GB 51180-2016 煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范 （免费下载）
1 总 则
1.0.1 为了充分开发利用煤矿采空区土地资源，在煤矿采空区建(构)筑物地基处理的设计、施工、质量检验和采动边坡防治中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、质量可靠、节能环保，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于已有煤矿采空区场地地面新建、改建和扩建的工业与民用建(构)筑工程地基处理设计、施工和质量检验。
1.0.3 煤矿采空区建(构)筑物地基处理的设计、施工和质量检验除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
3 基本规定
3.0.1 采空区地面建(构)筑物地基处理设计应根据建(构)筑物规模、功能特征，采空区特征以及采空区地基可能造成建(构)筑物破坏或影响正常使用的程度分为三个等级，设计时应根据具体情况，按表3.0.1的规定确定。
注：1 Hd为采空区埋深(m)，t为停采时间(天)；
2 对30层以上和高度大于100m超高层建筑以及高度超过100m的构筑物的下伏采空区地基处理设计与施工应进行专门论证。
3.0.2 煤矿采空区新建、改建和扩建工程设计和施工前，必须进行煤矿采空区岩土工程勘察，判定工程建设场地的稳定性和适宜性。勘察及评价结论应作为煤矿采空区地基处理、建(构)筑物及地基基础设计的主要依据。
3.0.3 采空区场地稳定性及适宜性评价应符合现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044的有关规定。
3.0.4 煤矿采空区建(构)筑物地基处理宜在地表移动衰退期结束后进行。
3.0.5 采空区建(构)筑物地基处理主要对象，应包括拟建场地影响范围内煤矿采空空洞、采空区覆岩垮落、离层及对场地和地基稳定性有影响的巷道、废弃井筒、地表裂缝、塌陷坑等。
3.0.6 采空区建(构)筑物地基处理面积及处理深度，应依据建筑物特征、采空区特征、采空区地基处理设计等级及采空区地基处理方法等综合确定。
3.0.7 采空区地基处理方法应根据上部结构对地基处理的要求、采空区采矿和地质条件、覆岩垮落类型、地表变形特征、工期、地区经验和环境保护等综合确定，并应符合下列规定：
1 对条带式、房柱式、穿巷式开采等非充分采动，或顶板自然垮落、尚属稳定的浅层采空区，可按本规范地基处理方法适用范围综合选定；
2 依据覆岩及其垮落类型选择地基处理方法，可按表3.0.7-1的规定确定：
3 对充分采动的具有典型“三带”特征及地表移动盆地变形的大面积煤矿采空区，可按表3.0.7-2确定。
3.0.8 不同类型或不同变形区段的采空区，可根据采空区变形特征、稳定性现状、拟建建(构)筑物重要性等级以及对不均匀沉降敏感程度等，采取不同的地基处理方法。
3.0.9 对评定为稳定及基本稳定的采空区场地，在确定采空区地基处理设计方案时，尚应分析下列可能引起采空区活化的不利因素：
1 非充分采动的采空区及小窑采空区，地下水长期对煤(岩)柱、顶底板岩石的软化作用；
2 充分采动采空区垮落、断裂带地下水长期对覆岩的潜蚀、软化作用；
3 地表水经塌陷坑、采动裂缝等长期入渗对采空区的作用；
4 多煤层重复采动及邻近矿区开采的作用；
5 地质构造褶皱、断裂强烈发育的采空区，受邻近矿区采动、爆破振动、地震等作用；
6 充水采空区，因相邻矿区开采的疏排水作用；未充水采空区，因外界因素积水的软化作用；
7 垮落带、断裂带发育且密实程度差的浅层、中深层采空区场地上的附加荷载作用。
3.0.10 应根据采空区类型、建(构)筑物规模及其所处地表移动变形位置，同时结合上部结构、基础和地基的共同作用，选用地基处理与加强上部结构抗变形能力的综合措施。
3.0.11 对以下类型采空区地基处理工程，应在有代表性的区段进行现场试验和试验性施工，并应校验设计参数和施工工艺：
1 采空区地基处理设计等级为甲、乙级的工程；
2 无区域处理经验的工程；
3 采用新材料或新处理工艺的工程。
3.0.12 采空区地基处理设计除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定外，尚应符合下列规定：
1 所有采空区建(构)筑物地基计算，应满足承载力计算的有关规定；
2 采空区建(构)筑物地基变形验算，应分析评价采空区残余变形的影响；
3 对位于斜坡上或边坡附近的采空区建(构)筑物以及受较大水平荷载作用的高层建筑、高耸结构，尚应进行地基稳定性验算。
3.0.13 处理后的采空区场地变形允许值应按表3.0.13确定。
3.0.14 采空区地基处理施工期间，地表移动变形监测，监测的内容、方法、精度，应符合现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044中勘察阶段变形监测的有关规定。
3.0.15 采空区地基上的建(构)筑物，应进行长期变形监测，监测内容、方法及精度应满足现行行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8的有关规定。
3.0.16 采空区地基处理施工工艺、工序应根据采空区顶板垮落特征、密实程度、充水状态等综合确定，并应严格控制工序、质量，进行施工验证和工后检测与评价。
3.0.17 煤矿采空区建(构)筑物地基处理鼓励采用新技术、新材料和新工艺，合理利用矿渣、尾矿等废弃物，应遵守国家现行安全生产和环境保护等有关规定，并应符合耐久性使用要求。
3.0.18 煤矿采空区地基处理设计等级为甲级、乙级的建(构)筑物，地基处理设计、施工、质量检验和工后监测等均应符合动态设计、信息法施工的工程管理要求。地基处理设计等级为丙级的建(构)筑物，地基处理设计、施工宜采用动态工程管理方法。
4 灌注充填法
5 穿越/跨越法
6 砌 筑 法
7 剥挖回填法
8 强 夯 法
9 堆载预压法
10 采动边坡防治
11 采空区治理综合措施
12 工后检测与变形监测
附录A 采空区地基处理范围及处理深度计算
A.0.1 水平及倾斜煤层采空区水平处理范围，可由建(构)筑轮廓尺寸、围护带宽度及采空区覆岩移动的影响宽度按下式计算。
B＝D＋2ds＋D＇ (A.0.1)
式中：D——建(构)筑轮廓宽度(m)；
ds——围护带宽度(m)，按表A.0.1的规定确定；
D＇——采空区覆岩移动影响宽度(m)。
A.0.2 采空区覆岩移动影响宽度对于水平或者近水平煤层开采区[图A.0.2(a)所示]可按式(A.0.2-1)计算，对于倾斜采空区[图A.0.2(b)所示]可按式(A.0.2-2)计算。
对于水平或近水平煤层采空区，可按下式计算：
D＇＝2(hcotφ＋Hcotδ) (A.0.2-1)
式中：h——上覆松散层厚度(m)；
φ——松散层移动角(°)；
δ——采空区上覆岩层移动角(°)；
H——上覆岩层厚度(m)。
对于倾斜煤层采空区，可按下式计算：
D＇＝(h1＋h2)cotφ＋H1cotβ＋H1cotγ (A.0.2-2)
式中：h1、h2——分别为采空区上山和下上边界上覆松散层厚度(m)；
β——采空区下山方向上覆岩层移动角(°)；
γ——采空区上山方向上覆岩层移动角(°)；
H1、H2——分别为采空区上山和下上边界上覆岩层厚度(m)。
A.0.3 采空区地基处理深度确定应符合下列规定：
1 当处理范围位于内边缘区及中间区时，其处理深度hd应为地面至需处理的最下层采空区底板下1m～2m处。
2 当需处理范围位于外边缘区时(图A.0.3)，可按下列公式计算：
hd＝he＋h＇ (A.0.3-1)
he＝Hd－ltanδ (A.0.3-2)
式中：he——外边缘区采空区移动影响带以上的深度(m)；
h＇——移动影响带以下的处理深度，取5m～10m为宜；
l——注浆孔距采空区边界的距离(m)。
A.0.4 急倾斜煤层采空区治理范围与煤层的走向垂直方向，采空区在倾向上治理区为危险移动边界范围(图A.0.4-1)，其沿煤层倾向治理长度L可按式(A.0.4-1)计算；横向治理宽度B(图A.0.4-2)计算可按式(A.0.4-2)计算。
A.0.5 计算采空区地基处理范围时，基岩移动角与松散层移动角的取值可按表A.0.5-1及表A.0.5-2取值。
注：1 表中数值为水平煤矿采空区覆岩移动影响角及倾斜煤矿采空区上山移动影响角取值；对于倾斜煤层下山移动影响角的取值，一般采用公式β＝δ－kα来计算，其中α为矿层倾角(°)，对坚硬覆岩k取值0.7～0.8，中硬覆岩k取值0.6～0.7，软弱覆岩k取值0.5～0.6；对于急倾斜煤层采空区走向移动角及底板移动角的取值，应根据地区经验确定。
2 位于采空边坡影响范围内的建(构)筑物，尚需根据采动边坡稳定性对建(构)筑物的影响选取岩层移动影响角。取值时根据采空区类型，深层采空区移动影响角取大值，浅层采空区取小值。
附录B 灌注充填法施工附表
B.0.1 钻孔开孔定位质量检验报告单应符合表B.0.1的规定。
B.0.2 钻孔施工成果表应符合表B.0.2的规定。
B.0.3 钻孔施工记录表应符合表B.0.3的规定。
B.0.4 浇筑灌注管记录成果表应符合表B.0.4的规定。
B.0.5 灌注浆液配制记录表应符合表B.0.5的规定。
B.0.6 钻孔灌注施工成果表应符合表B.0.6的规定。
B.0.7 灌注施工记录表应符合表B.0.7的规定。
附录C 采动边坡稳定性系数和推力计算
C.0.1 采动边坡单滑面滑移(含滑移式危岩)稳定性系数Kf(图C.0.1)可按下式计算：
Pm＝(Md·Dw/H0·F)tanβs (C.0.1-7)
式中：
R——抗滑力(kN/m)；
T——下滑力(kN/m)；
i、i＇——坡顶边缘最终和动态倾斜值，倾向与坡体相同时取正值(相反取负值)；
ε、ε＇——坡顶边缘最终和动态水平变形值，拉伸为正值(压缩为负值，动态取正值)；
Hs——采空坡体高度(m)；
W——滑体重量(kN/m)；
η——计算系数；当Hi≤Hs时，η＝(Pm·w)/Hi；当Hi＞Hs时，η＝(Pm·w)/(Hi－Hs)；w为坡顶边缘下沉值(m)；
Pm——坡体采动程度系数，小于或等于10；
ξ——计算系数；当Hi＜Hs时，ξ＝1.0；当Hi≥Hs时，ξ＝Hs/Hi；
Hi——坡顶至开采煤层底板垂高(m)；
A＇——地震加速度(重力加速度g)；
V——后缘裂缝静水压力(kN/m)；
U——沿滑面扬压力(kN/m)；
Ls——滑面长度(m)；
c——滑动面内聚力(kPa)；
Z——滑体后壁张开性裂缝深度(m)；
Hw——张性裂缝中充水深度(m)；
——内摩擦角(°)；
α0——滑面倾角(°)；
βs——坡面倾角(°)；
λs——侧压力系数，λs＝μ/(1－μ)，μ为泊松比；
γw——水体容重(N/m3)；
hw——浸润线下土体高度(m)；
Md——坡体下方煤层法向开采厚度(m)；
H0——坡体下方平均开采深度(m)；
Dw——坡体下方开采宽度(m)，如D≥1.5H0时，取D＝1.5H0；
F——岩性系数，可按表C.0.1选取。
C.0.2 采动边坡单滑面滑移(含滑移式危岩)推力可按下式计算：
P＝Ks×T－R (C.0.2)
式中：P——推力(kN/m)；
Ks——设计的安全系数。
C.0.3 采动边坡单一平面或圆弧形滑移稳定性系数Kf可按下列公式计算(图C.0.3)。
式中：Ri——第i条块的抗滑力(kN/m)；
Ti——第i条块的下滑力(kN/m)；
Nwi——第i条块孔隙水压力(kN/m)；
TDi——第i条块渗透压力产生的平行滑面分力(kN/m)；
ru——孔隙压力比；
ηi——计算系数；
RDi——渗透力产生的垂直滑面分力；
Wi——第i条块的重量(kN/m)；
ci——第i条块的内聚力(kPa)；
i——第i条块内摩擦角(°)；
LSi——第i条块滑面长度(m)；
αi——第i条块滑面倾角(°)；
βi——第i条块地下水流向(°)；
hwi——浸润线下土体高度(m)。
C.0.4 采动边坡单一平面或圆弧形滑移推力可按下列公式计算：
对剪切而言：Hs＝(Ks－Kf)×∑(Ti×cosαi) (C.0.4-1)
对弯矩而言：Hm＝(Ks－Kf)/Ks×∑(Ti×cosβi) (C.0.4-2)
式中：Hs、Hm——推力(kN)。
C.0.5 采动边坡折线形滑移稳定性系数Kf可按下列公式计算(图C.0.5)：
式中：ψj——第i块段的剩余下滑力传递至第i＋1块段时的传递系数。
C.0.6 采动边坡折线形滑移推力可按下式计算：
Pi＝Pi－1×ψi＋Ks×Ti－Ri (C.0.6)
式中：Pi——第i条块的推力(kN/m)；
Pi－1——第i－1条块的推力(kN/m)，若Pi－1＜0，取Pi－1＝0；
C.0.7 采动边坡倾倒式危岩稳定性系数Kf计算应符合下列要求：
1 由后缘岩体抗拉强度控制(图C.0.7-1)，危岩体重心在倾覆点之外时可按式(C.0.7-1)计算，危岩体重心在倾覆点之内时可按式(C.0.7-2)计算：
式中：hb——后缘裂隙深度(m)；
hw——后缘裂隙充水高度(m)；
V——后缘裂隙水压力(kN/m)；
Hs——后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离(m)；
a——危岩体重心到倾覆点的水平距离(m)；
b——后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离(m)；
h0——危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m)；
f1k——危岩体抗拉强度标准值(kPa)，根据岩石抗拉强度标准值乘以0.4的折减系数确定；
αc——危岩体与基座接触面倾角(°)，外倾时取正值，内倾时取负值；
βb——后缘裂隙倾角(°)。
2 由底部岩体抗拉强度控制时(图C.0.7-2)，稳定性系数Kf可按下式计算：
