压覆煤矿采动对高速公路桥梁结构的影响评估及设计对策研究

摘要

随着我国高速公路建设快速发展，线路穿越煤矿压覆区域越来越常见，压覆煤炭的开采，将导致地表产生一定的变形（如下沉、倾斜、水平移动等等），这些变形可能导致通过此区域的桥梁受力剧烈变化、甚至破坏坍塌。如何寻求压覆煤矿尽可能多的开采同时又能确保通过矿区的高速公路运营安全，成为摆在公路设计者面前必须解决的难题。
　　本文依托重庆南川至万盛高速公路勘察设计实际，系统研究压覆煤矿未来采动对桥梁结构的影响，并针对性提出相应设计措施以确保高速公路后期运营安全，本文的研究成果和设计对策对类似工程具备借鉴意义。主要研究内容如下:
　　1、压煤开采路段地表变形的预测。通过对南万高速公路压矿报告、地勘报告的深入解读，结合压煤采动地表移动与变形预计方法的理论分析，分别开展倾斜煤层和急倾斜煤层的地表变形预计方法研究，并依照国家《三下采煤规程》相关要求，合理选取地表移动与变形预计的相关参数、深入开展地表变形预测，最终确定压覆煤矿采动对南万高速公路的影响范围及变形影响值。
　　2、地表变形对桥梁结构的影响分析。结合南万高速压覆煤矿开采的影响范围及变形影响值，分析相应变形对不同体系、不同跨径、不同结构类型（包括上部结构类型、下部结构类型、桥梁基础类型等）的影响。
　　3、桥梁结构适应地表变形的对策研究。针对地表变形对桥梁结构的影响情况，统筹考虑桥梁的结构体系、计算跨径、支座类型、伸缩装置对地表采动变形适应、协调能力，提出相应对策，并通过反复的设计优化与验算，力求建成后的桥梁能够最大限度地适应未来煤层采动变形影响。
　　4、效果评估及存在问题和不足分析。压覆煤矿路段桥梁结构的安全与煤矿采动变形预测密切相关，由于采动变形预测的理论还不完善、变形预测的假设条件也存在不确定风险，这些都可能导致实际地表采动变形与预测结果出现差异，因此提出加强运营期变形观测控与开采管控、合理制定风险防控预案才是确保高速公路安全的最终保障。