小型煤矿采空区对公路工程稳定性的影响
公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析
公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析◎王勇（作者单位：湖南省高速公路集团有限公司）引言：目前，我国对于资源的需要在不断的增加，开采量也越来也大，长期发展下去，我们所面临的采空区面积也在不断增加，但我国随着交通建设的不断发展和土地资源的日益稀缺，公路压覆和穿越采空区地表的现象就普遍存在，这样极有可能会存在很大的安全隐患，因此我们需要对公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析，找到真正的影响因素，以减少地面塌陷、地压灾害等地质灾害情况发生。
一、案例基本情况概述湖南省衡山石膏矿开采区，西高东低，主巷道为南北向，开采厚度约2.5m 左右，少数矿坑采用废渣回填，主道宽2m 多，铁轨60cm，有砼支护。
路线K1+260-K3+500段，为含厚度2-4m 的泥质石膏（青石膏）层，上下为白垩系紫红色泥质粉砂岩，岩石倾向北东向70°，倾角3-5°，青石膏矿层沿岩层走向分布，倾向北东向，倾角约2-5°，石膏矿层走向与岩体走向基本一致，埋深西高东低。
桥位里程K1+900-K2+710为乡镇企业曙光石膏矿和棠兴石膏矿矿区范围，矿层及采空区埋深西高东低，倾斜开采，采空区洞高一般按2.5m 设计，实际开采洞高范围在2.5-3.5m 之间。
其中在K2+040左侧20m 出地表有塌陷（约10年前塌陷）。
其中K1+900-K2+160为尚不确定的路段，因地表存在塌陷，钻孔揭露矿层，但未揭露采空区，需进一步物探和钻探验证。
二、石膏矿采空区稳定性影响因素由于石膏矿的开采主要是以地下为主，开采的深度往往较浅，所以石膏矿山的采空区往往是地质灾害的易发地区，其地质灾害的形式表现为多方面，相关人士对各种已发的地质灾害形式进行分析研究，发现影响石膏矿采工区稳定性的因素较多，但主要是受矿柱和顶板的影响。
因为矿柱失稳会使采空区发生坍塌，顶板失稳，护顶层掉落坍塌。
对于已经得到的结论，矿柱和顶板的稳定性决定了石膏矿采空区的稳定性，所以研究石膏矿采空区稳定性就不得不对矿柱和顶板的稳定性进行研究，其实影响两者的因素较多，采空区的面积大小、矿柱的面积比率大小、矿柱的宽高比大小、采空区岩体结构、采空区开采的深度、采空区采空的时间、地下水形式等等多种因素都会对矿柱和顶板的承压产生一定的影响。
交通运输部公路工程标准规范制修订项目采空区公路设计指南(送审稿)审查汇报材料
查询中未发现日本交通运输省颁布针 对采空区公路建设的相关技术指南、标准 及规范。
3.4 英国
英国煤炭开采历史悠久，产量曾居世界第一位，为英国 工业革命提供强有力的能源基础。第一次世界大战后，英国 煤炭工业逐渐衰退，产量下降。1947年煤炭工业国有化后， 煤炭产量有所回升，但随后发生的伦敦烟雾事件(1956年)， 以及北海油田的开发(1980年)，能源消费结构发生变化，英 国煤炭竞争力越来越弱，廉价进口煤大量涌入，煤炭工业每 况愈下，英国煤炭主要用于发电。英国煤矿开采机械化水平 高，采煤技术及安全水平一直处于世界前列。
备注
本表依 据函调和 实地考察 调研成果 综合分析 编制。
4.2 调研方式及成果
（2）调研成果
山西省公路采空区调研情况
项目名称
太旧高速 祁临高速 太祁高速 长晋高速 晋焦高速 太长高速 汾离高速 离军高速 阳候一期 阳候二期 大同香炉寺隧道 太旧二通道 忻保高速
晋城西北环高速
晋城一级路 合计
采空区分布累 积长度（m）
桥隧及路基工程处治设计标准
工程 类型
水固比
路基 桥隧
1:1 1:1.2
1:1 1:1.2
注浆材料配合比
水泥 1.5 1.5
4 国内调研情况
4.1 调研目的
了解和掌握我国公路采空区的分布情况、 采空区的处治方法、经济指标及采空区处治后 公路运营情况，总结国内公路采空区勘察、设 计、施工及检测等方面的工程经验。
高平至新乡高速公路七一煤矿采空区地表裂缝
临汾至吉县高速公路卧龙沟煤矿地表裂缝
公路两侧煤矿开采对公路的危害及公路保护煤柱设计要点探索
公路两侧煤矿开采对公路的危害及公路保护煤柱设计要点探索【摘要】随着我国经济的快速发展，人们对资源的利用也越来越广泛，煤炭作为生产生活中的主要能源，需要得到人们更多的重视，不仅是在使用方面，还要保证其安全开采。
本文就公路旁煤矿开采对公路的危害做出讨论和建议，阐述了公路保护煤柱设计中的一些要点，对公路安全有一定的参考价值。
【关键词】煤矿开采；公路；保护煤柱设计1.公路两侧煤矿开采对公路的危害分析近年来，随着煤炭开采工作的大量进行，由于一些技术的不完善和开采人员的操作失误，地下岩体的原岩应力受到了不小的破坏，开采工作可能诱发地表沉陷，进而引发一系列的环境问题。
对煤矿资源的开采所造成的地表沉陷不仅给周围环境带来破坏，包括地面建筑物、水体、管道、输电线等，也会给当地的经济发展带来一定的阻碍。
公路具有大范围延伸的线形结构，开采工作引发的沉陷对路基的承载能力以及稳定性有一定的影响。
地表沉陷会造成路面低洼、长期积水等现象，一定程度的路面倾斜将会对车辆的正常通行有阻碍作用。
面对我国煤炭事业的大规模发展，公路受煤矿开采工作带来的影响将会逐渐突显，对公路的正常通行及安全运输造成严重影响。
煤矿开采沉陷对公路的危害具体表现在以下方面：1.1地表移动地表由于煤矿开采而出现了横向倾斜的情况，路基也会有横向倾斜，这些现象都会引发运行车辆的重心偏移，对车辆的行驶产生极大的危害，尤其是在弯道地段，车辆离心力与向心力的关系将无法协调，容易发生翻车的惨剧。
地表的纵向移动导致的后果是道路坡度增大，除此之外，还会影响路基两侧的排水效果。
当采动线路中出现鞍形断面或盆形断面时，当其高度差大于200mm，就需要进行及时的维护和整改，包括对桥梁的加固和对工程高度的改变，而这些维修工作的进行，势必也会对车辆行驶带来一定影响。
1.2地表起伏及拉伸由于地表的压缩变形会产生一定的挤压力，这些力经路基传到地面，正常情况下公路路面没有太高的抗挤压指数，于是在挤压力的作用下，路面会出现波浪起伏的状况，这种路面状况容易造成车辆腾空并翻转，引发惨烈的交通事故。
高速公路采空区注浆处理技术
/THESIS论文116高速公路采空区注浆处理技术郝志侃（山西交通建设监理咨询集团有限公司，山西 太原 030006）摘要：高速公路建设经常会遇到煤矿采空区，给工程建设带来了一定的难度。
采空区处理一般有注浆法、非注浆法两种方式。
关键词：高速公路；采空区；注浆处理；采空区是某一空间的绝大部分地下矿床、矿物采集完成后所留下的区域。
一般按采矿深厚比分为浅层采空区、中深层采空区和深层采空区，或者按采空区形成和停采时间分为新采空区和老采空区。
我国部分地区高速公路建设项目会经过煤矿采空区，对采空区的处理成为了施工技术人员必须掌握的内容。
笔者将结合工作经验，简要介绍高速公路采空区注浆处理技术。
一、采空区常用治理方法采空区治理一般根据地质条件、道路条件、施工条件等，选择技术可行、经济合理、满足进度要求的方法。
采空区治理方法主要包括注浆法和非注浆法，非注浆法主要包括砌筑法、开挖回填法和桥跨法。
（一）注浆法向地基土中填充能够将空间内部或者表面空隙填满以及使矿物质沉积于空隙间的浆状材料，材料水分蒸发后可提高物体的强度或防渗透性。
注浆法适用范围较广，主要有提高地基承载力、帷幕、防止地表下沉、防止滑坡等作用。
（二）非注浆法1、砌筑法。
在采矿后形成的空洞内人工回填砌筑，将砌体与洞顶紧密接触，起到支撑顶板的作用，保证采空区上覆岩层的稳定性。
砌筑法主要用于矿层开采后未全部崩塌坠落、采空区空间足够大、通风条件好，不会对开展人工作业等各种活动产生较大阻碍的区域。
干砌法适用于公路路基部位的采空区，浆砌法适用于公路地基较重要部位的采空区。
2、开挖回填。
将开采目标定位路基的下浅层等区域进行回填。
适用于治理地基浅层、高边坡地段等。
3、桥跨法。
以桥的方式跨越采空区不稳定地段。
适用于开采规模小、开采深度不大的采空区。
二、注浆处治工程的一般设计（一）采空区注浆处理的范围采空区治理长度为公路路线走向的实际分布长度，当采空区采矿层厚度较大，地表变形破坏严重，应考虑增加覆岩移动影响范围内的治理长度；采空区治理宽度主要考虑路基层的宽度、维护带的宽度和采空区覆盖岩石区域的影响的宽度；采空区治理深度一般为至底板下1m处。
公路采空区的勘察和稳定性评价
INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究对公路采空区进行勘察及稳定性评价，查明采空区分布及特征，并对采空区进行稳定性计算评价，为下一步是否进行治理设计提供依据。
采空区勘察主要是通过收集资料、采空区调查与测绘、移动变形观测、物探、工程钻探等手段进行，稳定性评价方法有开采条件判别法、地表移动变形预计法（概率积分法）、地表移动变形观测法、极限平衡分析法以及数值模拟分析法等。
本文基于S233至S315连接线（荥巩界至口头段）项目，介绍该线路采空区勘察和稳定性评价方法。
一、工程概况S233至S315（荥巩界至口头段）连接线起点桩号K3+421.5，终点桩号K7+865.325，整体呈东西走向，路线全长4.444km，采用设计速度为80km/h、双向四车道一级公路标准，路基宽24.5m。
线路征地范围内有3个煤矿，分别为宏基煤矿、双楼煤矿和富堡煤矿。
二、煤矿开采情况（一）富堡煤矿开采情况富堡煤矿矿山目前已建成主、副井和风井，开采煤层为一1煤层和二1煤层。
属稳定性煤层，煤层结构简单，在2014年巷道基建完成后发生突水，现一直处于停产状态。
（二）双楼煤矿开采情况巩义市米河镇双楼煤矿，开采方式为地下开采，始建于1997年。
该矿主要开采一1煤层，矿井开拓方式采用立井单水平（±0）上下山开拓，主、副井和风井均为立井，主井位于矿区南部，副井位于矿区西部，风井位于矿区东南部，井筒落底到一1煤层顶板，开采水平最深为-200m。
采煤方法为走向长壁式放炮落煤，全部垮落法管理顶板。
该矿于2011年正式关闭。
（三）宏基煤矿开采情况宏基煤矿现有生产矿井两对，其中十号井开采一1煤层，谷山井开采二1煤层。
十号井位于井田中部，煤层结构简单。
立井单水平开拓布置，分区分水平开采，为采区工作面走向后退式长壁式采煤法，炮采落煤，一次采全高。
该煤层基本采完。
谷山井采用综采分层开采采煤方法，全部垮落法管理顶板。
该矿井为煤与瓦斯突出矿井，为了保证工作面的正常接替，采区还配备一个瓦斯抽采工作面。
山西某公路小煤窑采空区处治设计说明
采空区处治 范 围 包 括 采 空 区 处 治 长 度 和 采 空 区 处 治 宽 度。 处治长度是以采空塌陷区边界为起点所确定的长度，处治宽度为 围护边带外侧向两侧按岩体扩散角考虑所确定的边界宽度。
2 处治工程设计
久远，勘察难度很大，对公路工程产生严重的负面影响。本文以 2． 1 注浆孔设计
山西某公路小窑采 空 区 为 例，详 细 论 述 了 小 窑 采 空 区 的 处 治 设
高速公路工程监理的重点和难点分析
长深公路遵化(承唐界)至南小营段高速公路监理工作的重点和难点分析序言长深公路遵化(承唐界)至南小营段高速公路是交通部督导的工程之一，同时也是河北省交通厅、唐山市交通局的重点工程，必须要把这项工程高标准、高起点的建设好、管理好，要充分展示出唐山交通人的风采，要充分展示出河北省高速公路项目的管理水平，秦皇岛保神交通建设监理有限公司，通过十余年的创业发展，煅练出一支技术水平精良、敬业爱岗、讲奉献、讲职业道德的监理队伍，5年来我们公司全体监理人员为唐山市公路工程建设呕心沥血，打造了许多精品工程，对这座近邻的凤凰城有着深深的感情，我们将把这项工程做为公司事业的一个新的起点和里程碑，调集精兵强将，全力以赴，严格合同履约，我们有信心、有能力完成好承唐二期工程总监办的监理任务，绝对不会辜负业主的重托，在这个具有重大意义的国家重点项目上发挥我公司的优势，创出我们的品牌。
总监办做为本项目监理组织的指挥机构，负责项目组织实施和监督管理工作，责任重大，通过对驻地办业务的指导、监督管理和对施工单位的监督管理，在业主的授权范围内，全面开展施工监理工作，通过目标化管理，使各参建单位全面履行施工合同和监理合同，以期最终实现业主的意图。
总监办在施工准备阶段的目标是促使工程早日开工，在施工阶段的目标是实现目标化管理，如进度目标、质量目标、费用目标、安全目标等，因此要求总监办的工作要高瞻远瞩、运筹帷幄，在宏观上做好远景规化，在细节上要精益求精，我们将影响工程进度的工程、技术难度大的工程、安全风险高的工程、容易出现质量通病的工程都做为重点和难点工程进行认真地分析，在监理工作中认真地组织实施、指导和监督。
1．临时工程工程项目能早日顺利开工建设，首先必须要解决的问题是施工队伍的进场问题，路通、水通、电通及临时工程用地是保证工程开工的先决条件，尤其是山区道路，这是问题尤为突出。
通过对现场的考察，大部分合同段通过112国道进入施工现场的难度还是相当大的，现有的乡间小路仅能勉强通过越野车，施工设备根本无法进入施工现场，这是制约开工的难点之一；施工便道修建在路基用地范围内的难度相当大的，平原区的施工便道可以修建在路基用地范围内，而在山区就必须随地形、地势条件盘山修建，一方面增大了施工便道的修建费用，另一方增加了临时工程占地，这是制约开工的难点之二；架设临时用电的线路较长，施工单位很难在短时间内解决电力提供和线路架设的有关问题，这是制约开工的难点之三；水源提供困难，当地水井的深度一般在200米以下，由于地质条件较差，打井十分困难，及时解决水源问题是制约开工的难点之四。
某矿山地下开采对地表公路的影响分析
矿业工程黄 金ＧＯＬＤ２０２４年第２期／第４５卷某矿山地下开采对地表公路的影响分析收稿日期：２０２３－０７－１５；修回日期：２０２３－０９－２８作者简介：王海昶（１９７２—），男，高级工程师，从事金属矿山采矿技术研究工作；Ｅ ｍａｉｌ：２６２１４０５１４４＠ｑｑ．ｃｏｍ王海昶１，潘 健２，尹 裕２，郭振鹏２（１．新疆喀拉通克矿业有限责任公司；２．中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）摘要：某矿山地下开采矿体在地表公路的保安矿柱范围内，为了确保公路的稳定性，采用Ｆｌａｃ３Ｄ软件的数值分析方式进行了开采影响分析，同时论证了采矿爆破振动对公路的影响。
结果表明：－３００ｍ中段矿体开采后，地表公路最大沉降为１．２ｍｍ，地表ｘ向倾斜值最大为０．１８５ｍｍ／ｍ，ｙ向倾斜值最大为０．１３ｍｍ／ｍ；地表ｘ向曲率值最大为０．０１１×１０－３ｍ－１，ｙ向曲率值最大为０．０１２×１０－３ｍ－１；地表ｘ向水平变形最大值为０．１５ｍｍ／ｍ，ｙ向水平变形最大值为０．１２ｍｍ／ｍ，均满足相关规范要求。
采矿爆破时的地表质点振速小于规范规定的安全允许振速，采场爆破振动对地表影响很小。
研究结果对该矿山深部开采提供了技术支撑。
关键词：地下开采；保安矿柱；数值模拟；地表公路；爆破 中图分类号：ＴＤ８０３ 文章编号：１００１－１２７７（２０２４）０２－００２４－０５文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２４０２０５引 言某矿山采用地下开采方式，开拓中段为－２００ｍ、－２５０ｍ、－３００ｍ３个中段。
矿山地表有公路从矿区西南侧通过（见图１），按照设计规范及相关规定，在矿区范围内按照公路边界从上至下划定中段开采移动界线，岩体上、下盘移动角为６５°，端部为７０°，第四系为４５°，并据此圈定了地表公路保安矿柱范围。
在基建过程中发现，该矿山主矿体主要赋存在－３００ｍ中段，其余中段资源量很少，无开采价值。
采空区对公路路基稳定性影响的离散元法分析
其特征 ，那么判断采空区是否稳定 ，则是需要深入
刁心宏 ，男 ，教授 ，硕 士生导帅 ． ．
带 皆 眯 带 － ｙ ， ６ 常 帮 带 卡 带 ￣ 常 ， ＃ ／ － ＃ 常常 常常，啪 ＊ 常 常常许 ， 常
常谱带 卡帮
Байду номын сангаас
脊 帝带，
常 常 ， 半 常 常 带
维普资讯
刁心宏 等 ：采空 区对 公路路基稳定 性影 响的离散元 法分析
・ ｌ・ ９
采空 区对公路路基稳定性影响 的离散元法分析
刁・ 心宏
（ 华东交通大学
刘 峰 习小华
江西南 昌 ３ ０ １ ）（ ３０ ３ 江西交通科学研究院）
摘
要
采 用 离散 单元 法对 昌坌 高速 公路 金 鱼石段路 基 下采 空 区的稳 定性及 采 空 区对路 基稳
定性的影响进行 了 究。表明采空区围岩不稳定，对路基稳定性有显著影响。当采用注浆方法对 研 采 空 区进行 处 理后 ，路基 是稳 定 的 ，满足 高速公 路技 术标 准 的要 求 。 关键词 离散单元法 采空区 路基稳定性
研 究 的 问题 。
１ 问题 的提 出
昌金高速公路东起赣粤高速公路的昌傅 ，西至 湘赣交界 的金鱼石 ，全长 ｌ４ ｋ 。公路通过 的地 ６ ｍ 区为江西省西部 的丘陵地带 ，其 中 Ｋ ２ ６０～ ５ ２＋ ０
（ ）怒江大桥左岸边坡的 Ｆ Ａ １ Ｌ Ｃ数值模拟分析 结果与结构相似模型分析结果一致 ，二者边坡岩体 都处 于压 密阶段 ，边坡 是稳 定 的 。 （ ）模 型 试 验 只 能通 过 测 量 部 分 区 域 的应 变 ２ 来分析边坡 的应力 ，不能完全反应边坡的实际应力 状况 ；而 Ｆ Ａ Ｌ Ｃ数值模拟分析则可 比较全面地反应 边坡 的实 际应力 状况 。
不良地质作用及特殊性岩土的判别
公路工程地调中不良地质作用及特殊性岩土的初步判别为了更好的完成工程地质调绘工作，特编写此文，目的是为了不遗漏地质病害，更好的为公路工程建设服务。
一．地质调查工作应重视的几个方面地质调绘工作是勘察设计工作的基础，工作质量的优劣直接影响初步设计的质量。
为此，应在以下几个方面引起足够的重视。
（一）端正工作态度地质调绘工作的对象主要是不良地质病害及特殊性岩土，地质调绘工作完成的好坏直接影响勘察工作的质量，也关系到公司的声誉。
对于不良地质病害及特殊性岩土认识不认识是水平问题，认真不认真是态度问题。
所以，地质调绘工作中所有参加人员必须端正态度，提高认识，认真工作，树立良好的职业道德，不能遗漏地质病害。
（二）坚持学习平时要学习各种规划、规程及工程地质手册，对各种技术要求要明确，不能不会也不学习，时代要求要与时俱进，持之以恒，活到老学到老。
（三）工作安排要合理在接到地调项目后，一定要合理的安排人员和工期，要有充分的人力和时间保证，才能保证地调工作的质量。
（四）加强技术管理，统一认识在地调工作前，项目负责应组织全体技术人员根据当地的具体工程地质条件集中讨论地质病害及特殊性岩土的种类、分布特征及范围，统一认识，有针对性的进行地质调绘工作。
二．不良地质病害及特殊性岩土的判别不良地质作用主要包括岩溶、活动断裂、地震、崩塌、滑坡、泥石流、采空区、地面沉降等；特殊性岩土主要包括湿陷性土、红粘土、软土、混合土、填土、多年冻土、膨胀土、盐渍土、残积土等。
不良地质病害及特殊性岩土种类多，比较复杂，但是，岩土体是地质病害及特殊性岩土产生的物质基础，也就是说地质病害及特殊性岩土皆和地层岩性密切相关。
不良地质病害及特殊性岩土明显显示出地域性特征。
大部分地质病害及特殊性岩土与地形地貌有关，如活动断裂、地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、砂金采空区、膨胀土、盐渍土、残积土等。
活动断裂、地震一般发育在在山区笔直的沟谷地带及盆地边缘、中心；崩塌、滑坡一般发育在较陡的沟谷两侧；泥石流多发育于较大的沟口；抽水引起的地面沉降一般发育在大中城市或附近；砂金采空区一般发育在沟谷的两侧阶地部位；膨胀土一般发育在地形较缓的边坡部位；残积土主要发育在坡体的中上部，但是，较平缓的碳酸盐岩台地的残积土多发育在低洼地带；盐渍土则发育明显的盐碱华或盐渍地貌。