采煤沉陷區(qū)穩(wěn)定性評價及其對上方高鐵線路的影響分析.pdf

1、我國是煤炭資源儲量和消耗大國，煤炭資源的開采產(chǎn)生許多的采空區(qū)，部分地區(qū)的高速鐵路建設不可避免的要穿過采空區(qū)，采空區(qū)地表穩(wěn)定性關系著鐵路建設及運營的安全。本文依托貴南高鐵（南寧市區(qū)段）過二塘煤礦采空區(qū)選線工程，通過現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場監(jiān)測等方法，結合該地區(qū)的軟巖地層特性，開展了系統(tǒng)深入的研究，主要研究內(nèi)容及結論:
　　(1)通過采用現(xiàn)場調(diào)研、綜合物探、鉆探、地震映像法、高密度電阻率法對采空區(qū)實施勘察，確定了高鐵所穿越的

2、煤礦采空區(qū)的分布、采深、范圍、邊界及充填情況。大盤井采空區(qū)對選定高鐵線路影響最大，采空部位的塌陷、彎曲變形已基本完成，采空區(qū)多已被坍塌泥巖或含水淤泥充填，充填物堆積時間長，充填物有較高密實度;
　　(2)分析了采空區(qū)地表移動變形和破壞形式，主要是裂縫及臺階、塌陷坑和移動盆地。分析了采空區(qū)上覆巖層的“活化”機理及對地表線路的影響。對開采沉陷的預計理論進行論述總結，重點研究概率積分法的原理及對地表預計計算公式;
　　(3)運用概

3、率積分法構建了開采沉陷預計計算模型，計算煤層開采造成的采空區(qū)上方地表移動和變形。經(jīng)計算，大盤井采空區(qū)開采引起的地表最大沉降值1310mm,最大的水平移動值320mm。高鐵線路2受采空區(qū)影響區(qū)長度1200m，高鐵線路3受采空區(qū)影響長度700m;二塘煤礦大盤井采區(qū)地表移動延續(xù)時間約為500天，該采區(qū)終采時間已達35年之久，大盤井采煤沉陷區(qū)已處于總體穩(wěn)定狀態(tài)，但仍有緩慢的殘余沉降，計算開采移動期后地表殘余變形已有140mm，剩余25mm在未來

4、15年內(nèi)完成。計算的得殘余沉降年沉降率為-2mm/年，和PS-InSAR技術監(jiān)測的地面年沉降率-4～4mm/年基本一致，可以判定采空區(qū)沉降基本完成;
　　(4)借助有限元軟件MIDAS/GTS建立大盤井采空區(qū)三維地質(zhì)模型，分析開采沉陷采空區(qū)覆巖及地表的移動變形，最大沉降值為1275mm，水平位移最大值330mm，數(shù)值模擬和概率積分法計算的結果基本一致。同時，借助MIDAS/GTS建立三維模型模擬高鐵動荷載對采空區(qū)的影響，模擬得到采