采动区建筑物损害评价研究

1绪论地下煤层开采出来之后，采空区上方的地表产生移动和变形，波及到建筑物时，建筑物便产生附加作用力，致使建筑物变形和破坏，对建筑物的影响主要有垂直方向的移动变形（下沉、倾斜、曲率）和水平方向的移动变形（水平移动和水平变形），以及由此两种移动变形引起的建筑物的扭曲变形、剪切变形。均对人民财产造成了严重损失，必须由煤炭企业对财产所有者进行赔偿。但是同一建筑物按不同鉴定标准对其破环程度进行评定和赔偿，其结果是不相同的，这样就造成了房屋所有者与破坏者各执一词，使工作和生产受到影响。为了使双方都得到一个满意的结果就需要采用一个合理的、科学的建筑物损害评价方法。因此，本文主要探讨采动区建筑物损害的评价方法。1.1 研究背景 我国建筑物下、水体下、铁路下（称为“三下”）压煤量大，其中以村庄建筑物下压煤量最大。据国有重点煤矿的不完全统计资料，目前我国的“三下”压煤约137.9亿t，其中建筑物下压煤87.6亿t，而建筑物下压煤的60%为村庄下压煤。部分矿区建筑物下压煤量十分巨大，已经严重制约着矿区发展。据2003年年底统计，龙口矿区生产矿井总可开采储量2.34亿t，直接影响工农关系的村庄下压煤更为严重，村庄压煤的可采贮量1.54亿t，占总可采储量的65.8%。兖州矿业集团2003年底统计，生产矿井总可开采储量15.90亿t，其中村庄下压煤的可采储量7.89亿t，占总可采储量的49.6%。徐州矿业集团1999年统计的建筑物下压煤约4.9亿t，占总可采储量的50%以上。随着社会的发展和生产技术的进步，人们对能源的需求越来越大，作为主要能源的煤炭正大量的从地下开采出来。煤炭从地下采出后，其上方覆盖岩层失去支撑，若岩体内部的原有应力平衡状态受到破坏，引起岩体内应力的重新分布，使采空区周围的岩体产生位移、变形直至破坏。当采空区面积达到一定的范围后，引起采空区上方地表 产生移动和变形。地表的移动与变形影响建筑物的基础，导致建筑物出现移动和变形，甚至出现破坏现象。许多非采矿原因也会造成建筑物损害。而煤炭企业往往只愿意承担由于其地下开采所造成的损害责任，这样就使煤炭企业与建筑物业主之间产生矛盾，尤其在建筑物周围有多个矿井开采的情况下这种矛盾会更加激烈。所以准确地进行开采损害技术鉴定，便成为目前矿区社会经济发展中亟待解决的问题。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究进展 波兰对受采动影响的11个矿井的地面现有建筑物进行了详细的调查，他们将不同的影响因素所造成的不同破坏情况，进行了归纳分类，并给出了不同影响因素的权，即“点数”。影响因素共分为29组，计算时必须将每一种影响因素的“点数”相加求总和（缺少其中任何一组，都可能对结果产生重大的影响），然后得到总“点数”，再与现有建筑物保护措施预计表进行对比，就可以得到保护建筑物的措施。前苏联根据多年的研究，提出了用总变形指标L反映刚性结构系统房屋损坏程度的方法，即式中 L房屋长度，m； 地表水平变形预计值，mm/m； ，-工作条件系数，见表1-1； H房屋高度，m； R曲率半径，m；表1-1 和系数值系数建筑物长度（或宽度）/m小于1515-3031-4546-60大于6010.850.700.600.5010.700.550.550.50根据预计的地表移动变形和房屋长度渴求得总变形值标，根据和房屋类型通过与表1-2比较，就可得到房屋损坏的等级。柔性结构系统房屋损坏程度的允许变形值的计算式为:当时，应采取留设煤柱的方法保护房屋。表1-2 总变形指标与房屋类型对照表房屋名称损坏等级裂缝平均宽度/mm总变形指标/mm1-2层3层4-5层A.特殊用途的公用建筑：剧院、文化宫、体育馆、办公楼、手术室1709013029013018071502202908210300400B.学校、旅馆、住院部、幼儿园、商店、饭店、厨房、冷藏车、咖啡店、面包房、牛奶房29013018051302002801017026034040250360480100310400580C.除A和B规定之外的民房、公房29013018071502202901821030040045260370500100310420580D.附属性之的房屋：生产的组装车间、生活服务部服务行业的车间、仓库312016023052002903803023034046050270400520100310450580英国煤炭的历史悠久，产量曾经位居世界第一位，为英国工业革命提供强有力的能源基础。经过了长期的煤炭开采，具有了相当的煤炭开采和采动区建筑物损害评定的经验。英国的国家煤炭局（NCB）认为，造成建筑物损害的主要因素是地表变形，因此将地表变形、建筑物长度及房屋的损害程度联系到一起。并根据实地观测资料以及多年经验总结出破坏等级分类表1-3。表1-3 破坏等级分类表建筑物长度变化/m破坏等级典型破坏的描述小于0.03很轻微或可忽视建筑物抹灰有细裂纹，或者有孤立的小裂缝，在外部看不见0.03-0.06轻微的建筑物里面有一些细裂缝，门窗稍有卡住，可能室内装饰要进行修缮0.06-0.12明显的可在建筑物外面见到小裂缝（或一条大裂缝），门窗卡紧，管道可能破裂0.12-0.18严重的管道破坏；结构物开裂后透风，需要修补；门窗框架变形；地板明显倾斜；梁失去若干支撑。受压缩破坏时，屋顶结合处交错；砖砌体凸起并出现水平裂缝大于0.18很严重比上面的更厉害，需要部分或者全部翻修；屋顶和地板梁失去支撑，需要加撑；窗户变形后折断；地板严重倾斜；受压缩破坏时1.2.2 国内研究进展1.2.2.1 20世纪50年代我国的开采沉陷研究工作从建国后才开始,1953年北京矿院矿山测量教研室聘请苏联专家哥尔地克,首次为青年教师和研究生讲授“岩层与地表移动”课程。1955年“岩层与地表移动”作为一门专业课程正式成为我国第一届矿山测量专业大学生而设。1954年在开滦矿务局林西矿设立了我国第一个地表移动观测站。1956 年成立的开滦煤炭研究所(现煤炭科学研究院唐山分院)矿山测量研究室积极开展岩层与地表移动的实地观测研究工作。1959年煤炭科学研究院北京开采所矿压室(现特采室)开始专门从事开采沉陷及防护的研究实验工作。1960年开始研究岩层与地表移动规律及建筑物下采煤的实验工作。此后,我国的开采沉陷研究工作得到了较快的发展,取得了许多研究成果,为煤炭工业的发展和国民经济建设作出了贡献。1.2.2.2 20世纪60年代1963年唐山煤炭研究所根据实测资料分析,建立了地表下沉盆地的负指数形式剖面函数。1965年,中国学者刘宝深、廖国华编著了煤矿地表移动的基本规律将概率积分法全面引入我国,至今已成为预计开采沉陷的主要方法。钱鸣高等在70年代末提出了砌体梁假说,后来又提出了关键层理论和复合关键层理论。宋振骐于80年代初提出了传递岩梁假说。1978年,刘天泉提出了保全煤柱开采方法, 1981年又与仲惟林等学者合作,研究提出覆岩破坏的基本规律,并针对水体下采煤提出一些经验性的成果和方法。1983年,马伟民、王金庄等组织编著了煤矿岩层与地表移动,详细地总结了前一段的研究成果。1.2.2.3 20世纪8090年代至今80、90年代至今,我国开采沉陷理论和实践研究出现了日新月异的发展。何国清、马伟民、王金庄建立了碎块体理论地表沉陷的威布尔分布。周国铨、虞万波、崔继宪等提出了负指数函数法计算地表移动。邹友峰对地表下沉预计方法进行了研究。王金庄等建立了用于预计主断面地表下沉的典型曲线法。谢和平应用有限元分析岩层移动规律。刘天泉提出和发展了矿山岩体采动影响与控制工程学。杨伦提出了岩层二次压缩理论,将地表下沉直接与岩体的物理力学性质联系起来。李增琪建立了岩层移动的三维层状模型。张玉卓提出了岩层移动的位错理论。杨硕建立采动损害空间的力学模式。邓喀中提出了岩体开采沉陷的结构效。吴立新、王金庄提出了条带开采覆岩破坏的托板理论。于广明从非线性科学角度认识开采沉陷的复杂性。徐乃忠、郭惟菇研究了采动覆岩离层形成的基本规律和离层注浆控制地表下沉的理论与实践等等。在岩体和地表开采沉陷的数值模拟上,许多学者利用不同的模型模拟,得到了一些非常有价值的成果。张玉卓的模糊内时有限元法;谢和平的损伤非线性大变形有限元法;何满朝的非线性光滑有限元法;邓喀中的损伤有限元法;王泳嘉、张玉卓和麻凤海的离散单元法等等。另外,也有许多适合岩土工程数值计算的数值软件,如北京大学的NOLM系列程序、清华大学的TFINE系列程序、西安矿业学院的NCAP系列程序、中国矿大的AD INAM程序和中科院武汉岩土所的JRNA系列程序等等。这些都为开采沉陷的计算拟合和定量预测莫定了基础。 我国开展采动区建筑物损害评价工作虽然比国外晚，但是通过广大科学工作者在理论和实践上的不断努力，取得了很多可喜的成就，大大缩短了与国外同类研究的距离。经过多年的研究和经验积累，中华人民共和国煤炭工业局2000年5月颁布的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中，给出了长度或变形缝区段内长度小于20m的砖混结构建筑物按不同地表变形值划分破坏等级的标准。1.3 研究目的在大量开采损害技术鉴定工作的基础上，对开采损害技术鉴定方法进行系统研究，提出采动区建筑物损害的评价方法和鉴定程序，准确的进行采动区建筑物损害的技术鉴定，使赔偿更加合理，企业和建筑物所有者都满意。促进矿区乃至社会的稳定和可持续发展。1.4 存在的问题采动区建筑物损坏评定指标涉及的因素较多，是一项复杂的系统工作。在建筑物下采煤时，只有正确选择和认识建筑物的损坏评定指标，才能够对建筑物采取有效的保护加同措施。目前还没有一个全面考虑地表变形值、地基性质、建筑物长度和高度等因素的适合采动区建筑物损坏的标准评价指标。现有建筑物损坏程度评定指标主要存在以下缺点：在地表移动变形通过地基传递给上部结构的过程中，采动引起的地表移动变形、建筑物地基、基础和上部结构的共同作用才造成了建筑物的损坏。目前对作用过程的研究较少。我国规程中制定的建筑物损坏程度评定指标，并不是对所有的矿区都适用。我国矿区建筑物的类型不再是单一的平房，建筑物的结构也不相同，并且建筑物的k度、宽度、刚度、强度也存在着著异，这些因素与采动区的建筑物损坏程度密切相关。因此，相同的地表移动变形值对不同类型的建筑物变形的影响不同。为此，对于同一种结构不同类型的建筑物，采取统一的评定指标是不合适的。房屋一旦损坏就会涉及房主利益，产生矛盾。房屋损坏不但影响美观，还会使煤矿的工作难度增大和经费支出偏高。确切的建筑物开裂的地表移动变形临界值无法确定。1.5 本文的研究内容煤炭的开采和利用，给人类带来巨大的经济效益和社会效益的同时，不可避免的会造成地面沉陷，从而导致地面建筑物的损坏。房屋一旦开裂就会涉及经济赔偿问题，如果解决不好就会带来严重的负面影响。为此，本文将研究采动区建筑物损害的影响因素、现有建筑物损害的评定标准和进行采动区建筑物损害的实例分析。1.6 研究的方法和技术路线1.6.1 研究方法本文主要采用经验总结法和检索、查阅相关文献来进行采动区建筑物损害的评价。1.6.2 技术路线查阅大量相关文献，了解国内外研咨询老师获得相关方面权威信息确定研究课题：采动区建筑物损坏评定检索、查阅相关文献访谈、反馈制定研究计划经验总结法研究究进行资料整理事例论证利用文献资料法、访谈法和经验总结法，对掌握的数据资料进行梳理，得出结论。2 采动区建筑物损害的依据和定级2.1 地表移动变形对建筑物的影响地下矿体被采出后，在岩体内部形成一个空洞，导致覆岩原有应力平衡遭到破坏，直至到达新的平衡。在这一个过程中，岩层移动发展到地表，就会使地表产生移动和变形。不同结构的建筑物，其承受的地表移动和变形值的大小是不一样的。例如，砌体结构的强度低，抗变形能力差，较小的地表移动变形值就可能引起建筑物的破坏：相比而言，土坯房屋，更容易破切。但是，在建筑物正常使用寿命周期里，各类建筑物都有承受最大允许变形值的极限。当开采引起的建筑物变形小丁最大允许变形值时，建筑物不会受到多大的影响：若变形大于最大允许变形值时，建筑会受到结构性的破坏，严重时可能导致倒塌。地表移动变形对建筑物的影响因素主要有：下沉、倾斜、曲率、水平变形。但是，对建筑物的破坏，往往是几种地表移动变形共同作用的结果。2.2 地表移动变形与建筑物变形的关系地表移动变形具有空间和时间性，随着移动变形的发展，建筑物与地基之间的初始应力遭到破坏，从而建筑物中产生了附加应力，导致建筑物发生变形，甚至造成严重的破坏。建筑物的基础与地基直接接触，因而，地表移动变形首先传递给基础。对建筑物进行受力分析，可以知道，基础把地表移动变形向上又传递给上部结构，从而引起了建筑物的变形。在现实中，地表移动变形与建筑物变形并不是一致的。建筑物基础的材料、长度、宽度、荷载以及地基性质等因素，对建筑物变形与地表移动变形的关系有影响。此外，建筑物所处采动区的位置不同，地表移动变形对建筑物的影响也会不同。掌握采动区地表移动变形与建筑物的关系，对建筑物采取保护措施起着关键性的作用。我国根据现场观测资料对砖墙承重建筑物变形与地表移动变形之问的关系进行了分析。下面列出峰峰矿区采用总变形指标方法衡量建筑物破坏程度，即：式中 总变形指标，mm；L建筑物长度，m；H建筑物高度，m；地表水平变形mmm。2.3 采动区建筑物损坏等级的评定标准2.3.1 采动区建筑物损坏等级评定的意义进行建筑物下安全采煤的关键是保证建筑物安全，但建筑物本身亦有一定的抵抗变形的能力。建筑物不需要维修仍能保证正常使用所允许的地表最大变形值称为临界变形值。下表给出部分国家的建筑物允许变形值。从表2-1可见，不同国家乃至统一国家的不同地区建筑物的临界变形值是不同的。表2-1 一些国家的建筑物允许变形值国家压缩（mm/m）拉伸（mm/m）倾斜（mm/m）曲率半径（Km）备注英国1（30m长建筑物）法国120.5管线德国0.60.6120.5机械基础波兰1.51.52.520日本0.50.5混凝土基础11木板房55废弃公房苏联224202463美国0.80.43.3 地表变形值大于临界变形值后，建筑物会出现明显的不同程度的破坏。在进行建筑物下采煤时，一般首先是根据地址采矿条件预计地表移动变形，然后由预计的地表移动变形值大小依据有关建筑物损坏等级评定标准评定建筑物损害程度，在此基础上提出相应的建筑物加固措施或井下开采措施，最后确定经济合理的开采方案。由此可见，研究采动区建筑物的临界变形值和损害等级评定标准非常重要。2.3.2 我国建筑物损坏评定标准在我国矿区中，大多数为砖混结构和砖木结构建筑物，少量为木（竹）排架结构房屋和土筑平房。这些房屋大多数为平房，且长度小于20m，针对这一情表2-2 砖石结构建筑物的破坏（保护）等级损坏等级建筑物损坏程度地表变形值损坏分类结构处理水平变形/（mm/m）曲率k/（0.001/m）倾斜i/（mm/m）自然间砖墙上出现宽度12mm的裂缝2.00.23.0极轻微损坏不修自然间砖墙上出现宽度小于4mm的裂缝，多条裂缝总宽度小于10mm轻微损坏简单维修自然间砖墙出现宽度小于15mm的裂缝，多条裂缝总宽度小于30mm.钢筋混凝土梁、柱上裂缝长度小于1/3截面高度。梁端抽出小于20mm。砖柱上出现水平裂缝，缝长大于1/2界面边长。门窗略有歪斜4.00.46.0轻度损坏小修自然间砖墙出现宽度小于30mm的裂缝，多条裂缝总宽度小于50mm.钢筋混凝土梁、柱上裂缝长度小于1/2截面高度。梁端抽出小于50mm。砖柱上出现小于5mm的水平错动。门窗严重变形6.00.610.0中度损坏中修自然间砖墙出现宽度大于30mm的裂缝，多条裂缝总宽度大于30mm.梁端抽出小于60mm。砖柱上出现小于25mm的水平错动。6.00.610.0严重损坏大修自然间砖墙出现严重交叉裂缝、上下贯通裂缝，以及墙体严重外鼓、歪斜；钢筋混凝土梁、柱裂缝沿截面贯通；梁端抽出大于60mm，砖柱上出现大于25mm的水平错动；有倒塌危险极度严重损坏拆建况，国家煤炭工业局2000年制定颁布的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（简称规程）规定，对于长度或变形缝区段内长度小于20m的砖混结构建筑物，按不同地表变形值的划分的破坏等级标准见表2-2。其他结构类的建筑物可参照下表2-3.表2-3 建筑物（土筑平房）破坏（保护）等级与地表变形的关系损坏等级建筑物损坏程度地表变形值结构处理水平变形/（mm/m）曲率k/（0.001/m）倾斜i/（mm/m）一基础及勒脚出现1mm左右的细微裂缝1.00.051.0不修二勒脚处裂缝增大，并扩展到窗台下，梁下支撑处两侧墙壁开始出现裂缝1.02.00.051.01.01.5小修三窗台下裂缝扩展到门窗洞上角，梁下墙壁裂缝继续扩展2.07.00.10.31.53.0中修四裂缝扩展到檐口下，裂缝20mm以上，房屋程棱形，墙角裂开7.0110.30.53.04.0大修或拆除2.4 建筑物补偿费计算公式2.4.1 公式对于煤矿开采赔偿问题，建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中规定：式中 A建筑物的补偿费，元；B计算基数。系指与当地有关部门协商确定的建筑物补偿单价，元/； C建筑物折旧率，按附表3-1确定； Di建筑物受损自然间的补偿比率，按附表3-2确定； Ei受损自然间的建筑面积，； n建筑物受损自然间数。2.4.2 说明煤矿开采损坏建筑物补偿是对具有合法土地使用权、持有准建证和房产证的合法建筑物依法给予的合理经济补偿。对于在煤矿企业已办理土地征用手续的土地上未经煤矿企业同意所兴建的一切非法建（构）筑物、工业设施等一律不予经济补偿。2.5 我国现有建筑物损坏评定标准的缺陷及改进方向2.5.1 我国现有建筑物损坏评定标准的缺陷首先，随着我国社会经济的迅猛发展，矿区的建筑物类型不再是单一的平房，还有楼房、厂房和其他构筑物等，而不同类型的建筑物所具有刚度不同、结构不同，长度、高度也不同，因此相同的地表变形对不同类型建筑物造成的破坏并不相同。其次，我国的疆域广阔、煤矿分布很广，各地建筑物的地基和建筑风格、质量各不相同，同样的地表变形造成相同类型建筑物的破坏是有差异的。由此可见，采用统一的一个破坏评定标准来判断建筑物破坏情况是不合理的，容易造成不必要的浪费。如预计地表变形值达到级破坏可建筑物却未达到级破坏，而按级破坏对建筑物进行加固则会增大建筑物保护费用；或者建筑物实际未达到级破坏对建筑物进行加固，则达不到保护的目的。房屋一旦损坏就会涉及房主利益，产生矛盾。房屋损坏不但影响美观，还会使煤矿的工作难度增大和经费支出偏高。确切的建筑物开裂的地表移动变形临界值无法确定。2.5.2 改进方向有鉴于此，我国部分矿区如峰峰矿区等根据本矿区的建筑物下采煤实践指定适合于本矿区的采动区建筑物破坏等级评定标准（见下表2-3）峰峰矿区还采用深厚比和建筑物的与工作面的相对关系、总变形指标等方法来判别采动区建筑物的破坏程度。表2-3 峰峰矿区地面建筑物破坏程度与地表变形关系破坏程度破坏特征地表变形值倾斜i/（mm/m）曲率k/（mm/m）水平变形/（mm/m）轻度破坏房屋墙壁出现微小裂缝，不修理不影响使用350.150.251.53中度破坏房屋墙壁出现明显裂缝、门窗变形，房屋结构未遭破坏，需修理方可使用5100.250.636严重破坏房屋墙壁出现大裂缝，房屋结构（如承重墙）受到破坏，房梁抽出，有倒塌危险，需大修方可使用100.66从以上分析可见看出，不同矿区应根据本矿区建筑物下采煤实践经验制定适合与本矿区的建筑物损坏评定标准。开采沉陷对建筑物的影响是非常复杂的，它与建筑物所处的位置、所受的变形类型、建筑物类型、长度、高度、使用年限、地表移动变形值的大小、地基性质等多种因素有关。这些影响因素最终表现为建筑物移动变形的大小和破坏程度的差异性。要充分认识建筑物破坏与地表移动变形之间的关系，必须首先研究地表移动变形与建筑物移动变形间的关系和规律，为建立采动区建筑物破坏评定标准、进行采动区建筑物损坏评定和加固设计提供基础依据。因此，研究采动区建筑物移动变形与地表移动变形值间的关系具有理论和实践意义。建筑物损坏评定标准涉及因素较多，是一项复杂的系统工程。制定采动区建筑物破坏评定标准的关键是对建筑物损坏评定指标的正确选择和认识，只有在此基础上才能合理地评定采动对建筑物的影响程度并采取经济可行的惊吓开采措施和地面建筑物结构措施，以最大限度地采出矿产资源，和合理的对建筑物所有者进行补偿。不但能促进国民经济的发展，又促进和谐社会的建立。因此，在以后对不同矿区建筑物破坏评定标准进行的研究，是非常重要的。3 采动区建筑物的鉴定3.1 对象房屋的主体结构是指在房屋建筑中，由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系。主体结构要具备足够的强度、刚度、稳定性，用以承受建筑物上的各种负载，如：地基、承重墙等，建筑物主体结构可以由一种或者多种材料构成。在采动区对建筑物造成损害之后，煤矿企业需要对建筑物的所有者进行赔偿，而其赔偿的多少，就需要对建筑物的主体结构进行调查，考虑各种因素之后进行赔偿。3.2 采动区建筑物损害补偿因素调查分析影响采动区建筑物损害的因素有很多种，既有内因又有外因：内因包括建筑物自身的结构形式、长度、高度、所处采区位置、地基状况、使用年限等因素的影响；外因主要是地表变形和曲率，这也是采动区建筑物损害的最根本、最直接的影响因素各种因素共同对建筑物的共同作用，对准确评价建筑损害造成了极大的困难。因此，在实际工作中，不可能对诸多的影响因素一一去研究，只需对一些重要的影响因素进行分析，即可准确的评定沉陷区建筑物损害程度。3.2.1 地表变形影响采区建筑物的地表变形因素主要是地表曲率、水平变形和倾斜，规范中也是用这3个指标来判定建筑物的损害程度的。危险移动边界是评定在地表变形中对采区建筑物有无损害的边界(见图1中A、B、C、D)，也是判定建筑物修与不修的边界。目前，我国采用的危险边界临界值为：i=3 mmm、=2 mmm、k=02 mmm2，以这些指标在地表下沉盆地圈定的范围是对建筑物有损害的。3.2.2 建筑物所处沉陷盆地位置由于沉陷盆地各处的地表变形大小不同，导致各处对建筑物的损害程度不相同充分采动时，最为有利的位置是建筑物位于移动盆地中央，长轴垂直于煤层走向，如上图中a；较有利的位置是处于下沉盆地危险边界以内，建筑物长轴平行于煤层走向，如上图中b；属于一般的位置是在下沉盆地中部附近，建筑物长轴平行于煤层走向，如上图中c；较不利的位置是建筑物长轴垂直于煤层走向，如图1中d；最为不利的位置是建筑物处于下沉盆地的拉仲区，建筑物的长轴方向与煤层走向呈斜交。图1 采动区建筑物对于相同的损害状况的建筑物，如裂缝宽度相同，判定的损害等级一致，处于不利位置的建筑物应相应提高补偿标准。3.2.3 建筑物使用时间建筑物的使用时间关系着建筑物的实际使用价值的，在对采动区损坏的建筑物进行经济补偿的时候，应该把建筑物的实际使用时间考虑进去，对建筑物的价值进行折旧处理，计算出建筑物现有实际价值，以此作为煤矿企业的补偿标准。国家煤炭工业局2000年5月颁布的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中，给出了建筑物的折旧系数（表3-1）表3-1 建筑物折旧系数建筑年限/年551011151620214040折旧率/%051516252635366565注：仅适用于农村房屋；当地有具体规定者按当地标准选用。3.2.4 建筑物的结构不同的建筑物具有不同的结构。世界上的建筑物一般有混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、砖混结构、木结构和组合结构等。不同的建筑物具有不同的结构，而不同结构的建筑物就具有不同的价值。而我国一般的建筑物多采用了砖混的结构。国家煤炭工业局2000年5月颁布的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中，给出了砖混结构建筑物的补偿比率（如表3-2）。表3-2 砖混结构建筑物补偿比率 损坏等级墙体裂缝宽度损害分类结构处理补偿比率-1自然间砖墙上出现宽度12mm的裂缝极轻微损坏不修15-2自然间砖墙上出现宽度小于4mm的裂缝，多条裂缝总宽度小于10mm轻微损坏简单维修615自然间砖墙上出现宽度小于15mm的裂缝，多条裂缝总宽度小于30mm轻度损坏小修1630自然间砖墙上出现宽度小于30mm的裂缝，多条裂缝总宽度小于50mm中度损坏中修3165-1自然间砖墙上出现宽度小于30mm的裂缝，多条裂缝总宽度大于50mm严重损坏大修6685-2自然间砖墙上出现严重交叉裂缝、上下贯通裂缝及墙体严重外斜、歪斜极度严重损坏拆建86100注：当地有具体规定者，按当地标准选用3.3 开采损害技术鉴定方法开采损害技术鉴定的主要内容是确定煤矿的开采影响边界和影响程度（建筑物损害等级确定），建筑物损害等级的确定相对简单，可依据上述规程进行认定，而开采影响边界的确定较为复杂。在某些情况下，煤矿尤其是国营大矿会提供真实的额开采资料，此时鉴定工作相对简单；多数情况下煤矿尤其是私营小煤矿不愿提供真是的开采资料，此时鉴定工作便相对复杂，需要鉴定人员根据地表情况进行综合判别。3.3.1 根据开采资料进行技术鉴定在掌握准确地质采矿资料情况下，根据井上下对应关系，可以采用地表移动变形预计、移动角值计算、数值计算、相似材料模拟等几种方法进行开采损害技术鉴定。地表移动变形预计在掌握真实开采资料的情况下，可以通过地表移动变形预计的方法确定开采对地表的影响范围。目前，我国多采用概率积分法进行地表移动变形预计，概率积分法也是规程中指定的计算方法。通过地表移动变形预计，可以获得开采引起的地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值，从而不但可以确定出开采影响边界，而且可以根据规程确定出建筑物受到的开采影响程度即破坏等级。在某些情况下可以采用预计的房屋破坏等级进行赔偿，如房屋在开采前就已经受到明显破坏的情况。由移动角值确定这里的移动角值是指移动角、边界角、房屋裂缝角等，下面分别叙述。根据规程，我国煤矿在留设建筑物保护煤柱时都采用移动角进行留设。事实上，许多煤矿按移动角留设保护煤柱后仍有部分建筑物产生损坏，导致矿村双方产生纠纷。分析其原因：移动角是指在充分采动或者接近充分采动情况下地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角；移动角对应的地表临界变形值为倾斜3mm/m、曲率0.2mm/、水平变形2mm/m，在移动角确定的范围之外地表仍存在一定变形并会导致普通房屋产生级破坏，我国许多民房建筑质量较差，可能产生级破坏。因此，在进行开采损害技术鉴定时不能采用移动角进行鉴定，这样对房主不公平。边界角，是指在充分采动或接近充分采动条件下地表移动盆地主断面上盆地边界点至采空区边界连线与水平线在煤柱一侧的夹角。如果采用边界角进行鉴定，圈定的影响范围将非常大，煤矿难以接受且不符合国家政策。为了保证鉴定科学公正矿村双方都能接受，建议今后进行开采损害技术鉴定时采用房屋裂缝角进行鉴定。房屋裂缝角介于移动角和边界角之间。根据兖州兴隆庄4326建筑物观测站实测资料，该矿区普通民房房屋产生小裂缝的最小变形值如下：曲率k=0.08mm/、水平拉伸变形=0.7mm/m。结合4326地表观测站观测数据获得该矿区普通民房的综合房屋裂缝角为60.83。在采用移动角值确定开采影响边界时务必注意其使用条件：充分或接近充分采动，在非充分采动时该方法不能采用。其他除进行地表移动变形预计和用移动角值确定开采影响范围外，数值模拟计算和相似材料模拟试验有时也应用于开采损害技术鉴定中，但这些方法只能进行定性分析，只能作为辅助鉴定技术手段。在鉴定遇有断层、重复采动、非充分采动等特殊情况时，应具体问题具体分析、理论结合实际。对于断层，有时使地表移动范围增大、有时减少，在断层露头地区往往出现比较大的地表裂缝。重复采动时岩层和地表移动过程加剧，会使下沉盆地增大，根据我国的实测资料，在重复采动时下沉系数较初次采动增大10%到20%单不大于1.1；边界角减少5到10，移动角减少10到15。非充分采动时地表移动变形值均较小，地表沉陷盆地也较小，此时不能简单地采用移动角值圈定开采影响范围。此外，地下水位下降引起的沉陷并导致房屋损害情况屡见不鲜，地下水位下降的原因很多，农业用水、其他工业用水、煤矿抽水等可能都引起，不能一概而论，应结合具体情况的进行具体分析。3.3.2 根据房屋及地表损害特征进行技术鉴定在煤矿不提供真实开采资料的情况下，可以通过对地表开采显现特征的分析进行鉴定。基于地面资料的判别方法主要由以下几种：根据房屋裂缝特征判别；根据地表裂缝特征判别；根据裂缝时间判别；通过测量房屋倾斜情况判别；通过测量地表沉陷趋势判别。根据房屋裂缝特征判别除开采影响外，各种自然因素也会引起房屋产生裂缝。开采引起的房屋裂缝与自然因素引起的房屋裂缝是不同的，具有其特殊性和规律性。开采会引起地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形。建筑物的损害主要是由于曲率和水平变形引起的。当开采面位于建筑物下方时，地表房屋位于下沉盆地内边缘区，受负曲率和压缩水平变形作用。负曲率会使房屋产生正八字裂缝。压缩变形会使建筑物墙壁、地基压碎、地板鼓起，产生剪切和挤压裂缝，门窗洞口挤成菱形，砖砌体墙产生水平裂缝，纵墙或围墙产生褶曲或屋顶鼓起等。当开采面位于建筑物外围时，地表房屋位于下沉盆地外边缘区，受正曲率和拉伸水平变形作用。正曲率会使房屋产生倒八字裂缝，拉伸变形会使建筑物产生开裂性裂缝。一般在门窗洞口的薄弱部位最易产生裂缝，砖砌墙的结合缝、建筑物结点（如房梁）亦易被拉开。根据以上开采引起的房屋裂缝特征，在对鉴定区房屋进行整体、详细调查和分析后，基本可以确定出房屋裂缝是否为开采引起的。此外，根据房屋裂缝出现的位置和大小等分布特征，还可以判定出有影响的开采方向。根据地表裂缝特征判别当开采强度达到一定程度时会在地表产生裂缝，通常情况下开采引起的地表裂缝平行于工作面边界。在进行开采损害技术鉴定时，许多情况下矿方尤其是小煤窑不提供真实开采资料，但其开采的大致方位是知道的，此时可以根据地表裂缝的大小及走向判别煤矿开采对地面建筑物是否有影响。如果村庄内部出现地表裂缝，裂缝向村庄内逐渐减小、减小且裂缝走向平行于煤矿开采边界，则可以初步认定煤矿开采对村庄有影响。通常情况下，开采直接引起的地表裂缝不大，如果地表出现较大的、延伸性的裂缝，通常是断层活化引起的，而断层活化也是开采引起的，可以认定为开采责任。根据裂缝时间判别裂缝时间也是开采损害技术鉴定的一个重要方向，如果房屋裂缝时间在开采之前就已经出现，显然与开采无关。通常在进行房屋裂缝时间调查时裂缝出现时间很难把握，对于出现数月以上的裂缝与出现多年的裂缝肉眼往往难以区分，但一些砖墙刚出现的新缝是可以鉴别出的。裂缝时间往往只作为鉴定的辅助判别方法。根据规程，开采引起地表移动的持续时间T可按下式计算：式子中 地表总移动时间，d； 平均深度，m。对于开采稳沉后出现的房屋裂缝可以鉴定为与开采无关。通过测量房屋倾斜情况判别通常情况下，房屋在建房时其基础往往是水平的，如果受开采影响房屋会向采空区中心倾斜。在鉴定时，可以通过对房屋水平状态的测量确定出房屋的倾斜方向和倾斜矢量，如果一个区域房屋都向一个方向倾斜，则可以判别出开采方向和房屋是否受开采影响。房屋倾斜测量可以沿基础、砖缝或檐口进行测量，对于平顶房屋可以在屋顶进行测量。在进行开采损害技术鉴定时，可以对鉴定时的地形进行测量，获得鉴定时的地形图，通过与以前的地形图比较，然后可以获得以前地形图测量时间以后的鉴定区地表沉陷等值线图，由于地形图测量获得的下沉值误差较大，故通常称为地表沉陷趋势图。由实测地表沉陷趋势图可以大致获得鉴定区地表沉陷情况，从而鉴定出开采位置及其对地标建筑物的影响情况。以上介绍的地表判别方法，在鉴定时应配合使用，同时结合掌握的开采资料进行鉴定，这样才能获得真实的鉴定结论，是矿村双方都能信服和接受。3.4 鉴定程序在进行开采损害鉴定时应遵循以下鉴定工作程序，以便于鉴定工作顺利进行。了解情况，签订鉴定合同或协议，明确鉴定内容-在接受任务书后要到现场了解相关情况并与委托单位签订鉴定合同，明确鉴定内容、鉴定后应提交的材料等。收集、分析资料-鉴定需要收集的资料主要有：鉴定区地质报告、井上下对照图、采掘工程平面图、地形图、剖面线图、钻孔柱状图、建筑物资料及矿村各方的书面情况介绍等。在收集资料时应力求全面，将能收集到的资料都收集到。实地调查和测量-在掌握鉴定区已有资料后，应进行现场房屋裂缝、地表裂缝调查，做好详细记录和素描，同时进行有关测量工作，如地形测量、房屋倾斜情况测量等。通常测量的目的主要有-绘制出准确的井上下对照图；获得房屋倾斜情况；获得地表下沉趋势图；确定出主要的地表裂缝位置和走向等。资料处理，形成征求意见稿-通过资料分析处理，结合井上下对应关系、地表移动变形预计、房屋裂缝特征、地表裂缝特征、裂缝时间、房屋倾斜情况、地表沉陷趋势及有关的计算等，可以获得较为准确的鉴定结论，在此基础上形成书面征求意见稿，征求当事各方意见。报告修饰，提交正是鉴定报告-在收回征求意见稿和反馈意见后，应对反馈意见进行认真处理。如果意见是合理的，应对鉴定报告进行正确修改；如果反馈意见是不合理的，应进行书面答复、解释，做到是当事人心服口服，避免不必要的矛盾。在特殊必要的情况下，可能需要重新进行实地补充调查或测量，对报告进行科学修改，最终提交正式的技术鉴定报告。3.5 房屋损害的非采矿原因分析处地下采矿引起的地表变形会造成房屋破坏外，房屋地基的湿度变化、地壳构造运动及其他的一些原因都可能引起房屋破坏。房屋破坏还可能是由于房屋本身结构的缺陷或建筑的过程中的缺陷及地基变形引起的，如建筑物质量差、建筑材料质量差、房屋使用年限长、地基不稳、浅层地下水位变化等原因，甚至可能是由于化学或热学因素与建筑材料、构件相互作用而致。地基土湿度变化和地下水位变化由于降雨、持续干旱蒸发、植物吸收、人工抽取地下水、地下水流动等原因，使房屋地基土的哈水量发生季节性或非季节性变化，这些变化可引起地基土的物理力学性质变化、改变建筑物基础的受力状况。在表土层较厚情况下，这些地基土层在地下水位变化、干旱、雨水冲刷、地下水流动等多重因素作用下，容易引起地基的轻微不均匀沉降和变形，从而导致房屋的薄弱部位（如窗台下、门窗过梁端头）出现裂缝。对于地质处理不好、房屋整体（受力）结构不太合理，或基础和墙体质量不好的农村房屋，这类变形造成的损害尤其明显。另外，由于局部原因，如房屋下压缩层范围内的土层不均或不同区域土体的干燥程度不同，可能使房屋一角下沉或由于基础弯曲而使其结构受到破坏。地震及其他震动轻微的地震对建筑物是没有影响的，有资料表明当地震达到5级时，普通建筑物墙壁上会产生裂缝。此外，交通和机器运转的长期震动也可能导致房屋产生裂缝。地基或基础质量不好、房屋结构缺陷和建筑质量差地基或基础质量不好、房屋结构缺陷和建筑质量差，是造成建筑物发生损害现象的主要原因之一。建筑物基础强度较差、基础埋深不足，或者基础直接放在未充分压实的回填土地基上，则在建筑物上容易出现基础不均匀下沉或基础弯曲引起的墙体裂缝、剪切裂缝或后墙竖直裂缝。建筑物结构上的缺陷主要有：长建筑物未设变形缝、墙体采用不同型号砖砌筑、建筑物平面布局不合理导致墙体受力不均匀等。这些房屋结构缺陷都可能导致房屋产生裂缝。如部分农村房屋走廊廊柱与房屋墙体的不一致导致廊柱上不过梁两端开裂。建筑物材料质量差和建筑工程质量低主要表现在以下几个方面采用泥浆砌筑、砂浆饱满度不够（砌体工程施工质量验收规范（GB 50203-2002）规定：砖砌体水平灰缝的砂浆应饱满，实心砖砌体的砂浆饱满度不得低于80%；竖向灰缝宜采用挤浆或加浆方法，以使其砂浆饱满，严禁用水冲浆灌缝）、屋顶或外墙体防水处理不好、水泥或砖瓦质量差等，这些也是造成建筑物出现裂缝的重要原因。如农村房屋由于屋顶或外墙防水处理不好，通常会引起室内墙皮出现斑裂或鼓起现象。一般农村房屋由于在施工时地基处理不完善或施工质量原因，普通会在窗台下、门窗过梁两端出现一些细微裂缝。近年来，许多平房和楼房大多采用预制板或现浇混凝土屋面，由于钢筋混凝土屋面与砖墙的温度变形不一致，通常会产生墙体沿屋顶线的水平错动猎风裂缝。其他原因砖混结构楼房或平房上出现裂缝的原因还有以下诸种：当楼房的混凝土板与砖墙为刚性联结时，楼板和房顶的承重墙上在靠近楼板的墙缝处出现水平方向剪切裂缝。若楼板与墙是用变形缝或较弱的材料分开的，则墙体的收缩会在墙上产生裂缝，裂缝沿着砖墙的水平砌缝和垂直砌缝发展，裂缝方向与砖墙斜交。这些破坏的原因是由于温度变化收缩和蠕动等作用引起混凝土楼板砖墙的变形。楼板上面墙上研最近水平墙缝（内墙）出现水平的张口裂缝，原因是由于实际载荷、下沉和蠕动变形引起楼板变形。墙壁上的垂直裂缝，主要原因是墙体强度参数变化，房屋连接处脱开，墙体薄弱处如窗台下、过梁上产生竖向裂缝。墙向侧面鼓起产生裂缝，裂缝方向与外墙斜交。其主要原因是由于阳光的照射或冷却影响，墙壁在厚度上产生温差，引起内墙、外墙表面相对变形不同。墙皮局部裂缝，主要原因是沿墙厚温度、湿度的变化不同，房屋建成后的头两年由于湿度降低（干燥），绝大多数建筑材料出现收缩，以后又由于吸水使湿度增加时可能出现膨胀，使墙皮局部裂缝。4 建筑物损害定级的实例分析4.1 建筑物的实际情况4.1.1 教学楼建筑与结构情况该教学楼位于邢台市西85km，邢台县宏旭煤矿竖井井筒在校园西侧约100m处，于1995年10月竣工，建筑施工质量良好。总建筑面积9850平米，平面形状为“飞燕展翅”形，主体结构分为3段，中间主楼5层，平面基本为矩型，屋面标高为19.Om，两翅为副楼，副楼与主楼间沉降缝分隔，缝宽130mm，副楼为四层，屋面标高15.2m，楼外地坪标高为一1.05m。教学楼平面见下图。该楼房为砖混结构，房屋主要构造情况如下：基础为钢筋混凝土条形基础，整体性、强度与刚度均较高。外墙厚370mm，内墙厚240mm。砌体采用MUIO机制砖；一、二层楼用M75混合砂浆，三至五层楼用MS0混合砂浆砌筑。楼面、屋面板大部分为预制空心板，现浇钢筋混凝土构件强度等级为C20，I、II级钢筋。构造柱间距：北墙为66m，南墙为33m，每层均设有圈梁。图2 教学楼平面示意图4.1.2 面裂缝及教学楼受损状态4.1.2.1 地面裂缝发展过程2001年6月学校院里发现三处小裂缝：位于教学楼南侧地面有细微裂缝；在教学楼北侧路面至北围墙之间有细小裂缝；北围墙已开裂小缝。2001年9月初，学校开学后发现地表裂缝有新的加宽，北围墙裂缝已达到2条3条。 2001年10月末，教学楼南侧2层小楼北墙发现小裂缝，该小楼南院围墙出现开裂。此时操场尚未发现裂缝。至2001年底地面裂缝已全部连接贯通，明显可见。北围墙外农民浇灌农田时发现裂缝水。2002年4月9日现场勘察结果：裂缝呈北东3050向(学校操场西南部为NE50)300m400m。该裂缝穿过学校北围墙和教学楼的东侧沉降缝。学校北围墙裂缝相对下沉68mm，水平拉开84mm；地表出现东高西低台阶式沉降(最大沉降约100mm)，地表裂缝总长约400m，穿过教学楼的沉降缝处显现集中剧烈变化，相对高差86mm。4.1.2.2 建筑物开裂情况2001年6月，教学楼紧邻东沉降缝东侧教室讲台处地表开始局部下沉。2001年10月，发现教学楼东沉降缝南面护缝镀锌铁片开始翘起，到楼顶上看沉降缝出现了高差，但此时尚无该楼发生倾斜的直观感觉。2002年12月，东沉降缝西侧教室(107207307房)门口上角有一条斜缝；南北向钢筋混凝土大梁与楼板间有水平缝；南墙窗口上角有斜裂，以后逐步加剧。主楼之南有一幢二层小楼南墙亦发现了小缝，寒假以后裂缝增加20余条，且北墙缝明显加宽。同时学校北、西围墙发现有多条裂缝。2002年4月检