采空区隧道治理技术
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１ 概 述
能导 致 围岩 应 力重 新 分 布 ， 而 出现 路 面拱 起 、 从 衬砌 开 裂 等
病害。 ３ 隧 道 与 采 空 区 的位 置
煤矿开采 区距离隧道为 １０２ ０ｉ之间 ， ４ － １ － ｎ 煤层底板标高 ４ ０ｍ ６ 左右 ， 地表 松散 层覆 盖厚 度较 薄 ， 隧道两端 出入 口附近 自然地面
定 的应 用价 值 。
关键词 ： 空区； 采 隧道 ； 理技 术 治
中图分类号 ：Ｄ ６ ． Ｔ ２３ ５
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０４ ６ ２ （ ０ ２０ 一 １ ３ ０ １０ — ４ ９ ２ １ ）５ Ｏ １— ２
山西省是我 国的煤炭生产大省 ，煤矿 的开采地 对现有隧道 的破坏也越来越多 ， 针对这种情 况 ， 采空 区隧道 如何 治理成 了当 下 的难题 。本文通过某采空 区隧道的治理 ， 对采空区隧道方案确 定前应采取的技术进行简单介绍 ， 供大家参考。
点号 为 Ｄ 一 ＭＩ 。其 中 Ｄ 一 Ｍ１ 位 于 隧 道 顶 部 的 山上 。横 Ｍ１Ｄ ７ Ｍ３ Ｄ ３
造 成隧道处深 层岩层 的扰 动 ， 牵扯隧道 围岩 ， 围岩岩体松 弛 ， 使
松动 圈加 大 ，从 而产生 较大的围岩变 形 ，对隧道产生挤压 和推 力， 造成衬砌混凝土开裂 、 面拱起 、 路 下沉 ， 而围岩裂 隙的严重 发
断面观测点垂直于 隧道 中线 布设 ，隧道 中线每隔 １０ｎ 左右布 ０ ｌ
设一组横 断面观测 点 ， 即每两个 中桩布一个横 断面 ， 两侧按 实地 情况布设 ， 每隔 ５ ０Ｉ ｎ左右设一个点 ， 基本上右侧设 ３ 点 ， 个 左侧 设 ２个点 ， 全线共布设 ３ ９个横断面观测点。
留设与压煤开采规程》 采煤对地表变形影 响范 围计算公式 ： ，
Ｌ＝ ｔ ｎ ｔ ｈ／ａ ｏ
周 围未发现滑坡 、 崩塌 、 构造地裂缝 、 岩溶塌陷等土质灾 害。而在
附近 的煤矿主采 ３ 煤 ， ２ ０ 于 ０ ９年 １ 月至 ２ １ １ ０ ０年 ２ 月之 间回采 隧道 附近 的煤层 ， 开采方式为长壁式全垮落开采 。因此 ， 判定该 隧道所发生的病害与煤 矿开采关系密切。 煤层埋深 ；
底部某一 深度形成 软弱 滑动 面 ， 隧道底板处 围岩受 到扰动 ， 可 也
收 稿 日期 ：０ ２ ８ ３ ２ １ —０ —１
段设计方案提供参考。
５ 地表移动结束时间 隧道病 害发展 变化趋势 与煤 层开采后地表变形发展变化趋 势一致 ，开采煤层 引起 的地 表移 动 ，其移动速度是 由零逐渐增
计算得 出 分别为 ２０２ １２２ｎｏ ５ ， ， ， 取值 ６ 。 ６ ８Ｉ ｔ ５， 将计算结果与煤
矿 开 采 区至 隧 道 的距 离 １０ ２０ｉ ４ ～ １ ｎ比较 可 知 ，隧 道 完 全 处 于 煤
直节 理及大地 隙发育 ， 有机质含量 低 ， 易溶盐含量 高 ， 具湿陷性
育， 为降水和地下水 的迁移开辟 了通道 ， 之沿岩层之 间的裂 隙 使
下渗 ， 促使岩体软化 ， 强度 降低 ， 改变 了岩体 的力 学性 质 ， 在隧道
以上监测 网的布设可 以很好 地反Fra Baidu bibliotek 出隧道采空 区变化 时 ，
该 隧道在纵 断方 面和横 断方 向的变化 规律 ，为采空 区隧道 的分
天然 含水量低 ，吸水性强 ，饱水后几 十秒 或数分钟 即可全部崩 解， 抗水蚀能力极差 ， 布于工作 区缓坡部 位及部分 山顶 。泥 质 分 岩类抗 风化能力低 ， 透水性差 ， 吸水性 强 ， 遇水易 软化 膨胀 ， 往 往 形成软弱夹层带 、 泥化带 。 地层倾角在本区附近较大 ， ８￣ ２ 。 约 ｏ １。 根据 以上地质分析 ， 采空 区下陷时上部岩层产生顺 层滑移 ，
山西科技
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ ＩＮ Ｅ Ａ ＤＴ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１ ０ ２年
第２ ７卷
第５ 期
●应 用技 术
采 空 区 隧 道 治 理 技 术
赵 宏 亮
（ 山西晋 城公路 规划 勘察设 计 院 ， 山西晋 城 ，４０ ６ ０ ８２ ）
摘 要： 通过 某采 空区隧道病害的治理 ， 对采 空区隧道 的地质条件 、 隧道与采 空区的位 置、 监测 网的设 置、 地表移动结束期等方面的分析与确定进行 阐述 ， 对采空区隧道的治理具有一
某公 路隧道 属二级路 单洞 双车道 隧道 ，隧道全 长 ５ ０ｎ。 １ ｌ ２ ０ 年 １ 月底 ， ０９ １ 发现洞体衬砌混凝土开裂 ， 局部 路面上翘 ， 隧 距
道 中心线 ２ ０ｉ ９ ｎ处地面开裂下沉 。经现场调查 和钻探得知 ， 隧道
标高分别为 ９ ５ １ ２ 左右 ，隧道中部顶面地面标高为 １ ６ ｌ ９ ， ０ ０ｎ ｌ ５ 。 ０ ｎ 根据 国家煤炭工业 局制定《 建筑物 、 水体 、 铁路 及主要井 巷煤柱
层开采地表变形影 响范 围内。
４ 隧 道 采 空 区 监 测 网
该隧道采空 区监测 网 自隧道进 口至出 口方 向沿隧道 中线每
隔 ５ ０ｍ左右设 一个 中桩观测点 ， 口方 向顺延 １０ｎ， 口方 向 进 ０ ｌ出
顺延 ２ ０ｍ，即自 Ｋ ０ ３ ０ Ｋ １ ２０共 布置 １ 中桩观测点 ， ０ ３ ＋ ８ ３ ＋ ０ ７个
・
作 者 简介 ： 宏 亮 ， ，９ １ 出生 ，９５年 毕 业 于 太 原 工 业 大 赵 男 １７ 年 １９ 学， 工程 师 ，４０ ６ 山 西省 晋 城 市 ０８２ ，
式 中：——地表变形影 响范围水平投影值 ；
—
旷——煤 层 移 动 影 响角 。
２ 地质条件
该 隧道所在地 层 由松散土 体和二叠 系上 石盒 子组泥岩 、 砂 质泥岩 、 砂岩组成 。而松散土体 主要 为灰黄色粉土 ， 结构疏松 ， 垂
本 隧道 ｈ取值 （９ — ６ ） （ ２ — ６ ） （ ６ — ６ ） ９ ５ ４ ０ ｍ、 １０ ０ ４０ ｍ、 １０ ５ ４ ０ ｍ，
能导 致 围岩 应 力重 新 分 布 ， 而 出现 路 面拱 起 、 从 衬砌 开 裂 等
病害。 ３ 隧 道 与 采 空 区 的位 置
煤矿开采 区距离隧道为 １０２ ０ｉ之间 ， ４ － １ － ｎ 煤层底板标高 ４ ０ｍ ６ 左右 ， 地表 松散 层覆 盖厚 度较 薄 ， 隧道两端 出入 口附近 自然地面
定 的应 用价 值 。
关键词 ： 空区； 采 隧道 ； 理技 术 治
中图分类号 ：Ｄ ６ ． Ｔ ２３ ５
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０４ ６ ２ （ ０ ２０ 一 １ ３ ０ １０ — ４ ９ ２ １ ）５ Ｏ １— ２
山西省是我 国的煤炭生产大省 ，煤矿 的开采地 对现有隧道 的破坏也越来越多 ， 针对这种情 况 ， 采空 区隧道 如何 治理成 了当 下 的难题 。本文通过某采空 区隧道的治理 ， 对采空区隧道方案确 定前应采取的技术进行简单介绍 ， 供大家参考。
点号 为 Ｄ 一 ＭＩ 。其 中 Ｄ 一 Ｍ１ 位 于 隧 道 顶 部 的 山上 。横 Ｍ１Ｄ ７ Ｍ３ Ｄ ３
造 成隧道处深 层岩层 的扰 动 ， 牵扯隧道 围岩 ， 围岩岩体松 弛 ， 使
松动 圈加 大 ，从 而产生 较大的围岩变 形 ，对隧道产生挤压 和推 力， 造成衬砌混凝土开裂 、 面拱起 、 路 下沉 ， 而围岩裂 隙的严重 发
断面观测点垂直于 隧道 中线 布设 ，隧道 中线每隔 １０ｎ 左右布 ０ ｌ
设一组横 断面观测 点 ， 即每两个 中桩布一个横 断面 ， 两侧按 实地 情况布设 ， 每隔 ５ ０Ｉ ｎ左右设一个点 ， 基本上右侧设 ３ 点 ， 个 左侧 设 ２个点 ， 全线共布设 ３ ９个横断面观测点。
留设与压煤开采规程》 采煤对地表变形影 响范 围计算公式 ： ，
Ｌ＝ ｔ ｎ ｔ ｈ／ａ ｏ
周 围未发现滑坡 、 崩塌 、 构造地裂缝 、 岩溶塌陷等土质灾 害。而在
附近 的煤矿主采 ３ 煤 ， ２ ０ 于 ０ ９年 １ 月至 ２ １ １ ０ ０年 ２ 月之 间回采 隧道 附近 的煤层 ， 开采方式为长壁式全垮落开采 。因此 ， 判定该 隧道所发生的病害与煤 矿开采关系密切。 煤层埋深 ；
底部某一 深度形成 软弱 滑动 面 ， 隧道底板处 围岩受 到扰动 ， 可 也
收 稿 日期 ：０ ２ ８ ３ ２ １ —０ —１
段设计方案提供参考。
５ 地表移动结束时间 隧道病 害发展 变化趋势 与煤 层开采后地表变形发展变化趋 势一致 ，开采煤层 引起 的地 表移 动 ，其移动速度是 由零逐渐增
计算得 出 分别为 ２０２ １２２ｎｏ ５ ， ， ， 取值 ６ 。 ６ ８Ｉ ｔ ５， 将计算结果与煤
矿 开 采 区至 隧 道 的距 离 １０ ２０ｉ ４ ～ １ ｎ比较 可 知 ，隧 道 完 全 处 于 煤
直节 理及大地 隙发育 ， 有机质含量 低 ， 易溶盐含量 高 ， 具湿陷性
育， 为降水和地下水 的迁移开辟 了通道 ， 之沿岩层之 间的裂 隙 使
下渗 ， 促使岩体软化 ， 强度 降低 ， 改变 了岩体 的力 学性 质 ， 在隧道
以上监测 网的布设可 以很好 地反Fra Baidu bibliotek 出隧道采空 区变化 时 ，
该 隧道在纵 断方 面和横 断方 向的变化 规律 ，为采空 区隧道 的分
天然 含水量低 ，吸水性强 ，饱水后几 十秒 或数分钟 即可全部崩 解， 抗水蚀能力极差 ， 布于工作 区缓坡部 位及部分 山顶 。泥 质 分 岩类抗 风化能力低 ， 透水性差 ， 吸水性 强 ， 遇水易 软化 膨胀 ， 往 往 形成软弱夹层带 、 泥化带 。 地层倾角在本区附近较大 ， ８￣ ２ 。 约 ｏ １。 根据 以上地质分析 ， 采空 区下陷时上部岩层产生顺 层滑移 ，
山西科技
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ ＩＮ Ｅ Ａ ＤＴ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１ ０ ２年
第２ ７卷
第５ 期
●应 用技 术
采 空 区 隧 道 治 理 技 术
赵 宏 亮
（ 山西晋 城公路 规划 勘察设 计 院 ， 山西晋 城 ，４０ ６ ０ ８２ ）
摘 要： 通过 某采 空区隧道病害的治理 ， 对采 空区隧道 的地质条件 、 隧道与采 空区的位 置、 监测 网的设 置、 地表移动结束期等方面的分析与确定进行 阐述 ， 对采空区隧道的治理具有一
某公 路隧道 属二级路 单洞 双车道 隧道 ，隧道全 长 ５ ０ｎ。 １ ｌ ２ ０ 年 １ 月底 ， ０９ １ 发现洞体衬砌混凝土开裂 ， 局部 路面上翘 ， 隧 距
道 中心线 ２ ０ｉ ９ ｎ处地面开裂下沉 。经现场调查 和钻探得知 ， 隧道
标高分别为 ９ ５ １ ２ 左右 ，隧道中部顶面地面标高为 １ ６ ｌ ９ ， ０ ０ｎ ｌ ５ 。 ０ ｎ 根据 国家煤炭工业 局制定《 建筑物 、 水体 、 铁路 及主要井 巷煤柱
层开采地表变形影 响范 围内。
４ 隧 道 采 空 区 监 测 网
该隧道采空 区监测 网 自隧道进 口至出 口方 向沿隧道 中线每
隔 ５ ０ｍ左右设 一个 中桩观测点 ， 口方 向顺延 １０ｎ， 口方 向 进 ０ ｌ出
顺延 ２ ０ｍ，即自 Ｋ ０ ３ ０ Ｋ １ ２０共 布置 １ 中桩观测点 ， ０ ３ ＋ ８ ３ ＋ ０ ７个
・
作 者 简介 ： 宏 亮 ， ，９ １ 出生 ，９５年 毕 业 于 太 原 工 业 大 赵 男 １７ 年 １９ 学， 工程 师 ，４０ ６ 山 西省 晋 城 市 ０８２ ，
式 中：——地表变形影 响范围水平投影值 ；
—
旷——煤 层 移 动 影 响角 。
２ 地质条件
该 隧道所在地 层 由松散土 体和二叠 系上 石盒 子组泥岩 、 砂 质泥岩 、 砂岩组成 。而松散土体 主要 为灰黄色粉土 ， 结构疏松 ， 垂
本 隧道 ｈ取值 （９ — ６ ） （ ２ — ６ ） （ ６ — ６ ） ９ ５ ４ ０ ｍ、 １０ ０ ４０ ｍ、 １０ ５ ４ ０ ｍ，