煤炭是我國的基礎能源和重要原材料，壹直占可支配能源生產和消費的70%左右，在國民經濟發展中具有重要的戰略地位。“以煤為主，多元發展”是解決中國能源問題的基本戰略，但以煤為主體的壹次能源結構在未來很長壹段時間內不會改變。我國煤炭消費量從2005年的18.43×108t增長到2006年的37.27×108t，年均增長12.45%。煤炭產量從2005年的21.13×108t增長到2006年的35.20×108t，年復合增長率為8.88%。預計“十二五”期間，中國煤炭需求總量將繼續增長。煤礦開采後，上覆巖層會移動變形，巖體強度也會降低。在建築荷載或列車動荷載的作用下，即使沒有建築荷載或列車動荷載，由於其他地質原因，老采空區也可能再次被“活化”，冒落巖體再次被壓實，導致地表產生新的移動和變形，甚至塌陷，形成塌陷坑。采空區的存在會對工程建設和地表建築物造成潛在的安全威脅，具有以下特點:難以了解采空區的特征，其“活化”過程受多種自然和人為因素影響，難以直接觀測，采空區的活化和失穩具有突發性，難以準確預測塌陷時間。
隨著煤炭資源的大規模開發利用，在給社會帶來巨大經濟效益和社會效益的同時，也給礦山周邊的生態環境帶來了嚴重的危害和破壞。采空區突然塌陷引發的突發性地質災害給人們的財產和生命安全帶來了巨大的經濟損失和威脅。2011年7月28日，受持續強降雨影響，河北遷西縣金鑫鐵礦選礦廠紅石崖嘴礦區宿舍發生地面坍塌，造成6人死亡。2007年8月29日淩晨3時許，陜西省神木縣孫家岔鎮邊布拉煤礦采空區發生地震，附近村民在睡夢中被驚醒。2005年2月26日13: 05，河南安陽縣李杜鄉林州市三鑫工貿公司李杜鐵礦突然大面積塌陷，形成壹個長約100m，寬約50m，平均深6 m的大坑..經查，該地表塌陷區地下空洞是1992鐵礦開采後遺留的，塌陷與目前鐵礦開采活動無直接關系。在這場突如其來的地質災害中，8人墜落，3人失蹤。在晉城礦區，鐵路從運營之初就受到采空區的危害和影響。由於采空區本身不穩定以及機車車輛動載荷的影響，線路經常處於不穩定狀態，給行車安全帶帶來了極大的隱患。4月1999日上午，成莊線檢查員發現DK2+600、DK2+800段突然下沈約65438。線路兩側田地出現多處裂縫，最寬寬度約10cm，軌道幾何尺寸變形嚴重，偏差較大。由於發現及時，迅速進行處理，防止列車脫軌顛覆(圖1.1)。位於四川省甘洛縣境內的成昆鐵路K309-K312段兩側分布有大量鉛鋅礦，形成多處采空區，危及鐵路安全要求。當地政府提前采取有效的預防措施後，確保了成昆鐵路的運營安全。隨著礦產資源的不斷開采，采空區變形破壞給鐵路安全運營帶來隱患的報道越來越多。
圖1.1鐵路附近采空區塌陷
鐵路沿線的采空區在列車動荷載作用下更容易引起地表變形和采空區塌陷，影響鐵路路基的穩定性，是鐵路運營中必須解決的嚴重問題。首先，威脅鐵路運輸安全。由於采空區本身的不穩定性和機車車輛動載荷的影響，采空區沈陷持續發生，線路處於不穩定狀態，給行車安全帶來很大隱患。其次，影響鐵路運輸效率。采空區塌陷造成線路不穩定，使交通不能按規定的時間和速度要求行駛，運輸生產效率受到嚴重影響。而且增加了鐵路線路維護的難度和工作量。采空區線路極不穩定，沈陷的發生在時間和空間上具有不確定性，線路的幾何狀態變化變得復雜，難以控制和掌握，需要定期監測和維護。因此，采空區頂板穩定性問題作為鐵路建設中的不良地質問題越來越突出。這條鐵路線是壹座可延伸的建築。如果某壹段發生故障，整個線路都會受到影響。地下采空區如果不進行評價和加固，可能會引起地表沈降，降低路基的穩定性，給交通帶來不安全因素。在表面的拉伸區域，線也經受拉伸變形；在表面的壓縮區域，線路也被壓縮變形，會在鋼軌內部產生拉應力或壓應力。當鋼軌內部應力大於許用應力時，在列車運行動載荷作用下，會導致鋼軌線路失穩，造成列車脫軌事故[3，4]。
采空區是壹種特殊的巖土工程對象，它實際上是開采沈陷的延伸、延伸和發展，是開采沈陷與巖土力學、土木工程、礦山地質、采礦工程和地下工程控制相結合的產物。因此，分析和研究老采空區頂板穩定性的影響因素，不僅是采空區安全管理的前提和制定治理措施的基礎，而且對確保鐵路在設計服務年限內安全運營具有重要的理論和實踐意義。