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第21卷第7期科技和产业Vol.21，No.7

2021年7月ScienceTechnologyandIndustryJul.，2021

煤矿老采区对高速公路关键工程段影响分析

1，21，23

何环莎，吕冠颖，赵聪聪

（1.长沙矿山研究院有限责任公司，长沙410012；2.金属矿山安全技术国家重点实验室，长沙410012；

3.中南大学资源与安全工程学院，长沙410083）

摘要：国内高速公路网里程再创佳绩的同时，意味着更高的未知隐患覆盖率在迅猛增加，尤其是老旧未知采空区的

存在使得高速公路的隐患更加突出。以贵州某拟定高速公路关键工程段为例，对公路工程下覆煤矿采空区对高速

公路选址建设影响进行综合性分析。根据矿山开采时间、覆岩条件、开采方式等工况参数建立详细的三维数值模

型，并利用有限差分计算软件对煤层开挖过程进行全过程模拟分析，再根据地表下沉系数和水平变形系数分别计算

剩余变形量。将计算结果与高速公路建设规范进行对比分析发现：该区域采空区在垮塌后仍然存在一定的剩余变

形，且对高速公路两条选线K线和A线中隧道、桥梁分别有一定的影响。K线隧道部分路段的剩余水平变形值超过

规范容许变形值（2mm/m）的75%，超标路段总长210m；A线桥梁段各项剩余变形值均小于规范容许变形值。综

上，此A线位置较K线更加安全，建议拟定施工方案时选择A线位置。该案例的研究为其他煤矿老采空区上高速公

路工程的拟建过程中的安全评价方式提供了工程参考。

关键词：煤矿老采空区；岩层移动；剩余变形

中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：1671—1807（2021）07—0239—06

近年来经济快速发展，修路造桥工程不断，大大素。因此在对采空区影响评价中，往往需要关注的

提高了国内交通运输能力。在修建高速公路时，经重点问题是在经过较长时间的采空区顶板自然跨落

常遇到工程段内存在煤矿开采的老采空区。煤矿大后，地表仍会产生的剩余变形对高速公路工程的影

多数经历过早期巷道式不规则开采，或大规模长臂响［8‐10］，本次研究利用三维数值模拟对煤矿采空区

后退式开采。形成的采空区会在一个时间段内逐渐开挖过程进行模拟，结合地表剩余变形机理研究，对

垮塌，引起地表岩层移动，产生不同程度的开裂、变两家已停产煤矿老采空区对高速公路工程段地表变

形和塌陷。因此在修建高速公路前，必须对该路段形及公路关键工程的影响进行了专项分析。

采空区对地表的稳定性影响进行综合评价，保证高1工程概况

速公路工程的安全建设。根据设计，拟建高速公路K8~K18工程段有

目前煤矿采空区对地表岩层移动变形的影响分A线和K线两条比较线。其中A线ZK15+

析程序大致分为两个阶段：第一阶段是通过各种地457~ZK15+891公路段通过Y煤矿，ZK15+

球物理勘探设备对采空区的位置、暴露面积、体积进526~ZK15+802公路段经过Y煤矿工业广场保护

行勘察；第二阶段是通过各类定性分析、理论计算或煤柱，线路以桥梁形式通过；K线ZK15+

三维数值模拟来量化采空区对地表岩层移动的影响255~ZK15+742通过Y煤矿，线路ZK15+

程度，圈定移动影响范围，为高速公路的设计规划提002~ZK15+371段为煤系地层出露段，线路以隧道

［1‐7］

供技术支撑。