5.1.3 水平位移与水平变形对胶带走廊采动损害的影响分析
不均衡的水平位移将造成一定的水平变形,水平变形有正负之分,正值表示拉伸变形,负值表示压缩变形。地表水平变形对长度较大的建(构)筑物破坏作用很大,尤其是拉伸变形的影响。由于建(构)筑物抵抗拉伸能力远小于抵抗压缩的能力,所以较小的地表拉伸变形就能使建筑物产生开裂性裂缝。但当压缩变形较大时,建(构)筑物将产生严重的破坏,可使建(构)筑物墙壁、地基压碎,地板鼓起产生剪切和挤压裂缝,纵墙或围墙产生褶曲或屋顶鼓起,如图5.5所示。
图5.5 压缩变形对建(构)筑物的影响
1.沿胶带运输走廊走向方向
图5.6为沿胶带运输走廊走向监测点各期水平位移情况。由图可知,截止到2017年11月18日,地表水平位移已基本稳定,最大水平位移为4号监测点,位于22618工作面左巷上方地表内侧14m处,达383mm,位于22618工作面的拉伸区;从2017年3月5日—4月20日,胶带基础监测点的水平位移基本上都是向左的;监测点沿胶带走向水平移动自2017年4月27日以后(工作面开采过胶带150m),均沿胶带方向向右位移,之前均沿胶带方向向左移动。以上表明,在沿胶带运输走廊方向上,地表移动初期,地形对地表移动变形的影响较大,后期采矿对地表移动变形的影响较大。
图5.6 沿胶带运输走廊走向监测点各期水平位移曲线
尽管有些监测点,如G70及其右侧的监测点,虽然位于22618工作面右巷上方地表的内侧和外侧,但其水平移动方向仍然是向右的,特别是G70号监测点向右移动比1号监测点较大,这表明重复开采22618工作面情况下,22620工作面的残余变形以及右侧山体的滑移影响对G70号及其右侧的监测点的水平位移起决定性的作用。
通过计算可知,地表最大水平变形为-4.3mm/m,位于G70号和G69号监测点之间。该处胶带走廊距离地表很近,即H非常小;由表5.1可知,该处胶带走廊的允许变形值非常小。因此,在该处易造成胶带走廊较严重的压缩变形,如图5.7所示。
2.垂直胶带运输走廊走向方向
图5.8为垂直胶带运输走廊走向监测点各期水平位移情况,由该图可知,截止到2017年11月18日,该方向上的水平位移已基本稳定,最大水平位移为4号监测点,位于22618工作面左巷上方地表内侧14m处,达354mm;从2017年3月5日到2017年4月20日,胶带基础监测点的水平位移基本上都是向开切眼方向发生位移;由各监测点所处的地形可知,监测点4、3、2、1、G70和G69均位于同一个平顶的山顶上,且均位于22618工作面采空区正上方地表,自2017年4月27日以后(此时工作面已推进过胶带走廊150m),均垂直胶带走向向停采线方向位移,其他监测点仍然向开切眼一侧水平移动;从2017年4月27日后,4、3、2、1和G70号监测点垂直于胶带方向的水平位移较大,且距离山体边界越近,相对水平位移越大。这进一步表明,地形对垂直于胶带走廊方向的水平位移有较大的影响,采矿对其影响具有一定的滞后性,滞后影响距为150m,而且采矿对采空区内侧的影响大,外侧的影响小,这种对各监测点水平位移量影响的不协调性易造成严重的采动损害。
图5.7 地表水平变形致使胶带运输走廊产生的压缩变形
根据图5.8监测点沿垂直胶带运输走廊走向方向的水平位移值,可计算出地表最大水平变形为-6.6mm/m,也位于G70号和G69号监测点之间。由以上分析可知,该处水平变形已经远超过地表的容许变形值,垂直于胶带走廊方向的水平变形,也必将进一步加剧沿胶带走廊方向的压缩采动损害。
综上所述,由于胶带走廊属于大型带状建(构)筑物,长度较长,水平变形对胶带走廊的采动较大,尤其是在胶带走廊支架离地面较低的地段,其采动损害更加明显。
图5.8 垂直胶带运输走廊走向监测点各期水平位移