摘要：地面建筑物的损害易受多方面因素的影响，有时往往是多种因素共同作用的结果，其主次关系很难界定。文中以淮北某村为例，结合周边各矿提供资料、观测站观测资料以及现场入户调查资料对其房屋损害原因进行详细分析，并得出结论，为类似项目开展与实施提供一定的借鉴。
关键词：开采；房屋破坏；观测站；原因分析。
一般情况下，地下煤层的开采会导致地表一定范围内发生移动与变形，当移动与变形值超出地表建（构）筑物所容许的临界值时，地表建（构）筑物会发生破坏，从而给当地居民的生产生活带来安全隐患[1-3].
本例村庄位于安徽省淮北市境内，近一年来，该村房屋出现了不同程度的开裂损坏现象，疑为周边煤矿开采所致，本文结合实际地质采矿条件与现场走访调查对村庄房屋损害原因进行分析与探讨。
1、村庄概况
村庄占地面积约3.85×104m2,共86户、约400多人。目前，村内地势平坦，地表标高为 35.7~ 35.9m,平均为 35.8m.根据现场实际调查情况，村庄房屋结构类型大致可分为砖木结构、砖混结构、土坯结构。
村庄周边1km范围内共涉及3个煤矿，其中A煤矿位于村庄的东北部，B煤矿位于村庄的西部并包含村庄的大部分面积，C煤矿位于村庄的东南部。
村庄所处区域地层自下而上分别为奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。该区位于闸河复式向斜北部的仰起端，东部为闸河向斜边缘，岩层走向NE20°~30°。该区构造以褶曲为主，主要有牛眠向斜和王姚背斜。大中型断层主要有KF1、KF3、KF4、KF5、KF18等。村庄所在位置距离构造带较远，地质构造对村庄影响不大，地质构造与村庄分布位置关系图如图1所示。
2、房屋结构及抗变形能力分析
村内房屋类型为砖木结构、土坯结构和砖混结构，主要为砖木结构房屋，其详细情况如表1所示。
从现场调查房屋损坏程度看，村内房屋损坏程度不等，整体上土坯结构房屋损坏最严重，砖木结构房屋损坏次之，而砖混结构房屋损坏最轻，甚至没有损坏。
从现场调查房屋裂缝形态特征看，大部分房屋存在明显裂缝，裂缝主要形式为门窗角缝、墙角缝、梁下裂缝、墙体上裂缝、窗台下裂缝等。从裂缝分布规律看，村内房屋裂缝不具有规律性。
3、观测站的建立及结果分析
3.1地表移动观测站概况。
按照设计及规范要求，结合村庄实际分布情况，沿村内道路分别布设了五条观测线，共布设观测点44个，测点间距20.0~50.0m.
自2012年6月25日~6月26日连续两次观测（两次误差满足规范要求）,取连续两次平均观测值作为首期（第一周期）数据，至2013年6月23日进行最后一次观测，在此期间除5个观测点（C8、D7、E18、E20和G4）被破坏外，对其他39个观测点共进行了10个周期的变形观测，观测站平面布置图如图2所示。
（1）观测点水平位移观测成果。
观测结果显示，在2012年6月25日~2013年6月23日观测过程中，39个观测点累计水平位移分量在 0.15~ 17.30mm.
（2）观测点竖向位移观测成果。
观测结果显示，在2012年6月25日~2013年6月23日观测过程中，除C1和C2观测点竖向位移自第五周期发生突变、累计量较大外（疑被汽车压动）,其他观测点的累计竖向位移量为-12.93~ 6.22mm,其中C4观测点竖向位移变化量最大，累计最大竖向位移量为-12.93mm.
3.2观测结果分析。
根据1年内对村庄地表移动观测站10个周期的全面观测资料分析，在观测期内，39个观测点地表移动变形量较小，且地表移动变形没有呈趋势性变化。同时，根据“三下采煤规程”,通过近一年的连续观测，该区地表最大下沉为12.93mm,小于30mm,说明该区地表处于稳沉状态[4].
3.3建筑物裂缝变化观测及结果分析。
（1）建筑物裂缝观测点的建立。
按照有关要求和实际情况，在村内已开裂建（构）筑物上布置了11处建筑物观测点，其中建筑物上布设了6处观测点，院墙上布设了5处观测点。
（2）裂缝观测方法。
建筑物观测点具体布设和观测方法是先将选取的建（构）筑物典型裂缝用石膏抹平，并在垂直裂缝的两端布设10cm的测线（一般以墙上钉钉作为测点标志）,之后监测组通过不定期派人巡视石膏线的变化和定期用游标卡尺量测测点标志间的长度变化来监测村庄村房屋开裂情况。
（3）观测结果分析。
监测组从开始建立村庄建筑物观测点起，共进行了32次观测。从观测结果分析可知，在此期间内，在已建立的11处建筑物观测点中，有8处建筑物观测点无变化，仅有3处建筑物观测点发生开裂增大现象，但开裂不明显，且无规律性。
4、村庄损害原因分析
房屋是否产生裂缝及裂缝大小取决于房屋的建筑结构、建筑质量、地基性质和房屋经受的地表移动变形值的大小等诸多因素，其损坏因素是非常复杂的，往往是诸多因素综合作用的结果导致房屋损坏[5-7].
通过对村庄周边涉及煤矿地质采矿资料、村庄地表移动观测站及建筑物裂缝监测资料、房屋入户调查资料等进行深入分析，村庄房屋损坏受以下几方面影响。
4.1建筑物自身因素。
建筑物自身因素的影响主要表现在建筑结构、砌体砌筑质量欠佳、建筑基础的缺陷、建筑设计不合理、建筑材料质量差和建造工程质量低等。
4.2大气降水影响因素。
大气降水对建筑物的影响主要表现为两个方面，当降雨量大时，地面排水不及时，导致建筑物基础受水的影响，使建筑物基础产生附加沉降，从而使建筑物损害加剧。特别在淮北地区，建筑物大多是泥浆砌筑，抗变形能力低，加之建筑物后墙均未做散水，使雨水直接进入建筑物地基，使建筑物产生向后墙的倾斜，导致建筑物后墙与横墙接触处出现裂缝。
大气降水的另外一个影响是当降雨量大时，地下潜水位上升，使建筑物地基受水软化，在建筑物压力作用下产生沉降，当旱季时，地表水位下降，土体内孔隙压力降低，地基再度沉降，建筑物再次受到影响，如此循环作用，使建筑物产生变形，从而导致建筑物产生裂缝。
周边村庄部分建筑物尤其是土坯结构的建筑物易受大气降水的影响，加之其建筑年代较长，极易造成倒塌现象。砖混、砖木结构虽没有土坯结构所受破坏程度大，从现场调查情况看，也受到上述两个方面的影响。
4.3采动影响因素分析。
根据收集资料，村庄涉及区域1km范围内井下煤层开采深度为59.0~615.0m,依“三下采煤规程”中公式计算可知，该区地表移动的总时间为148~1538d,即该区域井下煤层开采约0.41~4.21a后，地表移动变形已结束，地表已达稳沉状态。
针对房屋开裂时间（2011年下半年至2012年初）,按照“三下采煤规程”及开采沉陷规律，考虑村庄周边涉及区域内地表移动延续时间（最大为4.21a）,重点核查了村庄周边涉及矿井自2005年以来井下煤层开采情况。
4.3.1 A煤矿开采影响分析。
村庄位于A煤矿井田西南边界外、已开采煤层的下山方向。A煤矿在村庄保护煤柱线外开采了3、4和6煤层，已开采区段位于村庄保护煤柱的东南侧和东侧，开采时间为1973~2003年，其中3煤层开采时间为1973~2002年；4煤层开采时间为1974~2003年，最晚开采区段距村庄距离约148.0m（对应采深137.0m）;6煤层开采时间为1988~1991年。
由上分析可知，区内涉及A煤矿最晚开采区段相距村民反映房屋开裂时间已有8年，并且A煤矿已于2006年3月闭坑，不再有任何采掘活动，按照开采沉陷理论，A煤矿3、4和6煤层开采与村民反映时段内房屋开裂无关。
4.3.2 B煤矿开采影响分析。
村庄位于B煤矿井田东北边界附近、已开采煤层的上山方向。在村庄周边区域内，B煤矿在村庄保护煤柱线外开采了31、4和6煤层，已开采区段位于村庄保护煤柱的西侧和西南侧。
B煤矿31、4煤层自2005年以来均在村庄保护煤柱线以外进行回采，按照开采沉陷理论，31、4煤层2005年以来开采不会波及影响至村庄，因而矿井31、4煤层开采与村民反映时段内村庄房屋开裂无关。6煤层开采Ⅳ624工作面虽然已局部进入村庄保护煤柱范围，但开采面积较小（约1726.71m2）,采深大（约540.0m）,按照开采沉陷理论，其不会影响至村庄地表，进而不会对村内建筑物产生影响；Ⅳ622工作面虽然沿走向布置穿过村庄保护煤柱，但在村庄保护煤柱范围内除布置两条巷道外，未进行任何开采，按照开采沉陷理论，巷道的开拓不会影响至村庄地表，进而不会对村内建筑物产生影响，可见B煤矿6煤层开采与村民反映时段内房屋开裂也无关。
4.3.3 C煤矿开采影响分析。
C煤矿3、4煤层最晚开采区段距村庄最近距离约470.0m（对应采深约75.0m）,距村民反映房屋开裂时间已有5a,按照开采沉陷理论，C煤矿3、4煤层开采与村民反映时段内村庄房屋开裂无关；6煤层开采606工作面距村庄外东南侧离散建筑物最近距离约109.0m（对应采深约188.4m）,距村内建筑物最近距离约232.0m（对应采深约188.4m）,按照开采沉陷理论，C煤矿6煤层开采除对村外东南侧两户零散建筑物产生影响外，与村民反映时段内村庄房屋开裂无关。
根据各煤矿井田内地质采矿条件，按照开采沉陷规律，依据“三下采煤规程”和淮北矿区总结的岩移规律，选用概率积分法可圈定出各煤矿煤层开采影响边界。
5、结论。
（1）村内房屋的损坏程度不同，与建筑自身因素、环境因素、开采波及因素中的一种或多种等存在必然关系，从现场调查房屋裂缝形态特征看，大部分房屋存在明显裂缝，但房屋裂缝不具有规律性。
（2）根据各矿提供资料，结合房屋调查及地表移动观测资料，按照开采沉陷理论及“三下采煤规程”,经综合分析和计算后认为，除村外东南侧零散建筑物房屋开裂与C煤矿开采有关外，其他房屋的开裂与各煤矿2005年以来开采无关，房屋开裂主要原因为建筑物自身因素和自然因素影响。
（3）为避免发生危及村民生命财产的安全事故，建议继续加强村庄地表移动观测站和建筑物观测站的观测，发现问题及时采取相应措施进行处理。
参考文献：
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