铁路隧道小煤窑采空区勘察与处理
小煤窑采空区工程地质勘察的几点认识
．
７ ０ ｃ ｍ， 以半 卧 式 为 主 要 开 采 方 式 ， 无 方 向
松动层或基岩裂隙发育地段 ， 为确保铁路 运营的安全 ， 也应当按采空区处理．
２ ． ８ 物探成 果
该处采空为古煤窑采空 ， 古代开采无
规律 ， 随意性 大 ， 采 空 范 围难 以界 定 ， 加 之
年代久远 ， 坍塌严重． 综合钻探、 物探、 调查 访问及既有竣工 资料分析 ， 采空 区范 围沿 线路为 Ｃ Ｋ ３ ８ ３＋ １ ０ ０一Ｃ Ｋ ３ ８ ４ ４ － １ ３ ０ ， 采空 区埋深 ３ ０～ ４ ０ ｍ， 顶板高程 ９ ８ ０ ｍ， 底板高 程９ ７ ０ ｍ， 采 空 的煤 层 厚 度 为 Ｏ ． ３ Ｏ—Ｏ ． ５ ０ ｍ， 最大厚度 约 １ ｍ， 松动层 或基 岩裂隙 发育段落厚 ４ ． ０～ ８ ． ０ ｍ， 采空率约为 ３ Ｏ～
开采和废弃 的情况 ， 并反映在图上 ， 作为线 路 走 向方案 研究 的依 据．
２ ． ２ ． ３ 调绘 、 物探 、 钻探验证
（ １ ） 地质调绘 ： 首先逐个 落实小煤 窑 窑 ¨位置 ， 罚绘 在 ｉ ／ ２ ０ ０ ０的地 形 图上 ， 对
影响线 路 的 窑 口则 用 经 纬 仪 测 绘 ， 同时 对 控 制线 路方 案 的 的地 段 做进一 步 的补充 调
中更新统 风积砂 （ 黏） 质 黄土 （ Ｑ ” ） ， 基岩 为侏 罗 系中下统 砂 岩 夹 泥岩 （ Ｊ Ｓ ＊ ＋ Ｍ ｓ ） 及
小煤窑采空区的地质勘察与配合施工
一
空区范围沿线路为 Ｄ ２ ００一 Ｋ ８＋ １ ， Ｋ ８＋ １ Ｄ ２ ２０ 采空
区埋深 １ — ４ 顶板高程 ｌ ０ ｍ， ０ １ｍ， ４ 底板高程１ ０ ０ １ ０ ｍ， 采空 的煤层厚 度 约 １ ２～３ ７ 采空 率约 为 ． ． ｍ，
采空区范围 内煤矿 为赵 家梁煤矿 ， 是神木县 民营煤矿 ， 年计划开采煤炭总量为 ５ ０万 ｔ目前 ，
土（ ；）基底基岩为侏罗系中下统砂岩夹页岩 Ｑｌ ， ３
（ ） Ｊ 及煤层 （ ） 现将其工程地质特征分述 Ｊ ，
如下 ：
实际采煤量仅为 ３ 余万 ｔ ０ 。既有线在施工过程 中， 对 Ｋ ８＋ ３ ．３～Ｋ ８＋ ０ ．３ ２ ０７ １ ２ ２２ １ｍ段路基宽度 内 （ 左右各 ８ ） ｍ 进行 了灌浆或换填处理 ， 目前运营 良 好。既有线贯通后 ， 煤矿 的开采 范 围 自既有线左 侧向靠山侧进行开采 ， 没有 回采 现象。根据调查 访问， 该处采空为古煤窑采空 ， 为解放前 当地老乡 开采生活用煤。两个古 煤窑井 口分别 在 Ｄ ２ Ｋ ８＋
Ｏ 引 言
小型采空也称人为坑 洞， 是人们 为 了各种 目 的在地下挖掘后遗留下来 的洞穴。它一般是手工 或小型机械开挖 ， 采空范 围窄 ， 开采 深度 浅 ， 无规
律， 加之年代久远 ， 局部可 能已有坍塌 。目前井 ｌ Ｓ ｌ
均已坍塌封闭， 近二 、 三十年没有开采。
物探勘察 采用 高密度 电测深法 ， 根据高密度 电测深 曲线、 Ｄ Ｇ Ｓ曲线和高密度等视 电阻率曲线 图， 综合分析判释路基基底小煤窑采空区的情况。 查 明在 Ｄ ２ ０ ０一Ｄ ２ Ｋ ８＋ １ Ｋ ８＋００段及 Ｄ ２ ８ Ｋ ８＋１０ ９ Ｄ ２ ＋ １ 段右侧 １ｍ处 ， Ｋ ８ ２０ ０ 物探高密度 Ｇ Ｓ曲 Ｄ 线有异常 ， 根据调查及物探资料 ， 我们对有物探异
铁路隧道穿越采空区的处理措施探讨
铁路隧道穿越采空区的处理措施探讨采空区是隧道工程中常见的不良地质现象，具有隐蔽性强、空间分布无规律、难以预测等特点，对隧道的支护结构及后期运营均会带来严重的安全隐患。
本文以某新建铁路隧道穿越煤层采空区为例，分析了采空区对隧道的危害，并介绍了设计中对隧道穿越采空区时的处理原则和措施，为今后类似的工程设计提供了借鉴和参考。
标签：采空区;铁路隧道;危害;处理原则;处理措施1 引言近年来，随着我国经济的快速发展，对交通运输的需求越来越高，铁路也发挥着越来越重要的作用，大量铁路隧道不断兴建。
虽然在勘查设计中根据铁路隧道相关规范要求应尽量避开采空区等不良地质段[1]，但因选线需要，隧道工程往往难以绕避部分采空区，这对施工及后期运营都将产生不利影响。
因此，在勘察设计时应尽可能对采空区进行全面调查和勘探，充分掌握其几何形态、分布特征、规模大小等情况，在此基础上对采空区和隧道结构采取合理有效的工程措施，以确保隧道结构的稳定性及运营时的安全畅通[2]。
2 工程概况隧道全长718m，为双线合修隧道，设计时速250km/h，最大埋深约100m。
隧区属于低山丘陵区，隧址段属于峰林和缓丘地貌，地面标高1284m～1409m，相对高差约20～130m，地形起伏较大，缓坡地带多为旱地及荒坡，自然坡度20～45°，隧道进口斜坡较陡，基岩裸露，出口斜坡较缓，覆盖层较厚，零星基岩出露。
隧址区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.25s。
本隧出口段为含煤地层，据调查有小煤窑开采，开采方式以人工挖掘为主，小煤洞规模较小，开采不深，井口一般宽1～1.5m，高1～1.5m，深20～30m，未形成大规模的采空区。
小煤窑现已停采，停采原因不明。
另据高密度电法物探揭示，隧道出口段DK27+770～+855共有3处存在低阻异常的小煤窑采空巷道对隧道有影响。
3 采空区对隧道的危害采空区对隧道工程的危害主要表现在以下几个方面：3.1 施工期间支护结构变形失稳由于采空区存在冒落带、裂隙带和弯沉带，因而当线路附近采空区受到隧道开挖扰动时，将会造成采空区产生不均匀沉降，甚至导致采空区底板或顶板塌落，进而使得支护结构所承受的荷载增大，造成支护结构变形失稳，严重时隧道将发生塌方破坏，威胁施工安全[3]。
关于煤矿采空区勘察及处理
关于煤矿采空区勘察及处理摘要：本文对关于煤矿采空区勘察及处理的问题进行了探讨，文章从阐述小型煤矿采空区特征入手，进一步介绍了几种常见的煤矿采空区勘察方法，并且分析了采空区勘察方法的初选及验证要点，最后研究了煤矿采空区的处理方法。
关键词：煤矿采空区；特征；勘察方法；初选及验证要点；处理方法前言煤炭作为我国重要的基础能源，一直以来都受到高度重视，而煤炭的开采、生产、供应环节更是形成了一条庞大的产业链，衍生出了一系列的工业、商业企业单位。
煤炭的开采是非常重要的一个环节，在开采过程中，会对周边地区的环境形成巨大的影响，采空区就是煤矿开采之后所预留的空洞，它需要得到相关单位的重视，运用专业方法对其进行适当的勘察和处理。
1 小型煤矿采空区特征煤矿采空区通常指的是在煤矿施工阶段，对地下煤炭或煤矸石等物质开采结束后所残留的空洞或空腔。
一般情况下，对煤矿进行开采后所留下的采空区在布局上会体现明显特点。
比如因为采煤作业往往历时长久历史悠久，许多采煤活动往往会延续几十年不停止；采空区的埋藏往往相对较浅，加上其分布地带的连续性不强，伴随着采煤随意性的问题，使得采空区也带有随意性特征。
而煤层的深度浅，分布断断续续，采煤规律性不强，就使得大规模的煤矿开采比较困难。
此外，如果工作人员对采空区资料的采集不够全面；现在的地表房屋房龄存在巨大差别，老房龄险房集中度高，地表沉降及地面塌陷调查工作也面临诸多挑战。
2 煤矿采空区勘察方法2.1高密度电法这种方法又被称作高密度电阻率法，它将岩、土在导电性上的差别作为前提，对人工施加稳定电流场后的地下传导电流分布状况进行更深入的分析，它采用的是电探方式的理念，矿区典型剖面如下图所示。
在目前，对采空区进行勘察的过程中，高密度电法是运用最为广泛的一种方法，能借此获取到相对精确的数据，在分布广的较大型采空区中运用频率最高，但对比较小型的煤矿和因滥采煤矿而留下的采空区而言，特别是高压电线分布密集的采空区，勘探线的布局往往不够连续，因此达不到理想的精度。
小煤窖采空区等勘察方法
小煤窑采空区、滑坡、岩溶、煤层瓦斯在工程地质勘察中的基本做法一、 小煤窑采空区的工程地质勘测（一） 访问1、 开采矿层的位置、分布、延伸2、 开采和运输的方法3、 开采矿层的厚度、开采深度、延伸长度、延伸方向、水平、倾斜等4、 开采和停采年限5、 开采坑道的形状、断面尺寸、衬砌情况、塌落支撑及回填情况。
6、 开采地下水和水量，排泄情况7、 开采照明，通风情况8、 有无瓦斯溢出，有害气体，爆炸情况（二） 以小煤窑的开采特征指导测绘1、多为常在沟谷以上部位，贴近岩层的水平巷道开采2、一般为手工开采，沿煤层方向掘进，采空范围窄小，开采深度浅，多在50m 深度以内，平面延伸100~200m 。
以巷道采掘为主，向两边开挖支巷道，一般分布无规律或呈网格状，巷道的高、宽一般为2~3m ，大多不支撑或用临时支撑，任其自由垮落。
3、掌握小煤窑垮塌的地表变形特征1）由于开采深度浅，顶板又系任其垮落，故地表变形剧烈，大多产生较大的裂缝和陷坑。
2）地表裂缝常与开采工作面的前进方向平行。
3）洞口有弃碴堆积层。
（三） 测绘1、坑洞的分布位置，断面大小延展方向及其相应的地表位置2、因采空影响而产生的陷坑，裂缝的位置、形状，大小深度，延伸方向及其与采空区和地质构造的关系3、有害气体及地下水的排泄情况4、环境工程对采空区的影响。
（四） 勘探根据访问、测绘、布置物探及钻探工作1、以小煤窑坑洞轴线为依据、布置电测深或震法，确定坑洞的确切位置及形态。
2、在可疑范围内布置印证钻孔。
（五） 小煤窑采空区的稳定性评价即坑洞埋多深可不处理1、坑洞的临界深度---作用在采空段顶板上的压力等于0时的深度。
H 0=)245(tan 2)245(tan tan 42022ϕϕϕ--++︒︒r BrP r B BrB ----巷道宽度r ----上覆岩层的重度P----建筑物基底的单位压力Φ ----巷道围岩的内摩擦角2、地基稳定性判别（顶板稳定性计算）当坑洞埋深H<H时，地基不稳定当坑洞埋深H0<H<1.5H时，地基稳定性差当坑洞埋深H>1.5H时，地基稳定3、顶板厚度的经验数据1）巷道埋深20m（其中岩层厚5~10m）以内时，一般易产生突然塌陷。
浅论公路隧道煤矿采空区的处治方法
浅论公路隧道煤矿采空区的处治方法摘要针对某隧道工程及煤层采空区工程地质的特点,探讨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;治理方法近年来,随着国家经济的快速发展,我国开始大规模兴建高等级公路。
然而,在煤炭资源被地下开采后,所留下的采空区对高速公路的修建和运营产生了严重的影响。
采空区的存在常常在地表形成沉降盆地并产生裂隙和陷坑,由于这是一个逐步发展的过程,可能会对高速公路的路基路面产生不可忽视的潜在危害。
因此,为保证高速公路施工及运营期的安全可靠,采空塌陷区的探测、危害性评价及治理工作势在必行。
1工程概况贵州省镇胜高速公路工程龙井隧道位于贵州省安顺市,为分离式隧道,设计为双向四车道,单洞净宽11m,净高5.0m。
该隧道是镇胜高速公路工程重点控制工程之一。
该隧道受区域性地质构造影响,隧址区断裂构造较为发育,主要以北东向、东西向断裂为主。
隧道位于当地侵蚀基准面上,地表水总体较贫乏,洞顶多为弱、微风化岩,富水性、透水性较差,未见规模较大、透水性较好的断裂发育,隧道开挖不易发生突水现象。
该隧道地处煤系地层,穿越黄草斜煤矿,煤层通过区围岩级别为Ⅵ级。
根据区域资料,本区煤系地层为低瓦斯区,但存在煤层,可能存在瓦斯的局部富集。
2采空区情况根据隧道路线与黄草斜煤矿线路复合勘测结果,发现在隧道左线ZK187+660处有一采空区,采空区为直径3m平硐,长约50-80m,采空区穿越隧道洞轴线,前端贴近隧道边缘与隧道近乎平行跟进,后端与隧道轴线呈50-60°斜交。
该采空区形成时间较长,没有任何支护措施,部分段已经坍塌,加之与未穿越段与隧道间距太近,更重要的是采空区顶位于隧道洞定上方,这就形成了长达数十米的危险段,给施工带来极大不利影响。
采空区有以下特点:2.1隧道地质条件差龙井隧道以Ⅴ级围岩为主,并穿越煤层,围岩无自稳能力,地下水非常集中,开挖时易发生坍塌。
煤层小窑采空区岩土工程勘察报告
煤层小窑采空区岩土工程勘察报告一、概述煤层小窑采空区，听起来就有点让人头疼。
说白了，这就是那种因为挖煤或者开采其他资源，地下留下的空洞或者塌陷区。
这个地方看起来很安静，甚至还能长点小草，种些花，真是个让人不小心就掉进去的“美丽陷阱”。
可是，大家都知道，底下的世界可不那么简单。
很多时候你会发现，原来你踩的土地下面空空的，啥也没有，这就特别危险。
像这种地方，得好好检查，搞清楚它的土质、结构，甚至水文条件，否则真的是一不小心，危险就来了。
这份勘察报告呢，正是要搞清楚这些潜藏的隐患。
别看它是一个“简单”的勘察，其实没那么简单。
得从各个角度考虑问题。
比如土壤的承载力，水文的流动情况，地表是否沉降等等。
所有这些都直接影响到我们在这片区域的建筑、施工甚至是日常生活。
咱们就来一起聊聊，勘察的具体内容是什么。
二、勘察的主要内容1.地质构造分析你要知道，这个小窑采空区，可不是随随便便就形成的。
底下可有一套自己的“故事”。
采矿的时候，地下的煤层被挖空了，造成了地面塌陷或者变形。
所以，要搞清楚这个地方的地质结构，首先得知道哪些地方是煤层，哪些地方是空洞，哪些地方是坚硬的岩石。
这是最基础的，得摸清楚情况。
就像是先给大家画个地图，让你知道走哪条路最安全，不然一不小心就掉进坑里去。
2.土壤力学试验这也是重点。
说到土壤承载力，简单来说，就是看看这里的土能不能承受住一些建筑或者重物。
咱们要做试验，测一测这片土壤是不是牢固。
土壤也有脾气，有的地方硬得像石头，有的地方松松垮垮，轻轻一踩就沉下去。
得根据这些数据来评估这里是否适合建房子、建桥梁之类的重型结构。
如果土壤不行，咱们就得考虑做加固或者换其他地方了。
就像你想在沙滩上建个城堡，没点技巧的话，根本没法稳住。
3.地下水位及水文分析千万别忽视水文问题！地下水可不是随随便便能控制的。
水从哪里来，流向哪里，地下水位的高低，都会直接影响到地下的稳定性。
比如说，如果水位过高，那就很容易引发地面塌陷，甚至是泥石流。
采空区的勘察设计与治理技术
按采空区残余沉降量大小将采空区划分为三个区：
（1）稳定区 （2）基本稳定区 （3）不稳定区
根据工程性质的不同，分区参数亦不同，取值时应按具体工程性 质的要求而定。
稳定性评价（以铁路工程为例）
（1）.下列地段不宜做为建筑场地 ①在开采过程中可能出现非连续变形地段（地表产生台阶、裂缝、塌陷 坑等）。 H /m＜25～30 （H /m为采深采厚比，以下同）或H /m＞25～30，但地表覆
⑥地表倾斜大于10mm/m、地表水平变形大于6mm/m，或地表曲率大于 0.6mm/m2 的地段。
（2）下列地段作为建筑场地时，其适应性应专门研究。 ①采空区采深采厚比H/m<30 的地段。
②采深小（H 小于50m 地段），上覆岩层极坚硬，并采用非正规
开采方法的采空地段。
③地表倾斜为3～10mm/m，地表曲率为0.2～0.6mm/m2 或地 表水平变形为2～6mm 的地段。
剩余空洞体积估算方法为：
截止目前剩余采空区的体积（V）： V=Va－ΔV
式中：Va为采空区总体积，其值为：Va=S×M×K 式中：S为采空塌陷区面积，M为煤层厚度，K为煤层采取率。ΔV为
截止目前已经沉降变形的冒落岩石碎胀所充填体积。
采空区处理一般工程措施建议
（6）有害气体的类型，分布特征，压力及危害程度。
4、 勘察与测试 （1）综合物探。
采用电法、地震、地质雷达，必要时进行综合测井等综合 物探手段，其方法可参考下表。
采空区物探测线布置应根据：线路纵、横断面方向，并结合 工程性质，采空区的埋深、延伸方向进行布置，以查明采空区的 范围、埋深、采空区的空间大小、上覆岩、土层厚度。
采空区稳定性分析评价方法
稳定性分析评价主要是通过计算地基承载力、剩余地表变形量及残留空 洞的稳定性、地表破坏范围等来进行。 矿山开采沉陷的预计理论及方法较多，主要有： (1)基于实测资料的经验公式法，在我国广为使用的有负指数函数法、 典型曲线法等。
采空区的勘测及工程处理
11.2.1 小型采空区
一．小型采空区的勘测。
小型采空区的巷道很不规则，且一般历史较久遗迹模糊，勘察难 度很大。
（一）搜集资料 小型采空区一般均未进行过专门的地质勘查，无规则开采，搜集 资料极为困难，需详细向当事者或者当地居民和有关方面的调查。其 主要内容是：矿层的分布范围，开采的深度、厚度和方法，开采和停 采的年限，主要巷道的位置、大小、断面尺寸、衬砌情况和采空区的 分布、塌落、支撑、回填情况，以及开采时地下水变化情况和开采计 划，今后规划等。 （二）测绘内容 1．坑洞的分布、位置、断面大小、延伸方向及其相应于铁路的 地表位置。 2．因采空影响而产生的陷坑、裂缝的位置、形状、大小、深度、 延伸方向及其采空区和地质构造的关系。 3．了解采空区附近工农业抽水和水利工程建设情况及其对采空 区的影响。 （三）勘探 若通过搜集资料、调查访问和地质测绘不能查明前述坑洞的有关
F——巷道单位长度侧壁的摩阻力（kN/m3/m），其值为：
F=Ptanφ
其中 P——楔形体 ABM 和 CDN 作用在 AB 或 CD 面上的主应力，
当取其最大值时
3
P
1 2
H
2
tan（2 45 -
） 2
则式 14-3 为：
Q
H[2a
H
tan
tan 2
(45
2
)]
（14-4）
14-4 H 一
板
拱
均布荷载
： ：
h＇
β
必须处理范围
β
（）
图 14-6 小型采空处理范围
45
p 2
（14-8）
p
arctan(tan
c) P
（14-9）
隧道穿越煤层采空区处理方案研究
隧道穿越煤层采空区处理方案研究发表时间：2017-06-14T14:59:18.400Z 来源：《基层建设》2017年6期作者：曾志凯[导读] 摘要：本文结合重庆市万开周家坝至浦里快速通道隧道工程实例，详细介绍了隧道在穿越煤层采空区时的设计处理对策及施工过程中的安全管理，为其他类似工程提供借鉴作用。
重庆市城市建设投资（集团）有限公司重庆 400050 摘要：本文结合重庆市万开周家坝至浦里快速通道隧道工程实例，详细介绍了隧道在穿越煤层采空区时的设计处理对策及施工过程中的安全管理，为其他类似工程提供借鉴作用。
关键词：隧道；采空区；煤层；瓦斯；安全管理前言随着城市道路和高速公路的迅速发展，隧道工程的建设也日益增多。
由于地形地貌、线路走向、勘察资料不准确等众多因素的制约，线路经过煤层采空区的情况经常是不可避免的。
隧道穿越煤层采空区时由于原有的应力场被破坏，稳定性欠佳，隧道开挖过程中容易对土体产生扰动，造成冒落带、裂隙带和整体移动带，导致隧道开挖体变形过大，对建筑物的安全和稳定性构成威胁，影响隧道安全施工及使用。
另外由于煤层通常都是富含瓦斯的，在瓦斯地层中施工具有较高的危险性，特别是瓦斯地层和采空区融合在一起时，各种风险叠加，会大大增加工程的设计和施工难度。
目前，已经有许多行业内的专家和学者针对隧道穿越采空区和含瓦斯的煤层做了大施工等方面提出了很多宝贵的意见和经验。
本文在已有的研究成果的基础上，结合实际项目工程对隧道在穿越瓦斯煤层的采空区时处理方案进行研究，为今后类似的隧道工程提供参考和借鉴。
1、工程概况万开周家坝至浦里快速通道隧道工程线路总长11.594km，为重庆市的城市快速通道工程，设计速度80km/h，其中隧道长约9.23km，为双向双洞两车道设计。
根据整个项目的线路走向，该隧道工程需在左线K8+094.10及K8+285.60、右线在YK8+100及YK8+279.44处穿越某煤矿的K3和K5煤线。
关于煤矿采空区勘察及处理
关于煤矿采空区勘察及处理【摘要】：地下煤炭的开采，出现很多地下采空区，其直接影响到地面的建筑物安全，这一问题急需解决，以确保地面建筑的稳定及安全。
本文主要对煤矿采空区勘测技术及处理方法进行了简要的分析。
【关键词】：煤矿；采空区；勘察；充填引言随着国民经济和科学技术的不断发展，采矿技术在近几十年来也有了长足的进步，矿产资源的开发利用虽然在很大程度上满足了工业生产和人民生活的需要，但是也带来了不少弊端，尤其是对环境的破坏。
目前，在很多老能源基地如山西、淮北、唐山等地形成了大面积、大规模的采空区，由于用地的日趋紧张，许多工程建筑不得不建在或跨越采空区之上，所以其安全性、可靠性备受人们重视。
对采空区上方的土地进行利用首先要进行采空区结构的稳定性评价，即对采空区及其覆岩结构进行探测分析，准确掌握其空洞分布、裂隙发育特征等情况。
其次，要对采空区进行相应的处理，即对采空区进行填充处理。
目前，采空区探测技术方法手段甚多，但没有形成统一的标准，缺乏系统的研究，因此，进一步对采空区探测技术开展深入研究具有重要的理论与现实意义。
对采空区进行填充处理，这样就能够提高采空区的使用安全性，对采空区填充技术也尤为重要。
1.采空区探测对象采空区结构有别于其他工程地质结构，当采空区之上，所以其安全性、可靠性备受人矿活动结束以后，经过长时间的压实，可以粗略地认为采空区己达到稳沉状态，但经过大量的现场资料证明，采空区虽然经过长时间的压实但在其内部仍存在一定数量的离层、空洞和稳定性较差的砌体梁结构，不同的开采方法、顶板管理方法、采空区尺寸、覆岩岩性等导致采空区及其覆岩结构有较大差别。
在采空区探测中主要涉及到的探测内容有采空区及旧矿分布情况、充水情况、两带分布、离层存在及分布情况、裂隙发育情况、空洞分布情况、残留巷道分布情况、上部及周边地质构造情况、采空区处理效果等。
2.采空区探测方法分类及适用性采空区的探测是获得老采空区覆岩空洞、裂缝、离层发育特征基础数据的重要手段，对老采空区的开发建设具有十分重要的意义。
浅谈隧道矿洞采空区处理技术
浅谈隧道矿洞采空区处理技术摘要：隧道作为线型工程三大线下土建工程之一，在施工过程中遇到矿洞采空区，采取一定的支护加固措施来保证开通运营后的行车安全极其重要。
本文依托深茂铁路某隧道实际工程，对隧道矿洞采空区的加固处理技术进行了详细分析，依托工程地质条件与现场注浆试验，确定了合理的施工方案。
从而达到加固确保后期运营安全的目的。
关键词：铁路隧道，矿洞采空区，注浆、吹砂回填1.工程概述深茂铁路某隧道全长1060m，隧道位于阳东市阳江县合山镇境内，隧道洞身穿行于丘陵区。
隧道进口单面上坡，坡度为3‰，全线位于曲线上。
中心里程为DK238+564，起止桩号为DK238+034～DK239+094，其中Ⅲ级围岩40m，IV围岩560m，V级围岩460m，隧道最大埋深约140m,隧道进出口洞门均为倒斜切式洞门，该隧道采用有砟轨道，轨道结构高度为766mm。
隧道场区属于丘陵地貌，丘坡自然坡度25～40°，植被发育，地面标高25～250m，相对高差最大约200m。
隧道施工过程中发现线路前进方向右侧地表位置存在废弃矿洞洞口27处，隧道明洞基底存在煤渣回填采空区1处，矿洞为废弃金矿矿洞，矿洞内岩层多为全～强风化砂岩，完整性差，整体稳定性较差。
2.矿洞采空区出现原因分析在发现存在废弃矿洞后，立即组织对隧道出口山体进行踏勘，根据前期勘察资料显示，已探明处的部分矿洞洞口已经坍塌，部分矿洞在开采后被人为回填松散种植土，大多数矿洞长期受雨水浸泡、及地表水侵蚀，洞内粉砂岩软化易破碎，松散易破坏，节理裂隙发育，自稳能力差。
根据现场具体情况，在该段左、右线拱顶、拱脚、边墙、墙角、线路中心分别布置了高频和低频地质雷达测线，共完成地质雷达测线20条，长度20600米。
探明隧道主要不良地质为线路前进方向右侧山体、拱顶附近、隧道出口明洞及洞门位置存在各种矿洞采空区，矿洞内岩层多为全～强风化砂岩，完整性差，整体稳定性较差，后期可能会产生矿洞垮塌、山体滑坡、边坡垮塌等事故。
铁路隧道小煤窑采空区勘察与处理
铁路隧道小煤窑采空区勘察与处理黄创【摘要】某铁路隧道隧址区分布有小煤窑采空区.为查明采空区的分布,通过实地调查地表变形、收集矿区煤层资料等手段,大致确定了采空区的范围和深度;采用高密度电法沿隧道布置纵向和横向测线,进一步确定了采空区的分布,最后通过在隧道两侧布置钻探进行了验证.研究结果表明,采空区分布于隧道拱顶上方2～4m.由于线位平面绕避非常困难,通过降低线位高程12m,使得隧道从采空区下方通过.施工中可通过加强超前支护,采用复合式加强衬砌,增加防排水设备、有害气体检测等措施进行处理.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2019(045)002【总页数】4页(P47-50)【关键词】隧道;小煤窑采空区;勘察;立体绕避【作者】黄创【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院,山西太原030013【正文语种】中文【中图分类】U455.431 概述小煤窑采空区是铁路施工和运营安全的隐患，线路选线时一般应尽量绕避。
如必须通过时，应查明其地质特征，进行稳定性评价并提出工程措施意见[1-2]。
小煤窑采空区具有私自开挖、埋深较浅、随意性强、无规划等特点，国内的孝柳线、准朔线、包西线、巴准线均遇到了不同程度的小煤窑采空区问题[3]。
多年来，勘察设计单位对小煤窑采空区进行了大量的勘察工作，积累了宝贵的经验。
李景山在包西线勘测中采用地质调绘、物探、钻探等手段，查明了米家园子小煤窑采空区的分布[4]；孙金等在登封至商丘高速公路勘察中，采用资料收集、地质调绘、地震反射波法及钻探查明了郑新天富煤业的采空区[5]；庞雪春根据工程、技术、经济及环境等因素，对马鞍山采空区绕避方案进行研究[6]；霍世强等在平朔东露天矿专用线中采用充填注浆法对采空区进行治理[7]。
以往研究没有形成统一的标准和完整的流程，其处理方案也大多为平面绕避和注浆充填。
内蒙古鄂尔多斯市某铁路隧道位于中兴煤矿北部，区域内分布有已关停的小煤窑，通过现场调查走访、地质调绘、矿区煤层资料收集、物探及钻探验证等综合勘察手段，查明了采空区的分布。
包西铁路煤窑(矿)采空区稳定性评价及处理原则
特点， 在借 鉴 了既有 神延铁 路 所经采 空 区的稳 定性评价 原 则及 采 空 区处理 经验 后 ， 结合 包西铁路 所 经采
空 区 的特 点 ， 制 定 了适 合 包西 铁 路 采 空 区 的 稳 定 性 评 价 原 则 及 分 类 标 准 ， 最 终 确 定 了煤 窑 （ 矿） 采 空区
空 区的分布 、 开采方式 、 开采边界 ， 并 对采空 区稳定性进 行评价及分类 ， 以便确定采空 区不 同工程的处理原则 。
１ 地 层 岩 性
沿线 广覆第 四系地 层 ， 榆 林 以北 大部 分 地 表 以 风
不 连续 状 ， 煤 层埋深 及厚 度差 异较大 。 积 沙为 主 ， 下部 为 湖积和 风积混 合相 堆积 的砂层 ； 榆林
经过大量的地质综合勘察工作查明了沿线采空区分布及开挖特点在借鉴了既有神延铁路所经采空区的稳定性评价原则及采空区处理经验后结合包西铁路所经采空区的特点制定了适合包西铁路采空区的稳定性评价原则及分类标准最终确定了煤窑采空区不同工程的处理措施
铁
８８
道
建
筑
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
段 一般 为 ３ 。 ～ ７ 。 ， 南段 ５ 。～１ ０ 。 ， 局 部 波状 起 伏 。因此
４ 采 空 区分 类标 准
目前采 空 区分类 大 多 采用 两 种 分类 方 法 ： 一 是 根 据采 空现状 进行 分类 ， 二是根 据 开采规模 进行 分类 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ １ — ２ ０； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ － ２ ５
３ 煤窑 （ 矿） 分 布 特征
带， 窑 口倚 岸傍 沟 ， 于 岸 坎 的下 部 开 凿平 洞 ； 部分窑 口
孝柳线天井沟小煤窑采空区的勘察及工程处理
文章编号:1004—5716(2005)04—0069—03中图分类号:T D32513 文献标识码:B孝柳线天井沟小煤窑采空区的勘察及工程处理张振东(铁道第一勘察设计院,甘肃兰州730000)摘要:通过工程实例,介绍了孝柳线天井沟小煤窑采空区的开采特点、巷道分布情况、勘察方法、处理原则及措施,对小煤窑采空区的勘察和工程处理有一定的参考和借鉴作用。
关键词:小煤窑;采空区;勘察;工程处理1概况天井沟小煤窑采空区位于山西省柳林县枝柯镇境内,铁路勘测里程为DK422+930～DK423+010,本段线路以填方和路堑通过,故查明基底小煤窑的类型、埋深及分布范围成为定测阶段影响线路稳定的主要不良地质问题。
2小煤窑开采及巷道情况天井沟小煤窑自1977年开采,主要开采煤层为石炭系的“四尺煤”和“六尺煤”,在开采过程中,先后挖掘了竖井和斜井,主巷道宽、高约2m,设有木支承,间距约1m,支巷道宽约2～4m 、高由煤层厚度决定,均无支承,其分布呈网格状,巷道分布有一定的规律性,呈上、下两层交错状分布。
1979年前后,在开采的过程中,由于“六尺煤”突然发生涌水,造成部分巷道被淹,故停止开采,历时3年之久,在此期间复采规模不大,仅“四尺煤”部分巷道发生过乱采乱挖现象,回采率约为30%。
因此,虽停采多年,但巷道仍无大的坍塌现象。
3 小煤窑采空区的勘察方法(1)资料分析:首先搜集区域地质资料和初测有关资料,掌握区域地质构造、地层层序以及含煤地层的埋藏深度,重点分析和了解小煤窑的分布、类型及地面塌陷等情况,以初步确定调查及采空区的范围。
(2)调查访问:主要向乡、队和有关人员了解测区小煤窑的分布范围,开采深度、厚度、方法,开采历史,主巷道及开采时地下水变化情况和开采计划等。
通过访问和调查发现了残留的竖井和斜井口,证实了该处有过采煤的历史,并找到了曾参与小煤窑挖掘的当事人(矿工),从而确定了天井沟小煤窑系现代小窑采空。
(3)地质调绘:将调查落实的竖井和斜井口位置,调绘在1∶2000地质图上,同时,在当事人的带领和指导下,对部分采空巷道进行了调查和简易实测(罗盘、皮尺),绘制了采空区巷道平面分布示意图(见图1)。
浅埋小煤窑采空区的勘察与处理
2016年第3期西南公路浅埋小煤窑采空区的勘察与处理孙东明1张弘2(1.吉林省交通规划设计院吉林长春130021; 2.成都理工大学四川成都610059)【摘要】小煤窑采空区在公路建设中经常遇到，其引起的路基塌陷及不均匀沉降等问题给公路造成极 大影响。
本文利用地质调查、抱探、物探、钻探相结合的综合勘察方法，并结合具体工程实例进行分析，对 类似的浅层小煤窑采空区的地质勘察和处理，具有启示和借鉴意义。
【关键词】路基；采空区；勘察【中图分类号】U212.22 【文献标识码】A〇引言在髙速公路建设中，经常遇到小型采空区。
这 种小型采空区由于洞口隐蔽，巷道狭窄，开采范围 小，属私挖、无规划状态，因此，在髙速公路设计 勘察时常常很难发现，造成路线无法避开，此时采 空区的勘察、评价及路基处理就显得尤为重要。
从 20世纪50年代，国内外专家就对采空区地表构筑物 保护和防治技术[1]进行了大量试验研究，积累了宝 贵的经验。
随着对采空区研究的不断深人，现在形 成了一整套行之有效的勘察、评价及治理流程。
1工程概况辉南至白山高速公路位于吉林省东南部与朝鲜相 邻的白山市和通化市境内，是吉林省高速公路网规划 布局方案中“辉南至白山至临江高速公路”的重要组 成部分。
起点与抚长高速相衔接，在白山市板石镇北 与鹤大高速相交叉，在白山市东北与G201线相衔 接。
区域地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱 特征周期0.35s，地震基本烈度VI度。
项目于里程 K7+100-K7+400路基段存在小煤窑开采区，该区属剥 蚀构造丘陵区，多麟岩埋藏较浅，高处局部直觀露，采空区地形起伏变化较大。
路基范围内主要分布有3处沉陷凹地，沉陷深度5.0~6.0m,地表植被多为 旱田农作物和少量灌木，交通条件一般。
地层岩性主 要为白垩系泥岩、砂岩夹煤层和下奥陶系冶里组石灰 岩，煤层厚度5~6m,埋深大多在14m以上。
2采空区勘察针对本采空区特点，勘察主要采用采矿情况调 查、地质调绘、挖探、物探和钻探相结合的综合勘 察方法，对获得的资料相互补充、相互验证，综合 分析确定矿区采空影响范围和垂直变化特点。
高铁车站小煤窑采空洞穴处理技术
0引言安九铁路是我国“八纵八横”高速铁路网络中重要组成部分，新安庆西站是京港高铁安九段上重要枢纽车站，站房建设面积为40000m 2，设3台7线，预留3台7线站场，车站范围内地下存在小煤窑采空洞穴。
目前国内处理小煤窑采空洞穴行之有效的方法主要为注浆法、开挖回填、桥跨法等，针对新安庆西站小煤窑采空洞穴主要以“探灌结合、边探边灌”动态施工的原则处理，本文主要针对采空洞穴注浆法施工技术进行研究。
1工程概况安九铁路安徽段新安庆西站位于安徽省安庆市怀宁县，全长2.98km ，位于低丘岗地区，地形相对平缓，多已开辟为耕地及林地。
工点范围内地质及地层岩型主要为粉质黏土、全风化砂岩、全风化粉砂岩，不良地质为人为坑洞小煤窑采空洞穴（新安庆西站采空洞穴分布图见图1）。
小煤窑采空洞穴为采煤所致，煤层多而小，且开采率不一，受构造影响煤层多层重叠交错且不连续分布，导致小煤窑开采洞穴域呈鸡窝状分布、分片集中，最大开采深度为30m ，洞高0.3-2.4m 不等（详见图2采空洞穴分布断面图），多为空洞，部分有充填。
由于小煤窑开采洞穴域多为空洞，改变了原有的地应力平衡，从而引起上层基岩或土层的变形，随着地下水作用及时间推移，导致变形严重，从而塌陷；煤层重叠交错，分布集中，无规律可研，地表变形无规律，可能存在不连续的剧烈变形；对车站、站台沉降，路基失稳、塌陷，线路变形造成巨大隐患，危及行车安全，须对采空洞穴彻底处理。
2处理措施①根据采空洞穴的位置、顶板厚度、洞穴形状、走向、大小和洞穴填充物及其密实程度、地下水等情况，采用“探灌结合”方式进行注浆。
“探”是采用精细物探+钻探的模式，先对整个段落采用物探法精细探查，查明采空洞穴的分布状态及趋势，再采用钻探准确查明坑洞的洞泾、充填情况及延伸长度。
②车站正线、站线、场坪范围内地下采空洞穴采用注浆加固。
整治宽度：路堑整治至堑顶截水沟外2m ，路堤整治至路堤底面以下45°扩散角且不小于路堤坡脚外5m 。
瞬变电磁法在包西铁路小煤窑采空区勘察中的应用
［ ］ 罗玉秋． ４ 土工试验问题的探讨 ［ ］ 中国新技术新产品 ， ０ （３ Ｊ． ２ ９２） ０ ［ ］ 曲璐． ５ 影响室 内土工试验 工作质 量 问题 分析 ［ ］ 黑龙 江水利 科 Ｊ．
技 ，０４ ４ ２０ （ ）
瞬变电磁法 在包西铁路小煤窑采空 区勘察 中的应用 ： 苗晓岐
文 献标识 码 ： Ｂ
近 年来 ， 陕北 煤矿 开采业 发展 迅速 ， 采范 围不 断 开
其 探 测原理 是利 用人 工在 地面 布设 的发 射线 圈加 以脉 冲 电流 ， 生一 个瞬 变 的电磁 场 ， 磁场 垂直 发射 线 圈 产 该
扩大， 采空坍塌引起的地面塌陷、 地裂缝等地质灾害现 象 亦时 有发 生 。 由于 沿 线 采煤 历 史 久 远 ， 采 方式 多 开 样， 采空区分布普遍 ， 加之个别个体煤窑或集体煤矿缺 少 正规 设计 ， 超采 、 采 及 越 界 开采 现 象 普 遍 ， 采 完 乱 开
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｔｒ ｎ ｉｎ ｅ ｔ ｏ ａ ｎ ｔｃ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｉ ｈｅ Ｄｅ ｅ ｔｏ ｆ ｔ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ａ ｓｅ ｔ Ｅｌ ｃ ｒ ｍ ｇ ｅ ｉ ｔ ｏ ｎ ｔ ｔ ｃ ｉ ｎ ｏ ｈｅ
Ｗ ｏ ｋ ｄ ｏ ｔＡｒ ａ ｏ ｍ ａ ｌＣｏ ｌＭ ｉ ｅ ｏ ｏ ｏ Ｘｉ ｉ ｉ ｙ ｒ ｅ － ｕ ｅ ｆａ Ｓ ｌ ａ ｎ ｎ Ｂａ ｔ ｕ－ ｎ ｎｇ Ｒａ ｌ ｗａ
本 次 瞬变 电磁测 量采 用 ＭＳ １型 瞬变 电磁 测 深 Ｄ一
② 断裂 带岩 体呈 块裂 层状 结 构 ， 缝 连通且 发 育 ， 裂 与 完整 岩层 相 比 ， 心没 有发 生 明显 的变化 ， 由于岩 岩 但
体 内裂隙的存在 ， 似的传播于其中的导 电性变差 ， 岩石
铁路小煤窑采空区综合勘察方法应用研究
ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｆｂ硼ａｔｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｈａｒｄ ｔｏ ｆｉｎｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｍｉｎｅｄ－ｏｕｔ ａｒｅａｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｃａｓｅ，ｔ１１ｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ
ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｓｕｒｖｅｙ ｓｅｅｍｓ ｔｏ ｂｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｄｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅ ｓｕｒｖｅｙ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ印ｐｌｉｅｄ ｔｏ ａ ｇｏ“ｂｅｓｉｄｅ
Ａｎｑｉｎｇ Ｗｅｓｔ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ ａＩｏｎｇ Ａｎｑｉｎｇ ｔｏ Ｊｉｕｊｉａｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ，ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｏａｆ ｂａｓｅｄ ｏｎ ６ｅｌｄ
ｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｋｎｏｗｎ ｄａｔａ． Ｆｉｒｓｔｌｙ， ｔｈｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌ叩ｍｅｎｔａｌ ｍｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｏａｆ ｗｅｒｅ ｒｏｕｇｈｌｙ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｃ蛐ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｒｒｌｐｍｖｅ ｓｕｎｒｅｙ ｅｍｃｉｅｎｃｙ粕ｄ ａｃｃｕｍｃｙ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｄｕｃｅ ｕ衄ｅｃｅｓｓａｒｙ ｗａｓｔｅ． Ｃｏｎｓｅｑｕｅｍｌｙ，ｉｔ ｗｉｌｌⅫｎｇ
ｓｏｒｌｌｅ Ｖａｌｕａｂｌｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｓｕｒｖｅｙ ｉｎ ｃｏａｌｆｉｅｌｄ ｍｉｎｅｄ－ｏｕｔ ａｒｅａｓ ｂｅｎｅａｔｈ ｒａｉｌｗａｙｓ．
Ａｒｅａｓ Ｂｅｎｅａｔｈ Ｒａｎｗａｙｓ
ＴａＯ Ｙｕｙａｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ＦｉｆＩｈ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ ＤｅｓｉｇＩｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅ巧ｉｎｇ １０２６００，Ｃｈｉｎａ）
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收稿日期:20181204作者简介:黄 创(1985 ),男,2007年毕业于湖南科技大学土木工程专业,工学学士,工程师㊂文章编号:16727479(2019)02004704铁路隧道小煤窑采空区勘察与处理黄 创(中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院,山西太原 030013) 摘 要:某铁路隧道隧址区分布有小煤窑采空区㊂为查明采空区的分布,通过实地调查地表变形㊁收集矿区煤层资料等手段,大致确定了采空区的范围和深度;采用高密度电法沿隧道布置纵向和横向测线,进一步确定了采空区的分布,最后通过在隧道两侧布置钻探进行了验证㊂研究结果表明,采空区分布于隧道拱顶上方2~4m ㊂由于线位平面绕避非常困难,通过降低线位高程12m ,使得隧道从采空区下方通过㊂施工中可通过加强超前支护,采用复合式加强衬砌,增加防排水设备㊁有害气体检测等措施进行处理㊂关键词:隧道;小煤窑采空区;勘察;立体绕避中图分类号:U455.43 文献标识码:A DOI:10.19630/ki.tdkc.201812040003Exploration and Treatment of Small Coal MiningGoaf Area for Railway TunnelHuang Chuang(Railway Engineering Consulting Group Co.,Ltd.Taiyuan Design Institute,Taiyuan 030013,China)Abstract :A small coal mine goaf is distributed in a railway tunnel site.In order to find out the distribution of the goaf,the scope and depth of the goaf are roughly determined by means of field investigation of surface deformation and collection of coal seam data.The distribution of the goaf is further determined by the high⁃density electrical method which is used to arrange longitudinal and lateral survey lines along the tunnel,and finally verified by drilling on both sides of the tunnel.The research results show that the goaf is distributed 2to 4m above the tunnel vault.Since the planar line avoidance is very difficult,the tunnel passes through belowthe gob area by reducing the line position elevation by 12m.During construction,it can be conducted by measurements such as strengthening advanced support,using composite reinforcement lining,adding waterproof and drainage equipment and harmful gas detection.Key words :Tunnel;Small coal mine goaf;Survey;Stereoscopic avoidance1 概述小煤窑采空区是铁路施工和运营安全的隐患,线路选线时一般应尽量绕避㊂如必须通过时,应查明其地质特征,进行稳定性评价并提出工程措施意见[12]㊂小煤窑采空区具有私自开挖㊁埋深较浅㊁随意性强㊁无规划等特点,国内的孝柳线㊁准朔线㊁包西线㊁巴准线均遇到了不同程度的小煤窑采空区问题[3]㊂多年来,勘察设计单位对小煤窑采空区进行了大量的勘察工作,积累了宝贵的经验㊂李景山在包西线勘测中采用地质调绘㊁物探㊁钻探等手段,查明了米家园子小煤窑采空区的分布[4];孙金等在登封至商丘高速公路勘察中,采用资料收集㊁地质调绘㊁地震反射波法及钻探查明了郑新天富煤业的采空区[5];庞雪春根据工程㊁技术㊁经济及环境等因素,对马鞍山采空区绕避方案进行研究[6];霍世强等在平朔东露天矿专用线中采用充填注浆法对采空区进行治理[7]㊂以往研究没有形成统一的标准和完整的流程,其处理方案也大多为平面绕避和注浆充填㊂内蒙古鄂尔多斯市某铁路隧道位于中兴煤矿北部,区域内分布有已关停的小煤窑,通过现场调查走访㊁地质调绘㊁矿区煤层资料收集㊁物探及钻探验证等综合勘察手段,查明了采空区的分布㊂设计时采取了降低线位高程㊁立体绕避的方案㊂施工中采用加强超前支护㊁加强衬砌等措施,使隧道顺利从采空区下方安全通过㊂2 工程概况2.1 地层岩性某单洞双线铁路隧道位于鄂尔多斯市东胜区东南约30km 处,长1682m㊂地貌类型为低中山区,地面受流水侵蚀切割剧烈,沟谷纵横,植被稀疏,沟谷及山麓基岩大面积出露㊂隧址区表层为薄层第四系上更新统砂质黄土,下伏侏罗系下统砂岩㊁泥岩及煤㊂岩层产状近乎水平,倾角一般小于5°,倾向北北东㊂地下水为基岩裂隙水,主要靠大气降水补给,水量贫乏㊂2.2 采空区分布隧道位于中兴煤矿矿区北部,区域内分布有已关停的小煤窑㊂小煤窑无正规手续,管理混乱,无开采资料㊂根据现场调查,隧道里程DIK32+430~DIK32+560段地表塌陷,变形区域长约130m,裂缝断续相连,分布很不规则,裂缝长20~60m,宽2~160cm 不等,最大错台高差30cm,局部地段已塌陷,隧道上方地表变形区域见图1㊂图1 隧道上方地表变形区域2.3 煤层情况通过走访调查,小煤窑于20世纪90年代后期开始开采,采煤方法为房柱式,采空区顶板自然垮落,通风方式为自然通风,井下运输方式为三轮车从工作面运至地面储煤厂㊂至2005年被关闭前,小煤窑合计开采17万吨,回采率为40%㊂中兴矿区共有3层煤分布,煤层号分别为3号㊁4号㊁5号㊂小煤窑于2005年之前采用巷道开采第一层煤(3号煤层)㊂根据中兴煤矿储量报告中的3号煤层底板等高线(见图2),线路附近的3号煤层底板高程为1345~1355m,煤层平均厚度为1.89m [8]㊂地表变形区域内隧道洞身高程为1340~1350m,推测采空区的分布范围见图3㊂图2 3号煤层底板等高线(单位:m) 图3 推测采空区的分布范围3 采空区勘察3.1 物探、钻探布置(1)物探在分析已有资料的基础上,为查明采空区的范围,决定采用高密度电法进行勘探㊂高密度电阻率法结合了电测深法和电测剖面法的优势,具有分辨率高㊁干扰小等特点[9]㊂根据现场的地质条件和地形情况,沿中线两侧平行布设两条纵断面,测线跨越采空范围,测线长度均为320m;另外布设2条横断面,测线长度分别为280m 和230m㊂本次工作采用具有较高分辨力的斯伦贝格装置(5m 极距),向地下传入电流,通过测定电阻异常区来确定采空区的空间位置和规模㊂(2)钻探物探资料的解释具有多义性,其成果还需要钻孔资料进行验证㊂根据地形,沿线路两侧布置8个钻孔,钻孔间距20~50m 不等,其中地表变形区域和物探异常区内钻孔布设较密集,变形区域外钻孔间距较大㊂钻孔位于线路两侧9~30m 不等,深度均按进入最底层的5号煤层控制(根据中兴煤矿储量报告中‘5号煤层底板等高线图“,隧道位置5号煤的层底高程为1310m)㊂采空区勘察物探㊁钻探布置见图4㊂图4 物探㊁钻探布置3.2 物探成果岩土的电阻率除与成分有关以外,还与地质构造㊁地层结构㊁地下水等有关㊂场地为砂泥岩地层,孔隙小,产状平缓,基岩裂隙水不发育,无断层分布㊂正常地层电阻应较为稳定或呈水平状条带分布,如存在采空区,应显示为高阻异常;当采空区内积水时,地层孔隙饱和,应显示为低阻异常[10]㊂本次选取效果较好的北侧测线进行分析,该测线的视电阻率分布见图5㊂表层电阻率为20~60Ω㊃m,推断为覆盖层;电阻率60~100Ω㊃m 区域推断为基岩风化层;电阻率大于100Ω㊃m 区域推断为完整基岩㊂DIK32+440~DIK32+570段电阻率高于180Ω㊃m,且呈水平状分布,推测为煤矿采空区且内部无积水㊂高阻区中部DIK32+480~DIK32+510电阻率相对较低,推测为小煤窑内部的保安煤柱㊂综上所述,判断采空区里程为DIK32+440~DIK32+570,高程为1340~1360m㊂物探解译成果见图6㊂图5 视电阻率分布图6 物探解译成果示意 3.3 钻探验证成果(1)DIK32+430~DIK32+560范围外,地面至5号煤层底板之间钻进平稳,无明显漏浆及进尺过快等异常情况,岩层和煤层完整,均未见空洞㊂(2)DIK32+430~DIK32+560范围内,4个钻孔有3个发现空洞,钻进过程中,泥浆迅速流失㊂钻孔Z-5中见编织袋碎片,推测为采空㊂空洞高程分布在1351~1355m,高1.4~2.25m;推测未发现空洞的钻孔位于保安煤柱上㊂采空区下方4号㊁5号煤层完整㊂钻探成果统计见表1,采空区钻探岩芯见图7㊂表1 钻探成果统计编号里程/m空洞高程/m空洞高度/m 备注Z-1DIK32+377无无煤层完整Z-2DIK32+420无无煤层完整Z-3DIK32+4401352.1~1353.51.4漏浆掉钻,有坍塌岩块Z-4DIK32+483无无煤层完整Z-5DIK32+5201351.7~1353.51.8漏浆掉钻,见编制袋碎片Z-6DIK32+5431351.9~1354.152.25漏浆掉钻Z-7DIK32+570无无煤层完整Z-8DIK32+614无无煤层完整图7 Z-3孔10~15m 岩芯3.4 小结结合调绘资料㊁物探资料和物探资料综合分析,结果如下:(1)经过专项勘察后,认为采空范围为DIK32+430~DIK32+560㊂(2)通过物探及钻探验证,该矿区仅有3号煤层进行过开采,与调查结果一致㊂(3)通过物探及钻探,采空高程为1351~1355m,采空高度为1.4~2.25m,与煤矿储量报告基本相符㊂4 采空区处理4.1 立体绕避隧道地层为砂岩泥岩互层,产状平缓,层间结合较差,且泥岩具有弱膨胀性,遇水易崩解软化,施工时易产生塌方与变形㊂采空区底板位于隧道拱顶上方2~4m,隧道从采空区下方通过将破坏岩体中初始应力脆弱的平衡状态,施工时极可能产生大规模的塌方甚至坍塌至地表,危及拟建隧道的安全㊂对采空区进行加固处理也难以保证隧道围岩的稳定,无法消除采空区的危害㊂为减小采空区对隧道的影响,降低隧道的施工风险,在线路平面无法绕避的情况下,决定优化线路的纵断面设计,加大隧道顶板与采空区底部的安全距离㊂考虑到隧道所在地层以及工程的经济性,确定了12m的安全距离㊂最终采取调整线路坡度㊁降低线路设计高程的方法,将采空区底板与隧道拱顶的距离由2~4m增加到14~16m(隧道的埋深由15~23m增加到27~35m)㊂一方面增大了隧道的 埋深”,使其容易形成自然拱;另一方面在隧道的拱顶与采空区之间形成了缓冲地带,减小了采空区坍塌对隧道的冲击(见图8)㊂图8 线路纵向绕避采空区示意4.2 工程措施采空区DIK32+430~DIK32+560段采用Ⅴ级围岩复合式加强衬砌㊂拱顶采用准42的导管进行注浆,导管长度为4m,环向间距为0.5m,以10°~15°的外插角打入地层,纵向搭接长度不小于1m㊂初期支护采用Ⅰ18型钢拱架闭合支撑,间距为0.6m/榀,喷射混凝土30cm㊂二次衬砌采用45cm厚的钢筋砼结构[1214]㊂由于隧道穿越煤层,应对洞内实施24h不间断供风,并加强瓦斯及有害气体的监控监测㊂另一方面,应严格控制围岩变形,并加强洞内监控量测,做好地表沉降监测和超前地质预报[15]㊂5 结束语小煤窑开采无规划,历史较久,痕迹模糊,需要广泛收集区域地质资料和矿区资料进行深入研究,通过地质调绘分析采空区的分布,利用物探指导钻孔布置,提高钻探的有效性,节约勘察成本和时间;通过钻探来修改和完善物探资料的解释,通过物探和钻探的相互配合查明采空区的地质情况㊂对于小煤窑采空区,当加固处理难以消除危害时,铁路隧道应采取绕避原则,当平面难以绕避时,可考虑调整纵断面坡度实现立体绕避㊂采空区下方的隧道施工应缩短初期支护钢拱架的间距,根据实际变形情况调整预留变形量,以减小采空区对隧道的变形影响㊂必要时可对拱顶采取超前小导管注浆,以降低采空区岩体裂缝发育㊁岩体松动带来的塌方风险,并加强洞内和地表监测,以指导和优化施工㊂参考文献[1] 铁道第一勘察设计院.TB10012 2007铁路工程地质勘察规范[S].北京:中国铁道出版社,2007.[2] 中铁二院工程集团有限公司.TB10027 2012铁路工程不良地质勘察规程[S].北京:中国铁道出版社,2012.[3] 尹竹祥.大断面软岩隧道穿越采空区和矿区建筑物施工工艺研究[J].科技创新与应用,2014(2):194.[4] 李景山.小煤窑采空区工程地质勘察的几点认识[J].科技交流,2006(4):3033.[5] 孙金,万战胜,魏平,等.高速公路采空区勘察及稳定性分析与评价[J].西南公路,2015(5):1520.[6] 庞雪春.马鞍山隧道绕避采空区的线路方案比选[J]路基工程,2011(1):150152.[7] 霍世强,郑鲜峰.铁路专用线采空区处治探析[J].科技创新导报,2010(11):97.[8] 内蒙古自治区煤田地质局一一七队.中兴煤矿资源储量核实报告[R].鄂尔多斯:内蒙古自治区煤田地质局一一七队,2003. [9] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.TB10013 2010铁路工程物理勘探规程[S].北京:中国铁道出版社,2010. [10]冉云.高密度直流电法在小窑勘察中的应用分析[J].山西交通科技,2016(10):810.[11]中国煤炭建设协会.GB51044 2014煤矿采空区岩土工程勘察规范[S].北京:中国计划出版社,2014.[12]王二磊,梁庆国,丁冬冬,等.新近系泥岩隧道初期支护受力特性研究[J].铁道标准设计,2017,61(6):120125. [13]高焱,朱永全,董宇苍.寒区隧道冻胀力模型试验及围岩注浆效果研究[J].铁道标准设计,2017,61(2):9599.[14]肖明清.复合式衬砌隧道的总安全系数设计方法探讨[J].铁道工程学报,2018,35(1):8488.[15]王海涛,金慧,涂兵雄,等.砂土地层地铁盾构隧道施工对地层沉降影响的模型试验研究[J].中国铁道科学,2017,38(6):7078.。