建筑物下開(kāi)采在建筑物下及村莊下采煤，建筑物所受的破壞不僅受開(kāi)采引起的地表移動(dòng)和變形的影響，而且與建筑物本身的形狀、尺寸及結(jié)構(gòu)類(lèi)型有關(guān)。因此，在建筑物及村莊下采煤，除需設(shè)法減少地表移動(dòng)和變形對(duì)建筑物的影響外，還要注意建筑物本身的設(shè)計(jì)和加固措施。一、地表移動(dòng)和變形對(duì)建筑物的影響（一）、下沉處于地表均勻下沉的建筑物，在工作面推進(jìn)過(guò)程中，要先后受到暫時(shí)的拉伸變形和壓縮變形的影響。只要建筑物能承受在回采過(guò)程中的地表變形的作用，則處于地表均勻下沉區(qū)德建筑物受到的危害不打。若地表均勻下沉值較大，將會(huì)造成坑洼積水，特別是當(dāng)下沉后的地表標(biāo)高低于地下潛水位時(shí)，建筑物長(zhǎng)期泡在水中，不僅影響建筑物的正常使用，而且影響建筑物本身的強(qiáng)度。

（二）、傾斜地表傾斜會(huì)使建筑物產(chǎn)生傾斜、重心偏移。當(dāng)傾斜較大時(shí)，建筑物重心的投影會(huì)轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)底面以外，可能造成建筑物倒塌。（四）、曲率地表曲率有正（凸）曲率和（凹）曲率兩種。在正曲率的影響下，建筑物基礎(chǔ)的兩端處于“懸空”狀態(tài)，建筑物成為中部有支點(diǎn)的雙懸臂梁【見(jiàn)右圖上】。在負(fù)曲率的影響下，建筑物基礎(chǔ)成為兩端的簡(jiǎn)之梁【見(jiàn)右圖下]。當(dāng)曲率引起的附加應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)的承載能力時(shí)，建筑物會(huì)受到破壞，正曲率產(chǎn)生倒八字形斷裂，負(fù)曲率產(chǎn)生正八字形斷裂。曲率一般對(duì)底面積小的建筑物影響很小，對(duì)長(zhǎng)度達(dá)的建筑物影響較大。二、地表移動(dòng)和變形與建筑物的變形和破壞的關(guān)系（一）地表移動(dòng)和變形與建筑物的變形的關(guān)系建筑物的變形是由于地表變形的傳遞給基礎(chǔ)引起的。在采動(dòng)過(guò)程中地表產(chǎn)生的下沉、傾斜、曲率、水平移動(dòng)和水平變形都會(huì)影響到建筑物。（二）地表移動(dòng)和變形與建筑物破壞的關(guān)系地表移動(dòng)和變形與建筑物破壞的關(guān)系取決于地表變形值大小和建筑物本身抵抗變形能力。評(píng)定建筑物破壞程度和危險(xiǎn)程度狀況應(yīng)以使用安全和結(jié)構(gòu)破壞為依據(jù)。對(duì)于同一棟建筑物，由于用途不同，衡量其危險(xiǎn)程度的標(biāo)準(zhǔn)則不同。用傾斜、曲率和水平變形值來(lái)確定長(zhǎng)度（或變形縫區(qū)段）小于20米的磚石結(jié)構(gòu)建筑物的破壞等級(jí)（保護(hù)等級(jí)）。（二）消除或減少開(kāi)采影響的疊加（1）完全開(kāi)采在采空區(qū)內(nèi)，殘留煤柱對(duì)地表產(chǎn)生不利影響。煤柱上方的地表變形，是煤柱兩側(cè)采空區(qū)引起的地表變形疊加。如下圖，觀度為AB的煤柱，在其他上方地表水平變形，可以看成是A點(diǎn)左側(cè)采空區(qū)引起的地表水平變形與B點(diǎn)右側(cè)采空區(qū)引起的地表變形的疊加。（2）順序開(kāi)采對(duì)于煤層群或厚煤層傾斜分層采煤法，要求按一層一層或一分層一分層的順序進(jìn)行開(kāi)采，待第一分層開(kāi)采對(duì)地表的影響（或大部分）消失后再開(kāi)采第二層煤層或第二分層。（3）合理地布置各煤層或各分層的開(kāi)采邊界地下開(kāi)采對(duì)地表的有害影響，主要在開(kāi)采邊界附近的地表，對(duì)于煤層群或厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，合理地確定各煤層或各分層開(kāi)采邊界的位置，可以減少開(kāi)采邊界上方地表變形的疊加。（4）正確的安排工作面推進(jìn)方向?qū)τ陔p翼采區(qū)，如上（下）山布置采區(qū)中央，上（下）山煤柱會(huì)使其上方地表變形加劇。為此，可采用跨上（下）山的推進(jìn)方式，使工作面連續(xù)推進(jìn)，取消山（下）山煤柱，避免地表變形的疊加，雙面采區(qū)，有時(shí)可以考慮采用反向?qū)ΨQ(chēng)開(kāi)采，在建筑物中央的下方布置開(kāi)切眼，向采空區(qū)兩翼同時(shí)開(kāi)采，隨工作面向兩翼推進(jìn)，建筑物處在盆地位置的中央位置。三、協(xié)調(diào)開(kāi)采協(xié)調(diào)開(kāi)采就是當(dāng)整個(gè)煤層或厚煤層數(shù)個(gè)分層同時(shí)開(kāi)采時(shí)，控制各煤層或各分層工作面之間的錯(cuò)距，使地表拉伸變形與壓縮變形互相抵消，以達(dá)到減小地表水平變形的目的。（五）合理地確定工作面與建筑物的相對(duì)位置

（1）平行長(zhǎng)軸開(kāi)采在開(kāi)采過(guò)程中，工作面上方地表拉伸應(yīng)力產(chǎn)生的斷裂，往往平行開(kāi)采邊界。建筑物抵抗變形的能力取決于建筑物的平面形狀，矩形建筑物在長(zhǎng)軸方向抵抗變形的能力弱于短軸方向。當(dāng)?shù)孛嬗薪ㄖ锶簳r(shí)，工作面應(yīng)平行于大多數(shù)建筑物的長(zhǎng)軸布置，以使大多數(shù)建筑物具有較長(zhǎng)的抗變形能力。（2）合理地確定停采線(xiàn)與建筑物的相對(duì)位置在某些情況下，由于停采線(xiàn)與建筑物相對(duì)位置不合理，可能因地表變形的疊加使建筑物遭到破壞。（六）合理地確定工作面推進(jìn)速度（1）連續(xù)勻速開(kāi)采連續(xù)勻速開(kāi)采就是一個(gè)工作面接著一個(gè)工作面連續(xù)開(kāi)采，中間不得有停頓或間隔過(guò)長(zhǎng)。地表移動(dòng)穩(wěn)定后的變形較工作面推進(jìn)過(guò)程中的變形（稱(chēng)動(dòng)態(tài)變形）要大，工作面推進(jìn)速度越大，動(dòng)態(tài)變形值越小。因此，若工作面長(zhǎng)期停留在建筑物下方，建筑物將受到較大的動(dòng)態(tài)變形作用。（2）確定合理的工作面推進(jìn)速度在開(kāi)采過(guò)程中，工作面經(jīng)過(guò)的地表各點(diǎn)，都要經(jīng)受從拉伸、壓縮到穩(wěn)定的過(guò)程。工作面推進(jìn)速度越快，地表動(dòng)態(tài)變形越小，對(duì)建筑物有利，但加快工作面推進(jìn)速度會(huì)使地表下沉和變形速度增加，對(duì)建筑物又不利。因此，確定合理的工作面推進(jìn)速度，應(yīng)綜合考慮以上兩個(gè)因素。（一）變形縫設(shè)置變形縫的是將建筑物自屋頂至基礎(chǔ)切割成彼此不相連的獨(dú)立單元體，使地表變形分散到各單元體上，各單元體上受到的變形比整體上受到的變形要小，從而減輕變形的有害影響。（二）鋼筋混凝土圈梁或鋼拉桿加固鋼筋混凝土圈梁或鋼拉桿加固的作用是加固房屋和切割后的單元體，以便提高建筑物的整體性和剛度，增強(qiáng)建筑物的抗破壞能力。鋼筋混凝土圈梁一般設(shè)置在基礎(chǔ)平面、地下室樓板、上部樓板及檐口水平外墻的四周。鋼拉桿一般只適用于建筑物的上部加固。（三）液壓千斤頂調(diào)整采用液壓千斤頂調(diào)整可以完全消除地表曲率的影響，也可以防止地表傾斜的影響。當(dāng)采用液壓千斤頂調(diào)整建筑物時(shí)，必須在內(nèi)、外墻底部預(yù)先設(shè)置鋼板或鋼筋混凝土板，以便安放千斤頂，使房屋在千斤頂?shù)淖饔孟抡w升降。五、建筑物下采煤的技術(shù)體系

建筑物下采煤從技術(shù)體系上可分為四大類(lèi):1·以支撐煤柱為核心的開(kāi)采技術(shù)體系;2·以充填體為核心的巖層控制技術(shù)體系;3·以協(xié)調(diào)開(kāi)采為核心的變形控制技術(shù)體系;4·以建筑防護(hù)為核心的技術(shù)體系。（一）以支撐煤柱為核心的開(kāi)采技朮體系

這一技術(shù)的主要原則是選取合理的煤柱留設(shè)方式，在容許地表變形范圍內(nèi)采出最大煤量。（1）條帶法開(kāi)采條帶開(kāi)采是將一個(gè)區(qū)域劃分成一個(gè)個(gè)長(zhǎng)條形，采一條，留一條，保留條帶用于永久支撐上覆巖體。條帶冒落開(kāi)采時(shí)，只要設(shè)計(jì)合理，開(kāi)采后上覆巖層破壞的范圍很有限，一般情況下各開(kāi)采條帶產(chǎn)生的裂隙帶之間不互相連接。因此對(duì)地表的影響是輕微且均勻的。按條帶長(zhǎng)軸沿煤層的走向或傾向布置，條帶開(kāi)采可分為走向條帶和傾斜條帶;按頂板管理方法，可分為冒落條帶和充填條帶;一般地說(shuō)，冒落法走向條帶開(kāi)采應(yīng)用較普遍。（2）房柱式開(kāi)采與條帶法開(kāi)采相比，房柱式開(kāi)采留設(shè)的是短煤柱，形狀從正方形至1:2的長(zhǎng)方形。從巖層控制的角度看，留設(shè)煤柱的作用與條帶法相同，即永久支撐上部巖體。房柱式開(kāi)采具有建井工期短、設(shè)備投資少、采煤效率高等優(yōu)點(diǎn)，在采出率適當(dāng)時(shí)，可以有效地控制巖體移動(dòng)，減小地表下沉。房柱式開(kāi)采的主要生產(chǎn)裝備包括連續(xù)采煤機(jī)、錨桿機(jī)、梭車(chē)。當(dāng)前發(fā)展的房柱式開(kāi)采，新技術(shù)包括遙控采煤和連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用。煤柱尺寸設(shè)計(jì)是房柱式采煤的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。圖1是按輔助面積計(jì)算煤柱尺寸的示意圖。從實(shí)際資料看，美國(guó)最常用的煤柱寬度為10-15m，長(zhǎng)度為18m。在不回收煤柱情況下，采出率為40%-60%。

（3）煤柱加固法為了提高煤柱的支撐能力，可以采用對(duì)煤柱進(jìn)行加固的方法。用尺寸較小的剛性煤柱起到與大煤柱相同的巖層控制效果，從而提高采出率。強(qiáng)化煤柱支撐能力有兩種機(jī)制，一是改變煤柱的受力狀態(tài)，由單向受力提高到雙向或三向受力狀態(tài);二是提高煤柱自身的強(qiáng)度和剛度。研究表明，帶圍壓的煤樣的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于煤的單向抗壓強(qiáng)度。因此，改變煤柱的受力狀態(tài)能提高煤柱的承壓能力。如在條帶開(kāi)采時(shí)，沿保留煤柱的煤壁充填一個(gè)高強(qiáng)度保護(hù)帶，既起到支撐作用，同時(shí)也限制了煤體橫向變形的進(jìn)一步發(fā)展，如圖2所示。采用主動(dòng)支護(hù)方式提高煤柱的強(qiáng)度，錨桿加固是經(jīng)濟(jì)有效的一種方式。錨桿的作用是在煤體內(nèi)部形成一個(gè)加固帶，從而提高自身支撐能力。目前普遍采用的機(jī)械式錨桿和樹(shù)脂錨桿都可用來(lái)加固煤體，相比而言樹(shù)脂錨桿成本要高些，但加固效果更好。為了提高加固效率，鋼帶、金屬網(wǎng)和桁架作為輔助加固方式可以配合使用。如圖3所示。煤體化學(xué)加固是提高煤柱支撐能力的另一個(gè)途徑。利用機(jī)械壓注等方法，將化學(xué)漿液注人已經(jīng)產(chǎn)生裂隙的煤體中，改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)，提高其強(qiáng)度和整體性?；瘜W(xué)加固的材料有水泥一水玻璃類(lèi)、不飽合聚酷類(lèi)、脈醛樹(shù)脂類(lèi)、聚氨醋類(lèi)等，目前應(yīng)用最好的是聚氨醋樹(shù)脂材料。從加固工藝方面看，木錨桿用于加固煤壁操作簡(jiǎn)便，效果較好。5、為了減緩開(kāi)采邊界的變形集中，在開(kāi)采邊界充填一個(gè)帶，可以減小最大變形。采空區(qū)充填法的優(yōu)點(diǎn)是能有效地減小地表下沉，其缺點(diǎn)是一要有充填系統(tǒng)，二要有充填材料，三是工藝復(fù)雜，有時(shí)還干擾采煤，四是使噸煤成本提高。因此，選用充填法時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比。（2）離層帶注槳充填法煤層上覆巖層力學(xué)性質(zhì)差異大，當(dāng)下軟上硬時(shí)，煤層采后覆巖在垂直方向上的移動(dòng)呈現(xiàn)時(shí)間和空間上的不連續(xù)性，即產(chǎn)生離層。利用這一規(guī)律進(jìn)行大范圍巖層控制成為近年來(lái)一個(gè)重要的發(fā)展方向。離層注漿充填有以下幾個(gè)作用:(1)直接充填離層空間，從而減少?gòu)?fù)巖的位移量。以空隙擴(kuò)散的理論，充填體將占據(jù)空間隙。（2）支撐上復(fù)巖體，形成穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。當(dāng)充填柱具有足夠強(qiáng)度時(shí)，即成為上覆巖層的支撐體。(3)漿液中的水引起巖石膨脹，減少了有效空間。當(dāng)堅(jiān)硬巖層下部為膨脹巖時(shí)，遇水則引起巖石體積增大。(4)擠壓下位巖層，使之密實(shí)。地面高壓注漿能夠?qū)﹄x層下覆巖層施加壓力，使下部的離層和孔隙壓密。以大范圍巖層控制為目的巖層內(nèi)部注漿方案，需要對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行研究:(1)分析地質(zhì)采礦條件，特別是覆巖結(jié)構(gòu)特征，以判斷離層產(chǎn)生的可能性;(2)進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)，包括鉆孔的位置和深度，充填設(shè)備的選型，充填材料的選擇，注漿充填體的強(qiáng)度，充填時(shí)間等;(3)充填體的長(zhǎng)期穩(wěn)定分析;(4)地面下沉觀測(cè)和注漿效果分析。

（3）以建筑防保護(hù)為核心的技術(shù)體系地下采煤導(dǎo)致地表產(chǎn)生移動(dòng)和變形，可以分解為下沉和水平移動(dòng)，傾斜、曲率和水平變形，地表平面內(nèi)的剪應(yīng)變。對(duì)地面建筑而言、不同性質(zhì)的變形對(duì)房屋的影響各不相同。均勻的地表下沉和水平移動(dòng)，不會(huì)對(duì)房屋構(gòu)成附加應(yīng)力，但其余各項(xiàng)變形都會(huì)對(duì)房屋造成危害。地面建筑防護(hù)措施是指對(duì)建筑物地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)，提出強(qiáng)化措施，對(duì)建筑物形狀、尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高房屋的抗變形能力。主要技術(shù)措施有以下幾點(diǎn)：1、柔性保護(hù)措施。這一措施的實(shí)質(zhì)是引導(dǎo)變形集中。具體作法是人為地在建筑物上部結(jié)構(gòu)或地基基礎(chǔ)上形成弱面，用以吸收部分(甚至全部)采動(dòng)引起的地表變形，或阻斷地表變形的傳遞和擴(kuò)展，或使房屋具有足夠的柔性以適應(yīng)地表變形，從而減小房屋結(jié)構(gòu)中的附加應(yīng)力和可能的變形。常用的柔性措施包括地表變形補(bǔ)償溝、基礎(chǔ)滑動(dòng)層、結(jié)構(gòu)變形縫、人工砂土地基墊層以及墻體中的變形吸收帶等。

2、剛性保護(hù)措施使房屋具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以抵抗地基采動(dòng)變形影響的措施稱(chēng)為剛性保護(hù)措施。常用的剛性保護(hù)措施包括設(shè)置抗變形基礎(chǔ)板、基礎(chǔ)圍梁與聯(lián)系梁、層間圍梁和構(gòu)造柱，以及現(xiàn)澆整體板、柱下條形基礎(chǔ)等變形控制措施。對(duì)農(nóng)村房屋，若允許房屋在經(jīng)歷采動(dòng)后出現(xiàn)輕微變形但小修即可的條件下，以局部采取剛性保護(hù)措施較為合理。3、采前加固采后維修的方案對(duì)低潛水位礦區(qū)農(nóng)村，根據(jù)對(duì)房屋的全面調(diào)查，可對(duì)房屋采用部分加固、危房拆除的方法，再輔以協(xié)調(diào)開(kāi)采措施，實(shí)施村莊下不搬遷開(kāi)采，采后再對(duì)有損害的房屋進(jìn)行維修。4、建造抗變形結(jié)構(gòu)房屋就地重建抗變形結(jié)構(gòu)房。然后開(kāi)采其下壓煤解決了幾個(gè)方面的難題。首先解決了村址難選的問(wèn)題;其次通過(guò)新建房屋，采取有力的剛性措施，使房屋的抗變形能力成倍增加;第