探讨公路隧道穿越煤系地层相关地质灾害处治技术探讨[公路隧道]
4页1、公路 隧道 2 0 1 4年 第 4期 总 第 8 8期 公 路隧道 穿越煤 系地层相关地质灾 害处治技术探讨 赵 队家 毛新虎 山西省交通科学研究 院 太原0 3 0 0 0 6 摘 要 由于矿产资源的开采 使得地面下留下了许多不规则的采空区 上覆的岩层冒落塌陷 自下而上形 成 冒落带 裂隙带和整体移动带 并 引起 地表变形 给 高速公路 的建设和运 营带来 了很 大的影 响 尤其是 年代久远 的小煤 窑采 空区 对隧道工程危害极大 易造成支护结构变形 开裂 沉降甚至发生坍方 个别 隧道运 营期 间仍在 整 治 目前 采空区隧道的设计 理论 尚不完善 实际设计 施工 中采用 的工程措施基本 以工 程类 比及 施工实践为主 采 空区是公路隧道穿越煤系地层典型的地质灾害情况之 一 本文对 公路 隧道穿越 煤系地 层相关地 质灾 害的处 治 技术进 行了探讨 关键 词 公路隧道 煤系地层 煤矿采空区 地质灾害 处治技术 当隧道穿越煤系地层 时 常常遇到煤层及煤矿 采空 区 采 空 区 附 近 围 岩 多 为 煤 层 或 煤 矸 石 地 层 无 自稳 能 力 特 别 是 采 空 区 洞 室
2、内严 重 积 水 情 况 下 围岩软 弱破 碎 极 易 风化 剥 落 在 开 挖 中往 往来 不及支护 即发生塌方 如何解决这一 技术难题 一 直为 工程 界所关 注 1 穿越 煤 系地 层 及 采 空 区 的公 路 隧 道 的 研 究 现 状 及 其 存 在 的 主 要 问题 公路交通属于国家 的基础设施 随着经济建设 的发 展 公路 交 通 网 将 越 来 越 密 出 现 了一 些 隧 道 穿越煤系地层和煤层采空 区的现象 从现有 的资 料看 无论公路隧道 还是铁路隧道 对穿越煤系地 层的隧道已作 了大量的研究工作 国内外 已设计施 工的采空区隧道为该 类型隧道的设计积 累了宝贵 的经验 如 巴彭公 路铁 山 隧道 遂渝 铁 路 松林 堡 隧 道 西 山坪 隧道 黔 桂 铁 路 堂 仗 隧 道 云 关 隧 道 等 华蓥山隧道针对隧道穿越煤层段进行 了施 工技术 及安全监测 揭煤 防突 防塌技术 的研究 铁 山隧道 对 煤层 采空 区病 害综 合 治 理 进 行 了研 究 南 昆铁 路 的家竹箐隧道对突出煤层 的预测技术及 防突技术 瓦 斯突 出 的预 防措施 与施 工 控 制进 行
3、 了研 究 同时 也对部分高瓦斯 大变形 大涌水 的整 治与对策进 行 了研 究 等 目前 国 内 外 煤 炭 部 门对 采 空 区 的研 究 重点 集 中 在 采 空 区 引 起 的地 表 沉 陷 区 稳 定 性 分 析 及治 理措施 上 并 有较 为完 善 的理 论 和成 熟 的治 9 4 理技 术 而 采空 区对 隧道 的影 响研 究 国 内外 虽作 了 大量 的研 究 但未 形成 较 为完 善 的理论 及 系 统 的处 理措施 由现有的资料看 对穿越煤 系地层和采空 区的公路 隧道 进行 系统 研 究 的 内容 较 少 总之 缺 乏 对煤系地层变形 煤系地层采空 区等病 害综合整治 与对策的设计 施工技术综合研究 采 空 区对 隧道 工 程 的影 响 主要 表 现 在 洞 害 水 害 气害 采空区内腔坍塌及采空区填充物 洞顶地 表沉陷 5个方面 依据其成因 位置 特征等 的不同 又 各具 特 点 采 煤 坑 道 对 隧 道 的影 响 主 要 表 现 在 洞室的存在对 围岩及 隧道支护结构的影 响 洞室 自 身 的稳 定性 和对施 工 的干 扰 以及 洞 室 坍 塌及 采 空 区
4、填充物的处置和可能存在水害 气害及洞顶地表 沉 陷等 对 穿越煤 系 地层 的公 路 隧 道 在 勘 察 设计 中遇 到的主要问题是 在路 线方案确定过 程 中 不能 完全查清 了解煤系地层相关地质灾害影响工程 的 规 模 程度 范 围 直 接 影 响路 线 方 案 的选 定 设 计基础资料的不确定因素太多 设计 因素考虑不周 全 即使结构计算分步较 细 隧道结 构设计支护参 数 把握 性也 较差 不 是 过 于 保守 就 是 支 护 强 度 参数 不够 在线路选线过程中 根据交通隧道相关规范 要求 需绕避煤层采空 区 但 由于种种原 因 导致 部分隧道仍 旧穿越煤层采空区 由于其危害性 大 在设计 施工过程中均需给予极大重视 即便如此 施工过程中仍不 断发生初期支护变形 沉 降 坍方 二次衬砌混凝土开裂等多种病害 处理上述病害施 赵 队家等公路 隧道穿越煤系地层相 关地质灾害处治技术探讨 工 难度 大 工期 长 投资 高 有 些工 点 直 至运 营 期 间 仍在整治 2 公 路 隧道 穿越 煤 系地 层 相 关 地 质 灾 害的一般处置措施 2 1 公 路 隧道 穿越 煤层 的一 般
5、处 置措 施 煤 系 地 层 围岩 特 点 是 煤 层 层 数 多 厚 度 不 等 倾角陡缓不一 规模大小 不一 煤层强度 低 多呈碎块状 鲮 片状 粉状 坚 固系数值较 小 煤 层 中瓦斯含量高 瓦斯浓度 瓦斯压力变化不定 富水 软弱 的煤 系地 层 隧 道 结 构 初 期 支 护变 形 大 开 挖易塌方 对施工非常不利 高压力瓦斯 高地应 力与低煤层强度三者结合 致使煤层在开挖暴露后 有 发生 突 出 灾害 的危 险 煤 系 地 层 多 有 采煤 活 动 其中采空区对工程 的影响规模和影响程 度直接 关系到施工安全 工程的经济性 公路隧道穿越煤 层一般处置措施如下 1 煤层 较厚 采 用 中隔墙 法 分 部 开 挖 以减 少 揭煤 中一次落煤量 缓解施工通风 困难 揭煤施工 全过 程 分 为煤 层 定 位 煤 与 瓦 斯 突 出 危 险 性 预 测 瓦斯排放 煤 与瓦斯突 出危险性检测 施工 防突措 施 揭煤等 6部分 每 次分部揭煤前应 进行检 验性 预测 超前钻孔 为确切 了解煤层层 位 走 向 倾 角 厚度 煤质 顶 底板岩层结 构 岩性 开挖距煤 层 1 0 m 垂距 向前
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