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本论文以焦铜高速至小訾殿穿越南官庄煤矿采空区的稳定性为研究背景,通过对该煤矿工程地质条件分析,采取经验公式计算评价路基稳定性,并利用GTS数值模拟对煤层采空区及地表的应力与变形规律进行研究。在以上基础上,分析煤矿采空区对高速公路改扩建工程的影响以及采空区处理措施问题,主要得出以下结论:(1)该煤矿开采方式为走向长臂后退式开采,全部陷落法顶板管理,木质支护,回采率较低。该矿自2005年底一直处于停采状态。研究区内煤矿及老煤窑主采区的采煤深度在70m～127m之间,煤层平均厚度为5m。煤层采空区为单层采空区,平均倾角为20°。根据实地调查,地面发现沉降裂缝、以及采空区塌陷坑,采空变形还没有完成。(2)研究区煤层采深采厚比为23～42,采空区地表极易产生突发性的塌陷坑和沉降盆地。通过经验公式就算得出,该采空区最大剩余地表沉降量为0.48m,最大剩余地表水平位移量为0.14m,最大剩余水平变形值为2.7～6.8 mm/m,剩余倾斜值为6.1～10.9mm/m,剩余曲率值为±0.04～±0.38mm/m2,研究区属于路基不稳定区,建议采取措施对其进行治理。(3)利用GTS软件进行数值模拟,结果显示煤层采出后地表最大沉降量达到-1.43～-3.1m,最大水平位移量达到-0.64m～0.77 m。改建高速公路修筑以后,在长期附加荷载作用下,路基下方最大剩余地表沉降量为-0.32～-0.45m,最大剩余地表水平位移量为-0.1～-0.13 m,采空区区域附近煤柱在荷载作用下会产生破坏失稳,剩余水平和沉降变形量严重威胁拟建公路安全。(4)通过采空区治理方案比较,建议采取注浆法对采空区进行治理。利用GTS数值模拟方法对注浆后采空区的应力和变形特征进行分析,计算结果表明:采用注浆法对煤层采空区治理加固后,最大剩余地表沉降量和最大水平位移量都大幅度降低,能够达到治理预期的效果。