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《路基下煤矿采空区地表塌陷特征及其形成机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、公路2007年10月第10期HIGHWAYOct.2007No.10文章编号:0451-0712(2007)10-0101-05中图分类号:U416.1:TU475.4文献标识码:A路基下煤矿采空区地表塌陷特征及其形成机理1,2344王兵,杨为民,王辉,李占强(1.北京理工大学管理学院北京市100081;2.河北冀威公路工程咨询有限公司石家庄市050011;3.安徽理工大学资环系淮南市232001;4.河北大地土木工程有限公司石家庄市050011)摘要:基于现场调研和室内测试,详细研究了青兰高速公路邯郸～涉县段沿线北八特采空区地表
2、塌陷特征,分析了地表塌陷形成的影响因素,探讨了该区地表塌陷形成的宏观和微观机理。这项研究可为拟建高速公路采空区治理方案的选择,以及路基路面、桥梁设计提供科学依据。关键词:采空区;地表塌陷;形成机理目前,采空区问题研究主要集中于4个方面,即1北八特采空区地表塌陷特征地下采空区的探测技术、稳定性评价技术、治理技术北八特采空区分布有四矿八特井和大量的村办[1～3]及质量监控技术,而对于引起地表塌陷的机理小窑。这些小窑遍布全区,据调查,北八特采空区内[4]研究不足,仅李永树等根据开采沉陷地区地表点共有27个小窑,其回采率为30%～35%,
3、采矿深度的实测移动轨迹,探讨了由于岩梁下沉和弯曲引起为40.0～200.0m,开采煤层及采矿深度受地质构地表水平移动的机理,以及岩层间的剪应力对水平造控制,煤层埋深沿西、东向逐渐变浅。该区小窑多[5][6][7]移动所起的作用。唐小明、贺可强、王景明等在1985年～1991年投产,到1998年～2000年基本根据黄土地区潜蚀地貌的调查,研究了黄土地区潜停产,仅局部(如井8宏兴煤矿和井21)仍有采矿活蚀地貌的形成与岩性、构造节理、气候、地下水等因动,地表塌陷仍在发展中。素之间的关系,这些研究尚不能满足公路下伏采空1.1采空区地表塌陷
4、类型区对路基影响的需要,在一定程度上影响了采空区北八特采空区井下开采杂乱无章,相邻小窑巷治理方案的确定及高速公路路基路面、桥梁的设计。道大多贯通,巷道分布复杂,加之小窑的开采深度浅青兰高速公路邯郸～涉县段是国家重点公路(横5)(40.0～200.0m),且分层开采,故采空区地表沉陷的组成部分,其中鼓山以西崔炉以东是峰峰矿区和变形明显,具体表现为塌陷坑、地裂缝和沉陷盆地。邯郸矿区主要采煤区之一。依据沿线煤矿采空区的1.1.1塌陷坑分布及位置,可分为杨二庄采空区段及北八特采空这是本区最主要的塌陷类型,多由小煤窑采空区段,分布有国有万年
5、矿、二矿、通四矿,以及镇办、形成,分布范围广,危害性大。其平面形态多样,常呈村办小煤窑,经过多年开采留下了大量的采煤巷道不规则的圆形、椭圆形、长条形等。规模大小不等,大22与采空区。在高速公路的建设及运营过程中,地下巷者超过50m,小者不足1m,平面上延展长度一般道或采空区随着时间的推移必将塌陷,引起上覆岩为0.50～6.00m,最长达20.0m,宽0.30～4.0m,土层下沉及变形,造成高速公路路面变形。因此,在可见深度0.4～4.0m,推测其深度一直可以延至基岩采空区上方修筑高速公路,有必要深入研究沿线采顶面。受地下采空区的控
6、制,塌陷坑在地表常呈串珠状空区地表塌陷机理,以便合理处治路基下伏的采空分布,类似于黄土“喀斯特”现象,有时由多个塌陷坑一区并保证处理效果。起可组成较大组合体,且各塌陷坑常由地裂缝相连。收稿日期:2007-09-06—102—公路2007年第10期如井11以东高速公路以南处,塌陷坑群平面上八特向斜的北翼,而坡向倾向北,在煤层回采后地表呈向北弯曲的“地堑”,东西长约16.0～20.0m。“地下沉形成倒碟形盆地。堑”内分布有多个塌陷坑及地裂缝,坑径一般为总之,北八特采空区地表沉陷在K123+350～1.5～2.0m,深3.0～4.0m;
7、裂缝宽1.0m,深K123+910地势平缓地带,主要表现为沉陷盆地;在3.0～4.0m。又如井8宏兴煤矿以西9煤采空区,地K123+910～K125+000地形、地貌复杂地带,主要表见一宽约10.0m左右的拉裂塌陷带,延伸方位为表现为塌陷坑及地裂缝。地表沉陷的表现形式、规N80°E,长度大于100m,两侧分布有串珠状的塌陷模、形态及分布范围,与开采方式、范围及上覆地层坑,塌陷坑延伸方位与拉裂缝延伸基本一致,显示此工程性质密切相关。带为采空区塌陷带。对比小井采矿地质资料,可知此1.2采空区地表塌陷分布规律处应为宏兴煤矿9煤采空塌陷区
8、边缘。这些潜伏性(1)采空区地表塌陷不论表现为何种类型,其形串珠状空洞,对拟建高速公路路基及构筑物的稳定态总体分布规律均不明显,这与北八特地区下伏采性具有很大潜在威胁。掘巷道布置不规则、回采无序有关。小煤窑一般为手1.1.2地裂缝工开挖,采空范围较
