
26、法是修筑山谷或平原型贮灰场，需要征用大量的土地，同时，对周围环境污染严重。 利用电厂灰渣充填塌陷坑复垦既可解决电厂灰场征地难的问题，又可解决煤矿塌陷地复垦问题，同时还能取得较好的经济效益。 粉煤灰充填复垦工艺过程,151-69,塌陷区用作贮灰场： 稳定塌陷区用作灰场，称为静态塌陷灰场。 不稳定塌陷区用作灰场，称为动态塌陷灰场。 塌陷地作为灰场要考虑两个问题： 一是灰水是否会溃入井下影响生产安全； 二是灰场建筑物和附属物能否适应地表移动和形变。,151-70,灰场规划设计原则,(1)灰场容量。 (2)灰场边界和输水管线等构筑物的位置 (3)出灰口和排水口位置。 (4)输灰水设备。 (5)灰场建设
27、时机。 (6)灰场区域内的防洪排涝问题。,151-71,场地论证,塌陷稳定的塌陷坑充灰论证地表裂隙与井下无水力联系 动态沉陷区充灰 一方面需计算导水裂隙带高度和地表裂缝深度，论证灰水是否会因开采沉陷而溃入井下； 另方面还需要对灰坝、输灰管道、回水泵房等建筑设施的抗变形能力进行设计与论证。,151-72,塌陷坑库容量与服务年限设计,塌陷坑作灰场应满足两个条件： 充灰后可覆土种植或作其他用地 必须具备定的容量和服务年限,151-73,3塌陷区充灰和覆盖技术,1)灰管适应地表变形技术措施 根据对灰管影响的大小，地表移动和变形依次为下沉、水平移动和变形、倾斜和曲率等。为克服这些移动和变形的影响，灰管通
28、常需采取一些保护措施，这些措施有： (1)适当增加伸缩节，吸收地表变形对管道的拉伸和压缩； (2)采用卡箍式柔性管接头，代替法兰盘和伸缩节，管道设计中取消固定支座； (3)释放应力。在多煤层开采时，管道将受到多次变形，为了不迭加各煤层开采后管子上的附加应力，可以在开采一层以后，开采下一层之前，将管子切断，释放应力后再接上； (4)制定运行规程，进行变形监测，适时进行维护调整。,151-74,2)灰场取土、扩容和覆盖技术措施 取土方法有预先取土法、水下取土法和循环取土法。预先取土法是指在地表未塌陷或塌陷初期事先取出表土筑坝或堆存；水下取土法是在塌陷积水地段用挖泥船取土覆盖灰场；循环取土法是指覆盖
29、灰场第一区所用表土取自第二区，覆盖第二区所用表土取自第三区，如此循环进行。 覆土与不覆土以及覆土厚度的确定问题取决于复垦后土地用途及粉煤灰的理化特性，,151-75,充填复垦按是否覆土分为覆土种植形式与不覆土种植形式。 覆土种植分为薄覆土和厚覆土，以及覆土加隔离层和覆土不加隔离层。,覆土方式与复垦土壤剖面的构造,151-76,覆土厚度,覆土厚度增加至一定值，作物产量不再增加或增加微小，而覆土费用随厚度的增加直线上升，即覆土厚度存在一最佳值。最佳覆土厚度可根据下列公式确定：,151-77,三、露天矿山采空区充填复垦,按排土方式不同，露天矿山采空区复垦可分为采用外排土方式时的充填复垦和采用内排土方
30、式时的充填复垦。 1采用外排土方式时的充填复垦 外排土方式是将所采矿床的上覆岩土剥离后运送到采空区以外预先划定的排土场地堆存起来。2采用内排土方式时的充填复垦 内排土方式是将剥离的岩土直接回填在露天开采境界内的已采区域中。,151-78,151-79,第七节 建筑复垦技术,一、概述 建在采动区内的建筑物是否会遭受破坏， 一是取决于地基的稳定性和承载能力 二是取决于建筑物的结构及其抗变形能力的大小 试验结果表明 利用煤矸石将塌陷区充填复垦为建筑用地，可以满足工民用建筑物对地基的工程性质和承载力的要求,151-80,二、煤矸石充填方式与地基加固处理技术,用煤矸石充填塌陷区，由于其粒度大小不一，回填
31、高度不同，不易达到均匀的压实效果，因此，必须对矸石地基进行加固处理。 为了提高矸石地基的稳定性，减小其不均匀沉降，提高地基的承载能力，应采取水平分层充填、分层碾压的充填加固方式。,151-81,三、采动区抗变形建筑物的设计,(一)设计所需的原始资料 (1)地质条件 (2)采矿条件 (3)预计的地表变形值 (4)断层的露头位置 (5)老采空区活化的可能性及其对地表的影响 (6)地下开采后，地下含水层疏干的可能性及其对地面的影响 (7)场地条件 (8)其它条件,151-82,(二)抗变形建筑物的设计要点 1合理规划，正确选择建筑场地 2建筑物形式 3基础 4墙体 5圈梁和构造柱 6楼盖和屋盖。,1
32、51-83,1合理规划，正确选择建筑场地,设计中必须考虑地面远景发展与采矿工程的关系。 建筑场地应尽可能选在地表变形较小的区域； 建筑物的轴线应尽可能平行或垂直于煤层走向； 位于下沉盆地边缘的建筑物，其长轴应平行于下沉等值线； 位于盆地平底建筑物，其长轴应与工作面推进方向垂直。 不同类型的建筑物，应根据其结构和使用要求，避开地表变形的不利影响区(如高耸构筑物不宜建在下沉盆地的拐点附近)。 此外，建筑场地不应选在可能产生塌陷坑、台阶、裂缝等非连续变形的地区，以及地表下沉积水区和可能产生滑坡的地区。,151-84,2建筑物形式,采动区建筑物的体形力求简单，以便于用变形缝分割为高度相同、结构刚度和荷
33、载均匀的各个矩形单体。建筑物的纵横承重墙应与中心轴线呈对称布置。,151-85,3基础,在满足冻结深度和承载能力的条件下。尽可能减小基础埋置深度。在基础的上部，应设置钢筋混凝土基础圈梁，在圈梁和基础之间必须设置水平滑动层。,151-86,4墙体,应根据墙体高度和长度均匀地布置隔墙和门窗洞口，并使它们有同样的高度和宽度。 门窗洞口边沿距建筑物的距离不应小于1.5m，距纵横墙丁字连接处轴线不应小于0.6 m，门窗宽度不宜超过1.8 m。 门窗过梁宜采用钢筋混凝土过梁，预制过梁伸入支座的长度小应小于0.36 m。 在墙体转角和纵横樯连接处，应沿高度1 m左右设置6拉结钢筋，钢筋伸入邻边长度不小于1
34、m。 墙体不宜采用空斗墙，墙面宜为勾缝清水墙面。,151-87,5圈梁和构造柱,在采动区内新建建筑物，必须设置圈梁和构造柱。它们设置在墙体和基础里，互相锚结，以形成空间骨架系统。,151-88,6楼盖和屋盖,楼盖和屋盖宜采用现浇整体钢筋混凝土，最好是与墙壁圈梁和檐口圈梁的钢筋混凝土一块浇制。 采用预制盖板时，预制板在墙体上的支承长度不应小于10 cm，并应与圈梁和墙体牢固拉结。梁或屋架与墙体之间应有可靠的连接，即在墙内设置现浇或预制的梁垫，最好是用圈梁作支承点。 楼盖和屋盖不允许采用可产生横向推力的砖拱或混凝土拱结构。,151-89,(三)抗变形建筑物结构措施的设计 1变形缝 2圈梁和水平滑动
35、层 3. 双板基础 4构造柱 5设置千斤顶调整基础,151-90,1变形缝,设置变形缝就是将建筑物自屋顶至基础分成若干个彼此互不相连、长度较小、刚度较好、自成变形体系的独立单体，以减小地基反力分布不均匀对建筑物的影响。 它是设计采动区抗变形建筑物采用的基本措施之一，是保护建筑物免受损坏的有效而又经济的方法。,151-91,1)建筑物单体长度的确定,建筑物各单体的合理长度，主要决定于地表水平变形值和曲率变形值，此外，还应考虑地基性质及建筑物高度等因素。 对于砖石结构建筑物，一般情况下是根据预计的地表水平变形值按下表确定各单体的长度。,151-92,2)设置变形缝的位置,(1)长度过大的建筑物，按
36、确定的单体长度将其划分为若干个单体，在单体的接合处设置变形缝； (2)平面形状复杂的建筑物的转折部位； (3)建筑物的高度差异或荷载差异处； (4)建筑结构(包括基础)类型不同处； (5)地基强度有明显的差异处。,151-93,3)确定变形缝的宽度,当建筑物位于地表拉伸一正曲率变形区，变形缝宽度可按下表确定。当建筑物位于地表压缩一负曲率变形区，其墙壁变形缝和基础变形缝的宽度分别用下列公式计算：,151-94,2圈梁和水平滑动层,设置钢筋混凝土圈梁的作用在于增强建筑物整体性和刚度，可在一定程度上防止或减少裂缝等破坏现象的出现。 圈梁可分为墙圈粱和基础固梁两种。 墙圈梁一般设于檐口以及楼板下部或窗
37、过梁水平的墙壁上。 基础圈梁设置在基础上部。 在圈粱与基础之间设置水平滑动层。 任何部位的圈梁均应在同一水平上连续地设置，形成一个水平封闭的系统，不应被门窗洞口切断。 圈梁设置的数量，应视地表变形的大小及建筑物的状况而定。,151-95,3. 双板基础,当地表变形很大，尤其是地表扭曲和水平剪切变形很大，设置基础圈梁和滑动层仍不能有效地抵抗地表变形的影响时，可采用双板基础。 双板基础是保护采动区建筑物免受地表变形影响的有效结构，但由于施工复杂、费用昂贵，除非特殊情况，一般不宜采用。,151-96,4构造柱,设置构造柱是为了提高墙壁的抗剪切强度，增加建筑物的整体刚度，限制裂缝延长。 构造柱一般设置
38、在建筑物各单体墙壁的转角处以及承受较大附加剪力的墙壁位置。 构造柱应与各墙壁梁连接，其上端和下端应分别锚固在钢筋混凝土楼盖(檐口)圈梁和基础圈梁内。,151-97,5设置千斤顶调整基础,当地表发生不均匀下沉时，可及时采用千斤顶来调整基础的水平。 一般是把千斤顶设置在基础圈梁下部砌体中预留的千斤顶窝内。 采用千斤顶调整时，应在基础圈梁下部设橡皮垫和工字钢，千斤顶下部也应有足够大的支座垫板，以保证圈梁和下部基础砌体不因局部受压而被破坏。,151-98,四、建筑复垦后的监测,为了检验地基加固处理和建筑物抗变形结构措施的效果，掌握建筑物的动态和建筑物变形与地表变形之间的关系，应在基础下方和圈梁中埋设应
39、力计进行应力监测，在建筑物及其周围地面上设置观测站进行变形监测。 (一)地基和受力钢筋的应力监测 (二)建筑物变形监测,151-99,(一)地基和受力钢筋的应力监测,应力量测常用差动电阻式的钢筋计、钢弦式钢筋计、钢弦式压力盒和电阻应变片等进行。 常用的差动电阻式钢筋计。 埋设在混凝土里的钢筋计通过连接杆与受力钢筋焊接。 当钢筋受到轴向拉力和压力时，钢筋计里的电阻丝R1和R2的电阻比和电阻值发生变化，通过引出电缆用比例电桥测出其变化值，可按下式计算轴向应力的变化量：,151-100,式中 f钢筋计的灵敏度，其数值由生产厂提供，Pa/(0.01)； z 电阻比相对于基准值(即首次观测值)的变化量，
40、拉伸变形时为正，压缩变形时为负，0.01； b温度计补偿系统，其数值由生产厂提供，Pa/； t温度相对于基准值的变化量，温度升高时为正，降低时为负，。,埋设点的温度t与钢筋计电阻值Rt之间有如下关系：当60t0时 t = (Rt一R0)当0t-25时 t = (Rt一R0) 式中R0钢筋计计算冰点电阻，由生产厂提供，； 钢筋计零上温度系数，由生产厂提供，/； 钢筋计零下温度系数，由生产厂提供，/。由上述关系，可根据实测电阻值计算埋没点温度，从而求得出。,151-101,(二)建筑物变形监测,1砖石结构建筑物的变形观测 1)观测点布置 建筑物变形观测点，主要是埋设在建筑物上的墙壁点和与之对应的土
41、壤点。墙壁点的结构和埋设方法如图所示，土壤点的结构和埋设要求与矿山开采沉陷中的地表移动观测点相同。 观测点一般布置在建筑物角部和纵、横墙连接处及窗间墙的勒脚部位。但在变形缝、缓冲沟、新旧房屋连接处两侧和最大动载荷的周围以及地质条件不利处也应设置观测点。 建筑物每侧的观测点应不少于3个，占间距一般为310 m，墙壁点与对应土壤点之间的距离要大于基础埋深，一般为1.5 m。,151-102,2)观测的内容、精度和时间要求,对土壤点、墙壁点以及变形缝和缓冲沟两测的对应观测点，均需进行距离丈量和水准测量。 每段距离的往返丈量值，加入三项改正数(即比长、温度、倾斜改正数)之后，其互差不得大于2 mm。
42、水准测量用精度不低于S3级的水准仪按两次仪餐高进行，相邻两测点高差互差不得大于3 mm。 每幢建筑物的水准测量路线构成一个闭合环，其闭合差应不大于2 mm 对建筑物上肉眼可见的裂缝和其它异常现象，如墙体倾斜、鼓凹、门窗变形等，均应做上标记，并对其大小、位置、方向和发生的时间进行素描和记录。 观测时间根据建筑物移动变形情况而定。 在地表受采动影响的初始和衰退期，每月应至少观测一次，活跃期每月观测不少于两次。 建筑物移动稳定后，每隔23个月还应进行一次水准测量，以了解建筑物残余变形情况。,151-103,2高耸建筑物的变形观测,由于高耸建筑物(如烟囱、水塔、高压电塔、井架等)对地表倾斜最为敏感，因
43、此，主要是对它们进行倾斜观测。 一般是在其顶部设置观测标志(或利用避雷针等)来观测偏斜的程度。,151-104,3工业厂房内各种设备基础的观测,独立的设备基础底面积小、刚度较大，地表水平变形和曲率变形对其影响不大，但地表倾斜变形则能使其歪斜 在地表移动过程中应对设备基础上钻出直径为3050 mm、深度为100150 mm的孔洞，用混凝土或水泥砂浆将刻有十字标记的研4钢筋埋于孔内作为观测点。 十字标记露出基础平面不应超过10 mm。 当需要检查机械的主要连接部位的几何关系时，还应进行边长丈量。对吊车轨道必须设置标记进行轨平、轨距及方向变化的测量。,151-105,第八节 露天矿土地复垦技术简介,
44、露天矿土地复垦是指将采矿破坏的土地因地制宜地恢复到所期望状态的行动和过程。 主要目标是重新建立永久稳定的景观地形，这种地形在美学上和环境上能与未被破坏的土地相协调, 而且采后土地的用途能最有效地促进其所在的生态系统的稳定和生产力的发展。根据可持续发展的观点，经复垦后的土地，不但要满足当代人的需求，而且也要为后代人留下一个良好的生存环境。 露天矿土地复垦的主要对象是已挖掘的采场和排土场。,151-106,一、露天采场复垦,露天采场的复垦主要取决于矿床赋存、地形条件、围岩、表土及当地的实际需要。 露天开采的、水平矿和缓斜矿的剥离物可堆弃在露天采场(采用内排工艺)内，复垦场地的坡度可与矿床底板坡度相
45、近，以利于地表水的排除。在开采前利用采运设备超前采集土壤，接着覆盖在内排场地上即可恢复原先的地形。然后按田园化要求修筑机耕道、灌溉水渠及营造防护林带。,151-107,开采矿体长的倾斜或急斜矿时，也可采用内排方法，将矿体分为若干小矿田，在其中寻出剥离系数最小的一块矿田进行强化开采，尽快将矿物采出以腾出空间，同时将剥离的表土暂时堆弃在该矿田周边上，然后再开采另一块矿田并将剥离物回填在已腾出空间的采空区上，再将其周边的表土覆盖上去并整平。 复垦地用于种植大田作物时整平的坡度不应超过1，个别情况下为23；用于植树造林时不超过3，个别情况下可达5。必要时可修筑成梯田。,151-108,对于倾斜或急斜的
46、坡积矿床，用水力开采或随等高线开挖后，呈现裸露的石坡一般成“石林”状。这类地形的复垦就地取材修筑梯田，按等高线堆筑石墙，并尽量与“石林”联结，然后在墙内回填尾矿，尾矿可用泥浆泵吸取，经过管道回填到梯田。尾矿干涸后要保持5以上的坡度，以满足复垦后排灌的要求，再在平整后的地面铺土整平(覆盖土层厚度一般不少于0.40.5 m)，供农业或林业用。 对于地下水丰富的矿区，为恢复因采矿而破坏了的含水层，必须在采空区内先回填岩石再覆盖土壤层。,151-109,用于农业、林业复垦的露天采场，在适宜的位置上需设置防洪设施，以免洪水冲毁场地。 露天采场边帮和安全平台上可用植被保护。为使植被在边帮上成长，可用泥浆法
47、处理，或在安全平台上种植藤本植物，以拢住岩石。平台(崖道)可视具体条件种植矮株的经济林、薪炭林。 深度较大的露天矿坑可改造成各种用途的水池。如工业和居民的供水池、养鱼和水禽池、水上运动池、文化娱乐设施和疗养地等。此时，要求矿坑四周围岩无毒无害且无大的破碎带，整体性强、渗水性小，或者是第四纪沉积层。不必采取大的堵漏、防渗等措施。,151-110,二、排土场复垦,露天矿排土场破坏土地的面积，一般占全矿面积的50左右。所以，排土场地复垦是矿山企业土地复垦的重点。 露天矿外排土场主要表现为剥离物对土地的大量压占，内排土场主要表现为剥离物对矿坑的回填。 由于内排充分利用了空间，减少了剥离物对土地的大面积
48、压占及其对环境带来的危害，因此在地形条件允许的情况下，对于水平、近水平和缓倾斜的矿床，尽可能优先考虑实现内排，其次再考虑外排；对于倾斜和急倾斜的矿床，内排难度较大应考虑外排。,151-111,1 复垦措施,矿区土地复垦是在矿区的自然、社会、经济条件下，依照国家政策，遵循自然规律，将矿区土地复垦与采矿及国土整治结合起来统筹考虑，力求和当地的土地总体规划相协调, 最终能使复垦后的土地获得最大的经济效益或社会效益。,151-112,土地复垦可分为工程复垦和生态复垦两个阶段。 在工程复垦的过程中，以土壤重构原理为依据，根据剥离物的性质和数量，将剥离物分层逐段排弃，力求使复垦后的土地和土壤的自然构成相一
49、致， 作业过程一般为: 表土采集堆存废石排弃压实表土覆盖土地整形。 生态复垦一般是在工程复垦之后进行的，它主要是根据复垦土地的特性，采用不同的手段和措施对复垦地进行熟化，要尽量缩短复垦地的熟化过程，最后在已复垦的土地上进行各种垦后作业，例如种粮、植草等。在土地复垦的整个过程中，始终要以采矿作业和土地复垦作业费用最低、复垦地获得的效益最大为依据。,151-113,在露天矿山工艺设计中，要注意土壤和围岩的农业化学性质和物理力学性质、它们的空间分布及数量。 对于土壤、含肥岩石与其它硬质岩石，要尽可能分开剥离，集中或分开堆存； 对酸性和含毒的岩石，采集后应排弃在排土场底部或中间，然后覆盖土壤或含肥岩石。,2排弃物料的分采分堆,151-114,排土场一般可复垦为农业、林业、牧业、工业民用建筑用地以及景观娱乐场地等。值得注意的是，在复垦为农、林、牧用地时，应依据采掘计划和土壤重构原理合理采集、堆存和覆盖剥离的废岩及表土，以使复垦活动顺利进行。,
