铁路下采煤的技术措施.pdf

第 2 7卷第 6 期 2 0 0 8年 6月 煤炭技 术 Co a l T e c hn o l o a w V o 1 ． 2 7。 N o ． 6 J u n ， 2 0 0 8 铁路下采煤的技术措施 李秋辉 七 台河矿业精煤集 团公 司 新建煤矿 ，黑龙江 七 台河 1 5 4 6 0 0 摘 要 地表移动和变形 对铁路路基 、 线路产生严重影响。铁路 下采煤应满足一定 的采 深与采厚 比，防止地表突 然 沉 陷或消除 和减轻地表变形的叠加影 响 ， 应合理布置工作面 ， 留设好铁路煤柱 ， 并采取地面维修措施。 关键 词 铁路下采煤 ；地表移动变形 ；技术措施 中固分类 号 T D 8 2 3 ． 8 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 8 J 0 6 0 0 8 4 0 2 Te c h n i c a l M e a s u r e s o f Co a l M i nin g Un d e r Ra i l wa y L I Q i u h u i X i n j i a n C o a l Mi n e ， Q i t a i h e M i n i n g I n d u s t r y C l e a n e d C o a l G r o u p C o m p ． ， Q i ta i h e 1 5 4 6 0 0 。 C h i n a Ab s t r a c t T h e S U r f a c e mo v e me n t a n d d e f o r ma t i o n h a v e s e r i o u s i n flH e n c e o n t h e r a i l wa y e mb a n k me n t a n d l i n e s ． Mi n i n g u n d e r r a i l wa y s h o u l d me e t c e r t a i n mi n i n g d e p t h a n d mi n i n g t h i c k n e s s r a t i o，i n o r d e r t o p r e v e n t a s u d ． d e n S U r f a c e s u b s i d e n c e a n d r e d u c e o r e l i mi n a t e t h e s u p e r p o s i t i o n o f S H r f a c e d e f o r ma t i o n e f f e c t s，s h o u l d r a t i o n a l l y a r r a n g e f a c e s ，r e t a i n r a i l wa y p i l l a r s ，a n d t a k e me a s u r e s o f g r o u n d ma i n t e n a n c e． Ke y WO r d s mi n i n g u n d e r r a i l wa y；mo b i l e S U r f a c e d e f o r ma t i o nt e c h n i c a l me a s u r e 0前言 矿 区附近铁路 干线 和支线下方往往 压有煤 炭 ， 尤其是矿 区与这些铁 路连 结的铁路专用线 ， 它们的绝大部分建在煤 田 上方。铁路压煤不仅 使矿 区和矿井 的服务 年限缩短 ， 而且 可 能造成井 田划 分 和矿 井 开拓不 合理 ， 给 开采 带来 困难 。因 此 ， 应在保证铁路运 行安全 的前提 下 ， 因地制宜 地在铁路 下 采煤 ， 节约资源 ， 提高 产量 ， 这对我 国煤炭工业发展具有重要 意 义 。 l 铁 路下采煤 的特 点 我国铁路 下采煤大 部分属 于线路 下采煤 。在开 采影 响 下 ， 地表移动盆地范 围内的铁路线路和路基都将 产生移动 和 变形 ， 这种移动 和变形 ， 一是连续型 的， 在时空 间中逐 渐发 生 的 ， 即路基 的移动和变形与地表是一致 的； 二 是非连续 型的 ， 突变的 ， 即地表 产生急剧 下沉 、 开裂 ， 甚 至突然塌 陷， 这就会 危及列车行 车安全 。当铁 路压 煤范 围内煤层 的采 深与采 厚 之比达 到一定值后 ， 地表移 动和变形 是连续 型的 ， 在一定 的 地表下沉速度下 ， 可 以通过及时维修来保证行 车安全。与建 筑物下采煤相 比， 铁路下采煤有 以下特点 I 铁路 下采煤 必须保证 列车正 常和安 全运行 ， 在安 全 上 比一般建筑物要求高。 2 铁路列车重量大 ， 运行速度快 ， 铁路线路受列 车的动 载荷作用。地下开采 引起的地 表移动 和变形将 对铁路线 路 产生影响。因此 ， 铁路线路 的移动和变形较 为复杂。 3 铁 路线 路在 开采影 响过程 中可 以通过 日常的维修 ， 及时消 除 自身 的移动 和变形 ， 以保 证铁路 畅通无 阻， 这对 一 般的建筑物来说是很难做 到的。 我国铁路分 为干线 、支线 和矿 区专 用线 。干 线列车 运 行速度快 ，运输量 大，运行密度 大 ，间歇 时问短 。在 铁路 干线下采煤时 ，线路维护工作 困难 较大 。铁路支 线运量小 ， 行车速度慢 ，技 术标 准 比干线低 。矿 区专 用线 一般 只为矿 区服务 ，多数情况下 只运输煤 炭 ，在矿 区专用 线下采 煤相 对 容 易 一 些 。 2 地表移动和 变形对 线路 的影响 铁路线路由钢轨 、 轨枕 、 道床 、 路基 、 联结 件及 道岔 等组 成 。钢轨是 线路 最重要 的组 成 部分 ， 它 直接 承受 列 车 的载 荷 ， 并通过轨枕 和道床将 载荷传 至路基 。铁 路下采煤 时， 地 表移动 和变形必然要 通过路基 反映 到线路 上来。我 国的铁 路多为有轨缝线路。这种线路 比较适应地 表变形 ， 也 比较容 易维修 ， 这为我国推广铁路下采煤 技术提供 了有 利条件 。连 续 的、 平缓 的、 渐变的地表下沉 和移动 ， 是铁路 下安全采煤 的 先决条件。铁路 下采煤不容许 出现非连续 型的 、 突然的和局 部的地表塌陷 ， 因此 ， 应研 究连续 型地表 移动 和变形对 铁路 线路的影响 。 2 ． 1 地表移动和变形对路基的影响 I 路基下沉和水平移动 。路基具 有较强的适 应地表移 动 的变形能力 ， 在时间上和空问上与地表 的变形一致 。路基 下沉过程 中在竖直 方 向不会 产生 明显 的 松动 和 离层 现象。 路基在下沉的同时还伴 随有水平移动 ， 垂直路基 轴 向的横 向 水平移动将改变路 基的原有 方 向。下 沉和 水平移 动对路 基 的承载 能力没有影响。 2 路基倾斜 。地 表倾斜对 路基 的稳定 性有 很大 影响 ， 特别是在 高路堤 、 陡坡路堤及深路堑等原来稳 定性较差 的地 段 。当倾斜方向与滑坡方向相 同时 ， 会使这些 路堤或路 堑的 稳定性 降低 。 3 路基水平变形。地表水平变形使路基产生附加 的拉 收 稿 日期 2 0 0 8一O l一1 6； 修 订 日期 2 0 0 80 4～1 0 作者简介 李秋辉 1 9 6 7一 ， 男 ， 黑龙江勃利人， 工程师， 1 9 9 5年毕业于黑龙 江科技学院采矿专业 ， 现在七 台河矿业精 煤集 团公 司新建煤矿从 事采煤技术 工作。 维普资讯 第 6期 李秋辉 铁路 下采煤 的技 术措施 ‘ 8 5 ‘ 伸或压缩 变形 。土 质 路基 有一 定 的孔 隙度 ， 能 吸收 压 缩变 形 ， 拉伸变形会导致 路基 密实度 降低 ， 甚至产 生裂 缝。列车 通过时 的动载荷会将路基重新压实 。 2 ． 2地 表 移 动 和 变 形 对 线 路 的 影 响 路基 的移动和变形使上部 的道床 、 轨枕和钢轨 的标 高和 平面位置发生变 化 ， 表 现为 竖直方 向的下沉 、 水平 方 向的横 向移动 和纵 向移动 。由于这三种移动 的不均匀性 ， 使线路坡 度 、 竖 曲线 形状 、 两条钢 轨高差 、 线路方 向 、 轨 距和轨缝 发生 变化 。这些变化必然对线路 的工作状态产生不利影响。 1 倾斜 。倾斜将使线路增减相 应的坡度。沿线路 方 向 的倾斜会使线路 原有 的坡度 发生变 化。铁 路部 门对线 路的 限制坡度有 明确 的规定 ， 国家一级铁路在一般地段为 6 ％ 。 ， 在 困难地段 为 1 2 ％ 。 ； 国 家二 级铁 路 为 1 2 ％ 。 ； 国家 三 级铁 路 为 1 5 ‰ 。上述各级 铁 路在 双机 车牵 引 时最 大 坡度 可 为 2 0 ‰ 。 显然线路原有坡 度的变 化将 引起列车 运行 阻力 的变化。超 限 的坡度使上坡列车 的牵引力不足 ， 使下 坡列车 的制动 力不 足 。垂直线路方向的横向倾斜将使两股钢轨 下沉 不等 ， 直线 段使列车重心偏移 ， 曲线段将改变外轨抬高高度。 2 曲率。线路相邻段 不均匀倾斜将导致 竖直方 向上原 有竖曲线的曲率半径变化 ， 地表下沉 曲线 的正负曲率可使 线 路原有 的曲率半径增大或减小。 3 横向水 平移动。线路横 向水平移动 的大小和方 向与 铁 路相对于开采 空问的相 对位 置有关 ， 一般情 况下使线路直 线段 弯曲 ， 使弯曲段的半径增大或减小 。当线 路的方向与采 煤工作面推 进 的方 向一 致时 ， 位 于 下沉盆 地 主断 面 内的线 路 ， 其横向水平移动较小。 在线路 的方 向与采煤工作面推进 的方 向垂直 ， 且采煤工 作 面要越过线路 的条 件下 ， 线路主断面内 的横 向水 平移动总 是指 向采煤工作面 。当线路不在下沉盆地 的主断面 内时， 横 向水平移动往往指向采空 区。线路与采空 区斜 交时 ， 线 路将 由直线形变为 s形 。线路 的横 向水平 移动 还会使 线路 的轨 距 发 生 变 化 。 4 纵向水 平移 动与变形 。平 行线路方 向的水 平移动和 相应 的变形 与地表水平移动和 变形分 布范围大致相 同 ， 即在 地表受 拉伸区内线路 受拉 伸变形 ， 在地表受 压缩区内线路受 压缩变形 。拉伸变形使轨缝增大 ， 可能拉断 鱼尾 板或切断联 结螺栓 ； 压缩变 形使轨 缝缩小 或 闭合 ， 使 钢轨接 头处或 钢轨 产生附加应力 。 3 铁路下采煤 的技术措施 铁 路下采煤指 的是不影 响列 车安 全运行 的前提下 采煤。 采取 的技术 措施 是 及 时维修 线路 ， 使 线 路及 时恢 复原 始状 态 ， 尽量做到合理布置工作面 ， 以减少开采对线路的影响。 I 满足一定 的采深 与采 厚 比。长壁 垮落 法开采 时 ， 铁 路下方开采煤层的深度和厚度之 比要满足 建筑物 、 水体 、 铁 路及主要井巷煤 柱 留设 与压煤 开采 规程 规定 的数值 ， 且 最 小深度中的基岩厚度 必须大 于垮 落带 高度 。 2 防止 地表突 然下沉或 塌 陷。在 下列 条件下 ， 地表可 能发生 突变性 的下沉或 塌 陷 浅 部的近水 平 、 缓斜或 中倾斜 煤层 ； 顶板坚硬 、 煤层露头 附近 的急倾 斜煤层 ； 浅部有采 空 区 积水 、 岩溶和充水裂隙带空间 ， 矿井深部疏水后 。 开采 浅部 的近 水平 、 缓倾 斜和 中倾 斜厚 煤层 时 ， 应采 用 分层采煤 法， 并适当减少第一和第二分层 开采厚度 。开采 急 倾斜煤层 时 ， 在露头附近 ， 当煤层顶板坚 硬 ， 不 易 冒落 时要 采 用人 工强制放顶 ， 并要 留有 足够尺 寸的煤 柱 ， 且应 防止采 空 区上部煤 柱抽 冒。对于浅部有采空 区积水 ， 或煤 层上方覆 岩 为石灰岩含水层或充水裂隙带空 间时 ， 要防 止采 动时疏 干浅 部积水造成地表突然塌 陷。 3 减少地表下沉 。减少地表下沉 最有效 的方 法是采 用 全部充填法 ， 采用条带采煤 法。 4 消除和 减轻 地表 变形 的叠 加 影 响。采用 无 煤 柱 开 采 、 顺序开采 及协 调开采 等方 法 ， 可 减少 和减轻 地表 变形 的 叠加 ， 减少地表变形 对铁 路的影 响。采 用协 调开采 时 ， 常 因 几个工作面同时开采 ， 使 地表 下沉速度 增大 ， 要 全面 考虑协 调开采 的利弊 。 5 合理布置工作面。应尽 量将开采 区域布置在铁 路 的 正下方 ， 使线路处 于移动 盆地 的主断面 上 ， 且 工作 面推进 方 向与铁路线路平行 ， 以减少线路 的横 向水平移动和变形 。 6 留设 好铁 路煤 柱。采深 与采厚之 比不能满足要求 的 铁路线路或煤层必须留设好铁路煤 柱 ； 有严 重滑坡危 险而又 难以处理的铁路 线路必 须 留设 好铁 路煤柱 ； 一 、 二 级铁路 线 上的一、 二等铁路车站 必须 留设好 铁路煤 柱 ； 铁路 隧道和 全 长大于 2 0 m的铁路桥必须 留设好铁 路煤柱。 留设 铁路保 护 煤柱 时 ， 受 保护面积设 计 路堤应 以两侧路 堤坡脚外 1 m 为 界 ， 路堑应以两侧 堑顶 边缘为 界 ， 在两侧 界面 以内 的范围 为 受护对象 ， 设维护带 。 7 采取地 面维修 技术措施 。在开采 过 程 中， 随着 线 路 的下沉和横向移动 ， 对 路基要进 行 阶段 性 的抬高 与加宽 ， 使 其尽量恢复到开采 前 的状 态。采用起 道 和顺坡 的方法 消除 线路下沉 ， 使线路纵断面恢复到原有 状态。采用拨道 和改道 的方法消除横向水平 移动对 线路 的影响 。线 路纵 向移动 主 要反映在轨缝的变化上 ， 因此 ， 必须调 整轨缝 ， 消除其有 害影 响 。 4 结束语 在 保证铁路安全前提下 ， 因地制宜 地在铁路 下采煤可 以 节约资 源， 提高产量 ， 对煤 炭工业 发展具 有重 要意 义。铁路 下采煤有其与建筑物 下、 水 体下采 煤不 同 的特点 ， 地表 移动 和变形对路基线路都 有其影 响 ， 铁路下采煤必 须在开采 过程 中采取技术 措施。 参考文献 [ 1 ] 国家煤炭 工业局 ． 建筑物 、 水体 、 铁路及 主要煤 柱留设与压煤 开 采规程 [ M] ． 北京 煤炭工业 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