摘要s針對我國礦產資源開發給相關重大水利工程的安全帶來隱患這個嚴重的現實問題，結合實際工程，首先根據相鄰礦區開採沉陷現場監測曲線，運用數值模擬方法對楊村礦區岩土體力學參數進行反演分析；然後利用數值模擬軟件中的彈塑性模型和流變模型及概率積分法開展煤層開採對西淝河左大堤安全的影響評價。根據現行國家相關規程和我國40多年堤下開採實踐經驗，初步提出西淝河左大堤受採動影響的抗變形控制指標和折減指標。在上述研究成果的基礎上，最後推薦方案3(距堤600 m)爲正式開採方案及提出綜合防護措施，爲解決類似工程，如南四湖、南水北調工程中線總乾渠壓煤開採等提供一定的借鑑。
關鍵詞：水利工程：礦產開採；安全影響評價；加固措施；堤體變形
引言我國目前已探明的易採煤炭資源日益枯竭，爲提高資源回收率，解決生產生活問題，實現能源的可持續發展，就必須對一些開採難度大、影響面廣的煤炭資源進行開採，其中，水體下、建築物下和鐵路下(以下簡稱三下)就積壓大量的優質煤炭資源，據不完全統計，目前全國三下壓煤約爲137．64×108 t，其中建築物下94．68×108 t，鐵路下23．91×108 t，水體下19．05×108 t?。經過多年研究和探索，我國在三下采煤方面取得一些可喜成果，其標誌性成果是原煤炭工業部頒發的《建築物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開採規程》(以下簡稱《三下規程》)口J，反映我國三下采煤的總體研究水平。
我國一些重大水利設施壓有大量的優質煤炭資源，如小浪底水利樞紐庫區壓煤量達3．41×10¨t 31，南四湖下壓煤92．00×108 t等，淮河及其堤壩下壓煤2．i0×i08 t等，多年的開採已導致這些重大水利工程出現安全隱患，如淮南礦區經過20多年的開採，採出堤下壓煤約2．00×107 t，但也導致淮河大堤產生嚴重的變形破壞。截止到1995年，影響堤段總長7．4 km，其中確保堤2．7 km，行洪堤4．7 km。
確保堤最大下沉4．50 m，最大下沉速度9．91 mm／d，堤體最大水平變形13．60 mm／m，最大堤高已達13．50 m；行洪堤最大下沉8 m，最大下沉速度10．5mm／d，堤體最大的水平變形42～44 mm／m，最大堤高已達14 m[6，僅靠培厚加高堤體等工程措施維持堤防的防洪功能。再比如，南四湖區現已形成濟寧、滕北、滕南、大屯四大礦區，與湖區有關的礦井有15對，設計能力1．86×10 7 t／a，煤炭資源的開採對湖堤造成嚴重破壞，直接影響該湖的調蓄能力，並引發水質惡化等礦山環境問題瞄。隨着《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國河道管理條例》及《水庫大壩安全管理條例》等水利法規的陸續出臺，要求在確保水利工程安全運行的前提下才能進行資源開發。爲此，水利部專門成立科技創新項目(SCXC200511)小組進行攻關，項目名稱重大水利工程下礦產開採對其安全影響的評價方法及防治措施研究。該項目主要針對水庫和堤防兩類水利工程進行研究，關於煤炭資源開採對水庫安全運行的研究，課題組已發表論文進行闡述。本文主要是以國投新集能源有限公司(以下簡稱國投新集)楊村煤礦在西淝河左大堤南側採煤爲例，論述煤層開採對堤防安全的影響，該項目已於2005年11月通過專家的鑑定。
2地質條件西淝河左堤是淮北大堤的重要組成部分，爲I級大堤，其防洪作用不言而喻。國投新集楊村煤礦是擬建的國家特大型礦井，設計生產能力爲5．00×108a。根據目前規劃，國投新集楊村煤礦部分資源位於西淝河左防護堤下，見圖1。這就導致煤層開採和堤防安全運行之間的矛盾：一方面，西淝河左防護堤屬淮河防汛工程確保堤，在這樣重要的堤防工程分佈範圍內，一般情況下不允許進行地下開採；另一方面，西淝河左防護堤下壓有大量優質的煤炭資源，實施堤下采煤具有顯着的經濟和社會效益。楊村煤礦位於安徽省利辛縣、鳳臺縣和潁上縣境內，井田範圍東起F5斷層，西至F504斷層，與展溝礦爲鄰，南部到1煤層露頭線，北部以F102斷層和131煤層(一1 200 m等高線)爲界。走向長11km，傾向寬3．6 km，面積約40 km2。地層總體爲一傾向NW的單斜構造，同時伴有次一級褶曲，礦區新生界鬆散層厚度大(494．00～790．33 m)，煤層埋藏深，地層傾角一般在20。～30。，開採煤層共4層，根據埋深依次爲131，112，8，61煤，其中131煤埋藏最淺，而61煤埋藏最深，且隨着埋深的加大，下層煤北部邊界距離西淝河左大堤越遠，其整體三維地質模型見圖2，圖中Y軸正方向代表N；X正方向代表W；Z軸代表高程。3確定礦區岩土體工程力學參數楊村煤礦沒有實測和試驗資料，岩土體工程力學參數的選取是一件十分困難的事情。考慮到楊村煤礦與新集三礦相距較近，同屬一套含煤地層。因此，本次研究主要根據新集三礦的現場監測資料，利用FLAC3D程序進行反演分析，最終對參數進行確定。