煤礦采空區(qū)地基變形及對鐵路工程影響評價研究.pdf

1、隨著鐵路交通事業(yè)的發(fā)展，煤礦采空區(qū)問題作為鐵路工程建設中的不良地質問題已越來越突出，特別是在華東、華北等一些新建礦區(qū)的待采區(qū)范圍內，近幾年至十幾年內將有相當數(shù)量的鐵路建設項目。在鐵路勘察設計中，對于采空區(qū)邊界及影響范圍的確定、采空區(qū)頂板變形及地基穩(wěn)定性的評估、采空區(qū)處理技術方案的制定等都會影響到整個方案的選擇、優(yōu)化和工程投資的估算。鐵路工程對于采空區(qū)的處理主要以繞避為主，通過未開采區(qū)域也要保留一定寬度的安全礦柱，這樣確能保證鐵路的運營安

2、全，也是鐵路勘察設計中的首要選擇。但在礦產(chǎn)資源開發(fā)十分廣泛的省份在鐵路的勘察選線中經(jīng)常無法回避采空區(qū)的影響。因此，正確評價采空區(qū)對鐵路穩(wěn)定性的影響，根據(jù)采空區(qū)特點選擇處理方式，對我國鐵路交通事業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義。 本文詳細介紹了采空區(qū)的類型及特征，討論了采空區(qū)引起的地表變形、破壞及其影響地基穩(wěn)定性的主要因素，并對某大型煤礦采空區(qū)地基穩(wěn)定性進行了預測評價。其研究內容主要包括以下五個部分： 1.根據(jù)多年國內鐵路項目勘察設

3、計中收集、調查的大量資料和文獻，系統(tǒng)總結了采空區(qū)的類型及特征，如小煤窯的“樹枝式”采煤法、“掛牌式”采煤法、壁式采煤法、巷柱式采煤法、房柱式采煤法、殘柱式采煤法等采空區(qū)；現(xiàn)代煤礦采空區(qū)主要包括壁式采煤法和柱式采煤法兩大類，壁式采煤法按煤層厚薄不同，可分為整體(單一)開采和分層開采，按工作面推進方向不同，可分為走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法；柱式采煤法主要有房式采煤法、房柱式采煤法、巷柱式采煤法、條帶開采法等。 2.系統(tǒng)剖析煤礦采

4、空區(qū)的沉降變形，確定了影響采空區(qū)地表變形、地基穩(wěn)定性的主要因素：包括覆巖力學性質、巖層組成及層位、煤系地層傾角、采煤方法及頂板管理方法、煤層條件、采空區(qū)尺寸大小、重復采動、水文地質條件、地質構造及地勢影響；論述了新老采空區(qū)的破壞特征、采空區(qū)地表變形特征及形式、以及鐵路對采空區(qū)地基穩(wěn)定性的影響分析，介紹了采空區(qū)地面變形數(shù)值計算的概率積分計算法，并進行了數(shù)值模擬分析。 3.討論采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價內容及方法，介紹了小型采空區(qū)穩(wěn)定性評

5、價的松散體應力傳遞法、普氏塌落拱法和洞頂坍塌堵塞法，以及大型采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價；從荷載、振動等方面分析了鐵路對采空區(qū)地基穩(wěn)定性的影響。 4.依據(jù)前一部分的理論對某大型煤礦采空區(qū)地基變形及其穩(wěn)定性進行了預測評價。系統(tǒng)論述了井田地質條件、煤系地層及主要開采煤層、頂?shù)装鍘r性特征、采煤方法、項底板管理、開采現(xiàn)狀和采空區(qū)分布；根據(jù)井田特點通過對比分析的方法確定了巖移參數(shù)，通過計算對采空區(qū)的變形進行了預測，并得出評價結論。作為工程實踐，已