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1、公路2005年8月第8期HIGHWAYAug.2005No.8文章编号:0451-0712(2005)08-0176-04中图分类号:U455.49文献标识码:B隧道在煤层采空区的治理方法张志沛,覃羡安,刘旭(西安科技大学地质与环境工程系西安市710054)摘要:针对某隧道工程及煤层采空区工程地质的特点,探讨了隧道工程在煤层采空区地段的治理方法,并在此基础上,提出了适合于隧道工程在煤层采空区地段治理的方法与对策。关键词:隧道;采空区;治理方法某隧道位于山西省灵石县南关镇仁义河与左沟该煤矿采空区,主要分布于K
2、88+990～K89+之间,拟建高速公路左线LK88+290～LK89+650600之间。生产活动在民国以前,现在古窑进口已被和右线RK88+275～RK89+670之间,该隧道横断埋没,该段线路之下均发生过采煤活动,据地勘分面采用分离式上、下单行双洞断面,两洞间距一般控析,采空区顶板冒落高度在0.5～6.5m,塌陷堆积制在30m左右。净宽9.75m,净高5.0m。勘察资物厚约0.2～2.5m,实际悬空高度约0.5～2.0m,料表明:该隧道穿越煤层采空区不良地质灾害地段,采空区内,部分充水。因此,如何提高隧
3、道穿越煤层和采空区部位及其附该隧道设计标高900～936m,在采空区段埋深近围岩强度,成为采空区处治方法研究中的主要问约100～150m,受采空区影响长约245m,其中采题。本文通过该隧道工程实例,对隧道工程在煤层采空区位于隧道洞身及其以上长110m,位于洞身以空区地段治理的方法和对策,进行必要的研究,以期下长135m。煤层采空区在剖面上分布比较广泛而为类似工程地质条件下的治理提供借鉴。均匀,大部分已冒落。2号煤层采空区冒落带高度在0.5～6.5m,裂隙带发育在煤矿采空塌陷区上方约1工程地质概况与特点20m
4、至地表,煤矿采空塌陷区影响变形角为68°左1.1工程地质概况右。由于顶板部分冒落的原因,2号煤层煤矿采空塌该隧道地段属基岩中低山剥蚀地貌,海拔820陷物,堆积厚度约0.2～2.5m,实际悬空高度约0.5～1100m。隧址区内的地层从新到老依次为:第四～2.0m。系、二叠系、石炭系、奥陶系等。其中煤层采空区位于在采空区部位充水,按公路隧道围岩分类标准,石炭系地层中,岩性为泥岩、砂岩互层,夹煤层,软～由于岩体破碎,将该路段隧道围岩按Ⅰ类考虑。按普硬相间岩组,单斜构造。某隧址区内的地质构造主要氏岩石坚固性分类,该
5、路段属Ⅵ类,其坚固性系数有断裂带及节理。断层:F5正断层位于设计里程fk=2。LK89+465及RK89+450处,在地表与路线相交,1.2隧道采空区地段变形破坏形式及危害性评价断层走向近东西,高角度南倾,产状为170°∠75°,断隧道穿越采空区路段可分两部分。当采空区位层带影响宽度约30m。影响洞室范围为LK89+60于隧道上方时,由于煤层的开采活动,使得煤层底板～+510,RK89+475～+510。断层带由断层角砾产生裂缝与裂隙,破坏围岩的稳定性。煤矿系统的观岩、泥岩组成。隧址区内主要发育3组节理,由
6、于夹测资料表明:一般情况下,煤层底板产生裂缝与裂隙有煤系地层及采空区,岩体的完整性受到一定程度的深度为6～8m(在唐山,最大深度为14m)。当采的影响,层间结合较差,岩体较破碎,呈碎石状,围岩空区位于隧道下方时,由于煤层的开采活动,使得采的稳定性极差,隧道开挖时易产生大的坍塌现象。空区覆岩产生塌陷垮落,破坏围岩的稳定性。该采空收稿日期:2005-01-262005年第8期张志沛等:隧道在煤层采空区的治理方法—177—区隧道路段围岩,包括各种软弱的层状结构岩体(如支护效果可靠,劳动消耗量相对较少,虽然材料费用
7、泥岩、细砂岩等)和散体结构岩体(采空塌陷冒落要高些,但安全系数也能相对提高,可望能有效地保区)。这类围岩的变形与破坏,主要有塑性挤出、膨胀持隧道周边围岩的稳定,确保施工安全等。内鼓和重力坍塌等不同类型。公路修建后,维修方案是指在采空区路段可考研究结果表明:虽然该采空区剩余变形量较小,虑先修建高速公路,然后在运营期间,对该路段进行但在修建桥梁、隧道等公路建筑物及开挖边坡条件维修,该方案一般适用于采空区治理工程投资占公下,目前脆弱平衡的古采空区极有可能再度发生大路工程投资比例较大的情况。的变形,从而对路基及围岩
8、稳定构成严重威胁,足以鉴于隧道工程的特点及本采空区的特征,如采使隧道产生裂缝,对拟建公路将产生大的危害。在勘用建成后维修方案,在采空区地段先不进行采空区察中钻孔揭示的资料也表明,该段采空区变形尚未处理,公路建成后每隔7～10年维修一次,主要是注结束,对公路工程危害极大,因此,必须进行治理。浆加固隧道。该方案虽然技术上可行,但在公路运营过程中,维修工作困难,公路运营效益较差;隧道内2公路采空区治理方法超前小导管预注
