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【摘 要】随着我国经济的快速发展，人们对资源的利用也越来越广泛，煤炭作为生产生活中的主要能源，需要得到人们更多的重视，不仅是在使用方面，还要保证其安全开采。本文就公路旁煤矿开采对公路的危害做出讨论和建议，阐述了公路保护煤柱设计中的一些要点，对公路安全有一定的参考价值。
【关键词】煤矿开采；公路；保护煤柱设计
1.公路两侧煤矿开采对公路的危害分析
近年来，随着煤炭开采工作的大量进行，由于一些技术的不完善和开采人员的操作失误，地下岩体的原岩应力受到了不小的破坏，开采工作可能诱发地表沉陷，进而引发一系列的环境问题。对煤矿资源的开采所造成的地表沉陷不仅给周围环境带来破坏，包括地面建筑物、水体、管道、输电线等，也会给当地的经济发展带来一定的阻碍。公路具有大范围延伸的线形结构，开采工作引发的沉陷对路基的承载能力以及稳定性有一定的影响。地表沉陷会造成路面低洼、长期积水等现象，一定程度的路面倾斜将会对车辆的正常通行有阻碍作用。面对我国煤炭事业的大规模发展，公路受煤矿开采工作带来的影响将会逐渐突显，对公路的正常通行及安全运输造成严重影响。
煤矿开采沉陷对公路的危害具体表现在以下方面：
1.1地表移动
地表由于煤矿开采而出现了横向倾斜的情况，路基也会有横向倾斜，这些现象都会引发运行车辆的重心偏移，对车辆的行驶产生极大的危害，尤其是在弯道地段，车辆离心力与向心力的关系将无法协调，容易发生翻车的惨剧。
地表的纵向移动导致的后果是道路坡度增大，除此之外，还会影响路基两侧的排水效果。当采动线路中出現鞍形断面或盆形断面时，当其高度差大于200mm，就需要进行及时的维护和整改，包括对桥梁的加固和对工程高度的改变，而这些维修工作的进行，势必也会对车辆行驶带来一定影响。
1.2地表起伏及拉伸
由于地表的压缩变形会产生一定的挤压力，这些力经路基传到地面，正常情况下公路路面没有太高的抗挤压指数，于是在挤压力的作用下，路面会出现波浪起伏的状况，这种路面状况容易造成车辆腾空并翻转，引发惨烈的交通事故。
地表纵向拉伸将会引起一系列不良效应：路基破坏、路面出现裂痕和路面波浪起伏。当路面产生裂痕后，雨水流进裂缝中由于热胀冷缩的作用，将会加剧对公路的损耗。
1.3路基不稳定
地表沉陷过程中，会伴随着拉伸、压缩、倾斜等现象，路基的内摩擦力和内聚力会相应减小，这样就会导致路基难以承受车辆压力，出现滑坡现象。一般来说，当开采的破坏程度处于2-3级时，路基承载能力将缩小到原来的60%～70%；当破坏程度大于4级时，路面的承载能力将不足原来的一半。
因此，煤矿在开采过程中应该重视对路面的保护，避免因开采而引发的路面损毁，给交通带来不便。
2.公路保护煤柱设计概述
随着国家对煤炭资源的开采和使用规模逐渐扩大，煤矿企业相应也在扩张业务范围，将会出现很多公路下的压煤问题，使矿区的得不到充分的开采和利用。我国对铁路下的采煤工作进行了多方面的改进和完善，但是对于公路下的开采却研究相对较少。公路与铁路之间其实存在有许多的类似点，比如两者都为大型带状构筑物，都有一定的承受车载能力，都可以对车的走向起到指引的作用，但是公路在技术指标和行车负载的具体情况都和铁路存在着很大的不同。因此，为了避免煤矿开采对公路造成的破坏，对于公路下开采必须设置保护煤柱。
2.1选取尺寸
由于公路是线状构筑物，其破坏机理与一般建筑物有显著差异，两者的抗变形能力也是不同的，因此，对于公路保护煤柱的设计要充分考虑到公路的本质属性。比如，普通建筑物设置保护煤柱时，对于保护煤柱的边界范围是地面下沉值为10mm的区域；而对于公路的保护煤柱，如果设计标准和上述范围相同的话，那么保护煤柱将起不到预算的效果。在设置公路保护煤柱时，要实地勘测地表移动规律，在煤层层面上计算并标记处保护煤柱的边界区域，回采工作只允许在边界之外进行，这样可以保证开采工作不影响受保护范围。
公路在设置保护煤柱时，要注意以下因素对煤柱尺寸的影响：
（1）上覆岩层岩石性质。不同公路的地质条件不同，岩石性质会对煤柱的应力效果产生直接影响。一般情况下，硬岩层时设置的保护煤柱所需宽度较小。
（2）煤柱强度。煤柱强度可以体现煤柱的支撑能力，对于不同公路的交通状况，设计人员应该做好实地测量工作，以便得出最适合的煤柱长度、高度等建设数据，为今后的施工打下坚实的基础。
（3）开采情况。根据有关数据显示，地表移动以及变形程度与开采程度有直接关系。当开采深度达到一定数值使，会影响到建筑物的变形，进而影响其正常使用。开采厚度也会影响到地表移动过程，开采厚度越大，地表移动的幅度也就越大，这时需要将保护煤柱的尺寸也相应扩大，以达到预期的保护效果。
（4）煤层倾角。煤层倾角的不同会影响到岩层移动，在设计的过程中，设计人员要对煤柱的受力条件和应力作用部位进行准确判断，考虑到当地煤层倾角的影响，一般来说，只要煤层倾角变大，所需保护煤柱的宽度也需要随之增大。
设置保护煤柱所需要的数据及文本有以下几类：保护对象的属性及使用说明；矿区地质条件及煤层埋藏范围；必要的图纸，如地质剖面图、井上下位置对比图等等；矿区地质构造及历史数据。
2.2设置保护煤柱的方法
保护煤柱的确定有三种方法：垂直剖面法、垂线法和数字标高投影法。垂直剖面法根据图形来计算相应数据，沿煤层走向和倾斜方向分别做出垂直剖面图，在剖面图的上面标注保护煤柱的边界范围，将其在平面图上做出投影，标记出保护煤柱的具体范围；垂线法需要先对受保护面积边界做垂线，利用相关的计算公式得出垂线的长度，通过平面仪器的测量得出其数值，从而确定保护煤柱的边界；数字标高投影法的使用条件是对于延伸型建筑物或标高较大的情况，保护煤柱的圈定需要采用特殊的计算方法。
在设置保护煤柱的过程中，设计人员要注意发现保护煤柱尺寸与开采深度和厚度之间的关系。设计人员应该找到公路相关资料以及开采工作记录进行准确分析，得出当地保护煤柱尺寸与开采深度的变化关系，通过回归分析法得出结论，为今后的实际工程提供理论支持。
设置保护煤柱可以延长煤矿开采年限，以公路的畅通运行为基础，通过对井下的改造，可以开采出更多的煤炭资源。开采方法需要结合矿井条件、路面变形条件等综合确定。
2.3保护煤柱的可行性分析
设置保护煤柱时，要明确路面的一些临界指数。比如高速公路的最大纵坡为：计算行车速度为120km/h，最大纵坡为3%；计算行车速度为100km/h时，最大纵坡变为4%。通过控制保护煤柱的充填率，避免出现地表变形的现象，保证公路的安全通行。在开采过程中要即使分析煤矿相关数据，使地表的沉降度符合安全要求，对煤层群保护煤柱可以开采回收。 [科]
【参考文献】
[1]贾林刚.高速公路保护煤柱留设及压煤开采评价[J].煤矿开采，2013，（4）：91-93，87.
[2]王猛，题正义.高速公路保护煤柱开采方案可行性分析[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2008，27（z1）：1-3.
[3]王刚，郭广礼，李伶等.高等级公路下保护煤柱设计[J].金属矿山，2011，（2）：43-46.
[4]任保利，高国榜.公路设计与交通安全[J].煤炭工程，2011，（4）：23-24，27.
【关键词】煤矿开采；公路；保护煤柱设计
1.公路两侧煤矿开采对公路的危害分析
近年来，随着煤炭开采工作的大量进行，由于一些技术的不完善和开采人员的操作失误，地下岩体的原岩应力受到了不小的破坏，开采工作可能诱发地表沉陷，进而引发一系列的环境问题。对煤矿资源的开采所造成的地表沉陷不仅给周围环境带来破坏，包括地面建筑物、水体、管道、输电线等，也会给当地的经济发展带来一定的阻碍。公路具有大范围延伸的线形结构，开采工作引发的沉陷对路基的承载能力以及稳定性有一定的影响。地表沉陷会造成路面低洼、长期积水等现象，一定程度的路面倾斜将会对车辆的正常通行有阻碍作用。面对我国煤炭事业的大规模发展，公路受煤矿开采工作带来的影响将会逐渐突显，对公路的正常通行及安全运输造成严重影响。
煤矿开采沉陷对公路的危害具体表现在以下方面：
1.1地表移动
地表由于煤矿开采而出现了横向倾斜的情况，路基也会有横向倾斜，这些现象都会引发运行车辆的重心偏移，对车辆的行驶产生极大的危害，尤其是在弯道地段，车辆离心力与向心力的关系将无法协调，容易发生翻车的惨剧。
地表的纵向移动导致的后果是道路坡度增大，除此之外，还会影响路基两侧的排水效果。当采动线路中出現鞍形断面或盆形断面时，当其高度差大于200mm，就需要进行及时的维护和整改，包括对桥梁的加固和对工程高度的改变，而这些维修工作的进行，势必也会对车辆行驶带来一定影响。
1.2地表起伏及拉伸
由于地表的压缩变形会产生一定的挤压力，这些力经路基传到地面，正常情况下公路路面没有太高的抗挤压指数，于是在挤压力的作用下，路面会出现波浪起伏的状况，这种路面状况容易造成车辆腾空并翻转，引发惨烈的交通事故。
地表纵向拉伸将会引起一系列不良效应：路基破坏、路面出现裂痕和路面波浪起伏。当路面产生裂痕后，雨水流进裂缝中由于热胀冷缩的作用，将会加剧对公路的损耗。
1.3路基不稳定
地表沉陷过程中，会伴随着拉伸、压缩、倾斜等现象，路基的内摩擦力和内聚力会相应减小，这样就会导致路基难以承受车辆压力，出现滑坡现象。一般来说，当开采的破坏程度处于2-3级时，路基承载能力将缩小到原来的60%～70%；当破坏程度大于4级时，路面的承载能力将不足原来的一半。
因此，煤矿在开采过程中应该重视对路面的保护，避免因开采而引发的路面损毁，给交通带来不便。
2.公路保护煤柱设计概述
随着国家对煤炭资源的开采和使用规模逐渐扩大，煤矿企业相应也在扩张业务范围，将会出现很多公路下的压煤问题，使矿区的得不到充分的开采和利用。我国对铁路下的采煤工作进行了多方面的改进和完善，但是对于公路下的开采却研究相对较少。公路与铁路之间其实存在有许多的类似点，比如两者都为大型带状构筑物，都有一定的承受车载能力，都可以对车的走向起到指引的作用，但是公路在技术指标和行车负载的具体情况都和铁路存在着很大的不同。因此，为了避免煤矿开采对公路造成的破坏，对于公路下开采必须设置保护煤柱。
2.1选取尺寸
由于公路是线状构筑物，其破坏机理与一般建筑物有显著差异，两者的抗变形能力也是不同的，因此，对于公路保护煤柱的设计要充分考虑到公路的本质属性。比如，普通建筑物设置保护煤柱时，对于保护煤柱的边界范围是地面下沉值为10mm的区域；而对于公路的保护煤柱，如果设计标准和上述范围相同的话，那么保护煤柱将起不到预算的效果。在设置公路保护煤柱时，要实地勘测地表移动规律，在煤层层面上计算并标记处保护煤柱的边界区域，回采工作只允许在边界之外进行，这样可以保证开采工作不影响受保护范围。
公路在设置保护煤柱时，要注意以下因素对煤柱尺寸的影响：
（1）上覆岩层岩石性质。不同公路的地质条件不同，岩石性质会对煤柱的应力效果产生直接影响。一般情况下，硬岩层时设置的保护煤柱所需宽度较小。
（2）煤柱强度。煤柱强度可以体现煤柱的支撑能力，对于不同公路的交通状况，设计人员应该做好实地测量工作，以便得出最适合的煤柱长度、高度等建设数据，为今后的施工打下坚实的基础。
（3）开采情况。根据有关数据显示，地表移动以及变形程度与开采程度有直接关系。当开采深度达到一定数值使，会影响到建筑物的变形，进而影响其正常使用。开采厚度也会影响到地表移动过程，开采厚度越大，地表移动的幅度也就越大，这时需要将保护煤柱的尺寸也相应扩大，以达到预期的保护效果。
（4）煤层倾角。煤层倾角的不同会影响到岩层移动，在设计的过程中，设计人员要对煤柱的受力条件和应力作用部位进行准确判断，考虑到当地煤层倾角的影响，一般来说，只要煤层倾角变大，所需保护煤柱的宽度也需要随之增大。
设置保护煤柱所需要的数据及文本有以下几类：保护对象的属性及使用说明；矿区地质条件及煤层埋藏范围；必要的图纸，如地质剖面图、井上下位置对比图等等；矿区地质构造及历史数据。
2.2设置保护煤柱的方法
保护煤柱的确定有三种方法：垂直剖面法、垂线法和数字标高投影法。垂直剖面法根据图形来计算相应数据，沿煤层走向和倾斜方向分别做出垂直剖面图，在剖面图的上面标注保护煤柱的边界范围，将其在平面图上做出投影，标记出保护煤柱的具体范围；垂线法需要先对受保护面积边界做垂线，利用相关的计算公式得出垂线的长度，通过平面仪器的测量得出其数值，从而确定保护煤柱的边界；数字标高投影法的使用条件是对于延伸型建筑物或标高较大的情况，保护煤柱的圈定需要采用特殊的计算方法。
在设置保护煤柱的过程中，设计人员要注意发现保护煤柱尺寸与开采深度和厚度之间的关系。设计人员应该找到公路相关资料以及开采工作记录进行准确分析，得出当地保护煤柱尺寸与开采深度的变化关系，通过回归分析法得出结论，为今后的实际工程提供理论支持。
设置保护煤柱可以延长煤矿开采年限，以公路的畅通运行为基础，通过对井下的改造，可以开采出更多的煤炭资源。开采方法需要结合矿井条件、路面变形条件等综合确定。
2.3保护煤柱的可行性分析
设置保护煤柱时，要明确路面的一些临界指数。比如高速公路的最大纵坡为：计算行车速度为120km/h，最大纵坡为3%；计算行车速度为100km/h时，最大纵坡变为4%。通过控制保护煤柱的充填率，避免出现地表变形的现象，保证公路的安全通行。在开采过程中要即使分析煤矿相关数据，使地表的沉降度符合安全要求，对煤层群保护煤柱可以开采回收。 [科]
【参考文献】
[1]贾林刚.高速公路保护煤柱留设及压煤开采评价[J].煤矿开采，2013，（4）：91-93，87.
[2]王猛，题正义.高速公路保护煤柱开采方案可行性分析[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2008，27（z1）：1-3.
[3]王刚，郭广礼，李伶等.高等级公路下保护煤柱设计[J].金属矿山，2011，（2）：43-46.
[4]任保利，高国榜.公路设计与交通安全[J].煤炭工程，2011，（4）：23-24，27.