小煤窑采空区桥梁基础处理.docVIP

一、小煤窑采空区桥梁处理现状 桥型选择受诸多因素的影响，是一个复杂的问题，桥梁设计工程师应根据已有的水文、地质、环境、施工技术、交通运输等资料，作出多种方案，进行反复比较，选出最佳方案。煤窑区桥梁的设计受到采空区特殊地形的影响，需要更好的把握整体设计方案，根据桥梁基础位于不同的采空部位来确定桥梁的基础形式。处理好桥梁与路线、路基、隧道、交叉工程、交通工程、环保工程、造价等的相互关系，对在煤矿采空区设计一条公路或者铁路成功与否尤为重要。而小煤窑除了有一般煤窑空洞塌陷的特点外，还具有密集性与不可操作性。我国采煤区分布较多集中在北方，除了国有煤矿，还有村办的小煤矿，长期以来不断的开采，造成小煤矿采空区分布众多，给公路和铁路建设造成很大不便，尤其对是路面桥梁建设造成较大困扰。目前急需对这一项内容进行全面研究，并给出解决方案，以便在更好的展开桥梁建设。 二、小煤窑采空区地形特点 1、采空区地表类型 一般煤窑比较集中的地方，除了国有的大煤窑之外，还有很多镇办、村办，或者个体的小煤窑，经过多年开采留下了大量的采煤巷道与采空区，给告诉公路或者铁路的修建埋下了很多隐患。在高速公路或者铁路的建设及运营过程中，地下巷道或采空区随着时间的推移必将塌陷，引起上覆岩土层下沉及变形，造成路面变形。如果采空区上面设计的恰好是桥梁，一旦引起地面变形，必将导致桥面扭损，甚至坍塌，后果不堪设想。因此，在采空区上方修筑高速公路，有必要深入研究沿线采空区地表塌陷机理，以便合理处治路基下伏的采空区并保证处理效果。 小煤窑一般为手工开挖，采空范围较窄，开挖深度较浅。研究区小井采深大都在20m深度范围内，平面延伸一般为100一200m，以巷道采掘为主，分布无规律。小煤窑集中地区由于多年开采，回采巷道遍布含煤区，成网格状，有单层开采或2一3层重叠交叉开采，巷道的高度、宽度一般为2一3m，大多不设支撑或在开挖时设有临时支撑，任其自由垮落，缺乏安全保障。因而采空区分布无规律，形成的塌陷坑常不规则。相比于大型煤矿采空区地表沉陷发展规律来说，部分小煤窑地表沉陷滞后于回采生产。特别是塌陷坑的发展明显滞后于煤层回采。这种现象与每个地区松散层厚度相关，且受地表水及地下水动力条件影响。 小煤窑采空区地表类型主要有一下几种： 1．1地裂缝 地裂缝主要分布在各小窑开采边界及冲沟边缘，常单独出现，也可成组出现，或与塌陷坑相伴出现。一般长度为5一lom，宽度为0.10一0.SOm，深0.30一2.60m。若地形高差大，则明显受地形控制，在地形变化大处，即坡度大的陡坎边缘常形成规模较大的拉裂缝。受地形、地貌复杂，冲沟发育，地形高差影响，变化较大，且某些地段第上部地层为黄土，垂直节理发育，则地表沉陷主要表现为地裂缝。 1.2塌陷坑 塌陷坑是煤窑集中地区比较普遍的塌陷类型。多由小煤窑采空形成，分布范围广，危害性大。其平面形态多样，常呈不规则的圆形、椭圆形、长条形等。规模大小不等，一般大者超过50m考，小者不足lmZ，平面上延展长度一般为0.50~6，oom，最长达20.0，宽0.30一4.om，可见深度0.4一4.om，推测其深度一直可以延至基岩顶面。受地下采空区的控制，塌陷坑在地表常呈串珠状分布，类似于黄土“喀斯特”现象，有时由多个塌陷坑一起可组成较大组合体，且各塌陷坑常由地裂缝相连。塌陷坑大多数由地裂缝进一步发展演化而成。采空区所见的塌陷坑出露点大都沿地裂缝发育，即先产生地裂缝，后在地表水流的作用下，裂缝两侧及底部的松散土层被淘蚀带至下伏空洞中，由此发育成塌陷坑。局部也可见孤立塌陷坑，这可能是采空区上覆松散层底部发生潜蚀塌落所致。 2、小煤窑采空区塌陷影响原因 采空区地表沉陷特征主要与采空区尺寸大小、采煤厚度、开采深度、重复采动、地形地貌、松散层的厚度和分布、松散层的组成、井型(小井或大矿)、井田地质构造等有关。一般小煤窑区地表塌陷分布主要受控于以下几个因素。第一，煤层厚度及开采深度，煤层的开采厚度(h)、采空区距地表的垂直深度(H)是决定地面塌陷的两个重要参数，一般以深厚比(H/h)来衡量图。采深越浅或采厚越大，越易形成地表塌陷。第二，重复开采，当上部煤层开采后，其下方煤层再次开采时会使上覆岩土体受扰动程度加剧，进而使之破坏失稳。在相同或相似的条件下，重复采动次数越多，采空区在空间叠置层数就越多，地面塌陷的危险性就越大。一般小煤窑开发集中的地方，地下采空区，空间叠置一般为2一3层，最大可达5层。许多塌陷严重地带都是因浅部古采空区或新近开采的小窑采空区，与其附近或下方深部国营大矿采空区共同作用形成的。另外，地形地势的影响也是主要原因之一。主要表现在陡坡地带常发育地裂缝，且其延伸方位受陡坡的延伸方位控制，而在地形平缓处则常形成塌陷盆地。当基岩之上有厚层松散盖层存在时，盖层松散物质将充填、减缓地层移动产