[发明专利]高速公路下伏房柱式采空区稳定性评价方法

说明书

技术领域

     本发明属于地质灾害整治技术领域，具体的讲涉及高速公路下伏房柱式采空区稳定性评价方法。

背景技术

采空区是指地下矿产被采出后留下的空洞区，矿体被采出后，自顶板岩层向上形成三带：垮落带、导水裂隙带和弯曲带，带来一系列环境岩土工程问题，如平地积水、道路裂缝、房屋倒塌、耕地减少、农田减产等，给矿区工程建设留下很大隐患。对于在采空区修建高速公路，只考虑矿山开采沉陷是不够的，这是因为，采空区的稳定并不意味着高速公路的稳定，高速公路的修建和运营将对已稳定的采空区产生二次干扰，将引起上伏岩体的进一步变形，因此，采空区的开采沉陷的最终结果其实是高速公路下伏房柱式采空区稳定性分析的初始状态。

采空区地表可能产生连续性或非连续性位移变形，对高速公路的危害主要有如下几个方式：采空区的失稳冒落，使地表剧烈变形，产生陷坑、台阶等；路基沉陷，造成路基、路面局部开裂，使承载力下降，使用条件降低，或造成路面低洼积水破坏；倾斜使坡度发生变化，导致行驶车辆重心偏移，在弯道处最易发生事故；水平变形和曲率使路面受拉伸开裂、受压缩隆起，使路面发生波浪起伏及路面与路基间的局部离层。

在采空区修建高速公路前，需对采空区进行一系列的工作，包括：（1）采空区的勘探。探明下伏房柱式采空区的位置、大小、形状、上伏岩体力学特性等；（2）采空区的稳定性评价。基于采空区的探测结果，评价采空区的状态及可能对高速公路的危害；（3）采空区的治理。针对采空区的状态，提出采空区的治理措施；（4）采空区的治理质量控制。对采空区治理的施工进行监测，保证施工质量。其中高速公路下伏房柱式采空区的稳定性评价在我国乃至国外还是一个较新的难题，其评价技术还很不完善，所积累的经验及可借鉴的经验很少，尚未形成一套较完整的，操作性较强的高速公路下伏房柱式采空区的稳定性评价技术体系。目前还没有关于高速公路下伏房柱式采空区处治技术规范，其采空区稳定性评价工作主要沿用其它相关技术规范进行。

发明内容

本发明的目的是提供了一种较全面地考虑了高速公路与采空区的两方面，及其它们之间的相互作用，较完善准确的评价高速公路下伏房柱式采空区稳定性的方法。

本发明的技术方案如下：

高速公路下伏房柱式采空区稳定性评价方法，其特征在于：该方法采用如下步骤进行，

步骤1

通过进行深厚比初步评价开始对地表局部塌陷检算，若深厚比大于或等于40认为无地表局部塌陷可能；若深厚比小于40认为存在地表局部塌陷可能；

步骤2

在步骤1的基础上，当深厚比大于或等于40认为无地表局部塌陷可能时对地表整体下沉进行检算，首先对采空区煤柱强度安全进行检算以此为依据判断煤柱是否安全；

当深厚比小于40认为存在地表局部塌陷可能时，看顶板上面有无上覆松散地层，若有上覆松散地层则需要对顶板安全性进行检算以此为依据判断顶板是否安全；

步骤3

步骤2中若判定煤柱是安全的则进行采空区底板强度检算、若采空区底板满足要求则进行地表下沉检算，当地表下沉值小于限值时认定下伏房柱式采空区稳定、不需要处理；若判定煤柱、采空区底板、地表下沉值任一项达不到要求时认定下伏房柱式采空区不稳定、需要处理；

步骤2中若判定无上覆松散地层或虽然有上覆松散地层但顶板是安全的则进行临界开采深度检算，若顶板不安全或临界开采深度检算结果显示开采深度小于临界深度则认定下伏房柱式采空区不稳定、需要处理；

步骤4

步骤3中如果临界开采深度检算结果显示开采深度大于临界深度则按照步骤2中深厚比大于或等于40的情况所采用的方法和步骤进行处理。

有益效果：通过对本方案较全面地考虑了高速公路与采空区的两方面，及其它们之间的相互作用，较完善准确的评价高速公路下伏房柱式采空区稳定性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1本发明的流程图；

图2为顶板安全性验算模型；

图3为临界开采深度的计算模型；

图4为煤柱受力稳定性分析模型中煤柱的荷载分配示意图；

图5为煤柱受力稳定性分析模型中荷载的传递示意图;

具体实施方式