下伏缓倾煤层开采对既有铁路隧道安全性影响分析

摘要

为量化下伏煤层开采对上部既有铁路隧道的显著影响,以近接缓倾煤层开采区的某铁路隧道为工程背景,构建三维数值分析模型并分别采用现场监测和理论计算的方式进行验证;通过数值模拟分析煤层开采全过程中隧道衬砌的变形,对比煤层开采前与开采至Ⅵ边界时隧道最不利截面内力,并利用最小安全系数和最大裂缝宽度2个指标评价煤层开采对上部铁路隧道安全性影响,确定煤层开采的竖向影响范围。结果表明:现场监测和理论计算2种方法均证明了数值模拟参数取值合理、方法可行;煤层开采过程中隧道洞口位置变形最大,沉降增加了7.38倍;煤层开采造成隧道近煤层侧仰拱和边墙内力增大,加剧了隧道洞口的偏压程度;自煤层开始开采到开采至Ⅵ边界的整个过程中,隧道安全系数降低了68.97%,隧道结构裂缝宽度最大达到2.01 mm且与现场检测得到的隧道结构裂缝病害情况相一致;煤层开采的竖向影响范围为自开采区竖向往上2449 m。