铁路专用线下开采损害的综合防治.pdf

第 2 2卷第 5期 2 3 O 3年 5月 煤炭技术 C o a l Te c h n o l o l v Vo 1 ． 2 2． NO 5 Ma y． ， 2 O O 3 铁路专用线下开采损害的综合防治 董祥林 淮北矿业集 团公 司 朱仙 庄煤 矿 ，安徽 宿州 2 3 4 1 l 1 摘要 通过第四系厚冲积层下轻型支架综采放顶煤造成地表沉降变形的观测研究 ， 得出了准确可靠的岩移参数。 关键词 综采放顶煤 ；地表沉陷 ；灾害防治 中圈分类号 ． T D S 0 文献标识码 A 文章绩号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 o 03 o 5 0 0 3 5 0 2 O 前言 朱仙庄煤矿位于黄淮平原 中段 ， 煤系地层之上 覆盖着厚度 为 2 5 0 m的第 四系表土层 ， 矿 区铁路 专 用线贯穿井 田 6 ． 7 k m， 横跨南翼一、 三 、 五、 七采 区， 在芦岭站与京沪线连接。1 9 9 9年以来 ， 该矿采用轻 型支架综 采放顶煤新工 艺取得 良好经济 效益的 同 时， 开采引起的地表沉陷也 日趋加剧， 尤其是铁路专 用线下 回采 ， 路基下沉 ， 钢轨变形 ， 给煤炭 的安全营 运造成了严重威胁 。因而， 对铁路进行动态监测、 为 路基下沉及防治提供预测预报尤为必要。 1 沉 陷治理现状 铁路专用线与南冀采区呈 2 5 。 斜交 ， 压煤量大 ， 留设保护煤柱造成大量资源无法回收， 不利 于南冀 采区采场布局 ， 经反复论证 ， 决定采用先回采后 回填 路基的方法。淮北矿区尚无厚冲积层下放顶煤 回采 的地表及岩层移动参数， 一采区 8 1 1 工作面 回采后 造成路基严重下沉 ， 最 大下沉达 l 0 ． 5 I n ， 由于无法 准确测算 回填工程量和预测 回填时间， 下沉盆地 中 段 回填矸石不足 ， 钢轨拉伸断裂、 盆地边缘钢轨扭曲 变形 ， 回填矸石堆积 ， 路基起伏不平 ， 造成多起 火车 停运修路事故。 2 路基沉降观测 系统 2 ． 1观测 站设计 根据铁路线下 8 1 1 ， 8 1 3工作面布局状况 ， 沿路 基东北侧布设一条伪走 向观测线 ， 间隔 2 5 m， 布设 5 0个工作测点 ， 在下沉盆地之外 观测线两端各埋设 3个控制点； 同时在钢轨上间隔 2 5 m打直径 1 ． 2 m m 圆孔布设铁路观测线 ； 在下沉盆地中央布设一条倾 斜观测线 ， 工作测点 4 8个 ， 形成完整的铁 路沉降变 形观 测站 。 2 ． 2 测 点结构 及埋 设 L * √ 9 l 9 2 e q 4 9 5 ， ．s b 2 e q 6 ／ d 9 ’ b I q 6 1 5 3 结论 1 采用数学分析的方法 ， 为综采工作面的合理 长度给出提供了科学的依据 ； 2 通过非线性规划法在综采工作面长度优化 中的利用说明 ， 工作面长度在经济上存在其合理值 ， 并非越大越好 ； 3 通过现场实例计算 比较 ， 不同工作面长度设 计方案的吨煤费用高低相差较大 ， 常在 l 0 ％ 以上 ， 由此可见， 进行工作面长度优化是十分必要的 ， 具有 明显的经济效果。 参考文献 [ 1 】 骆 中洲 ． 矿业系统工程及 C A D技术[ M】 ． 北京 煤炭工业 出版 社 。 1 9 9 7 ． 9 4 9 5 ． Th e a p p l i c a t i o n a n d r e s e a r c h o f n o nl i n e r p r o g r a mmi n g me t ho d s i n l e n g t h o p t i mi z a t i o n o f mi n e s y n t h e t i c me c h a n i z a t i o n mi n i n g f a c e ．KA NG J i a n，D0 NG Rug u o H e i L o n g j i a n g I n s t i tu t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y J i x i 1 5 8 1 0 5 ， C h in Ab s t r a c t A c c o r d i n g to t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f min e s y n t h e ti c m e c h a n i z a t i o n mi n i n g f a c e ．u s e t h e n o nl i n e r p r o g r n mmi ng me t h o d s t O o p t l m； , e th e l e n g t h o f m i n e s y n the ti cm e c h a n iz a ti o nm i n i n gf a c e ， a n d s e t u p the o b j e c ti v e f u n c t i o n a n d r e s t r i c t c o n d i ti o n s a b o u t th ef a c el e n g t h ． C al c u l a t e d w i th t h e d i ff e r e n t e c o n o mi c i n d e x p a r a me t e r s p r o v e t h a t the t h e o r y r a i s e s wi th t h e p r a c ti c a l c o n c l u s i on ．I t h a s g r e a t o b v i o u s e c o n o mi c e ff e c t ． Ke y w o r d s n o nl i ne r p r o g r a mmi n g me th o d s ；min e s y n t h e ti c m e c h a n i z a ti o n mi n i n g f a c e ；d e s i g n o p t i mD t i on 收稿 日期 2 0 0 2 1 2 1 0 修订 日期 “ 2 0 0 3 0 30 5 作者简介 重祥林 1 9 6 5 一 ， 男， 工程师， 1 9 8 9年毕业于山东矿业学院矿山测量专业， 现任淮北矿业集团公司朱仙庄煤矿技术科 主管工程师。 维普资讯 3 6 煤炭技术 第 5 期 基桩用混凝土预制 ， 测点标志采用直径 4 0 1 I I ／ 1 1 园铁 制作 ， 顶端焊以薄层铜面 ， 中间钻有直径 1 ． 5 1 I I ／ 1 1 小 孔 ， 园铁上端车出螺丝扣， 套上联接头 ， 以备测点下 沉后接桩。初次埋点开挖 5 0 0 1 I I ／ 1 1 见方基坑 ， 坑底铺 1 5 0 m m厚石子 ， 植入基桩 ， 用混凝 土浇实。每次采 用接桩措施后 ， 均要用混凝土浇匀灌实 ， 凝结牢固， 并实地测定测点位置。 3 外业观 测 3 ． 1观测 项 目 外业 观测 包括 四个方 面 1 观测站连测 测点与矿区控制网之间进行的 连接测量。 2 全面观测 观测站内部各测点的高程 测 量 、 点 间距测 量 和支 距 测 量 。 3 水 准 测 量 观 测 站工作测点的沉降观测 ， 按一定周期单独进行。 4 地表附属物 的测定 、 编 录 对铁路沿线 地表塌陷裂 缝、 台阶和铁路沿线输 电线路下沉、 铁路桥涵破坏和 钢轨接头脱节扭 曲、 道钉崩落等地表附属物破坏状 况进行 实地 勘查 、 素 描和测 量 ， 并编 录 台帐 。 3 ． 2观测 要求 1 埋点 1 5 d天 ， 进 行观 测 站 联测 ， 宜独 立 进行 2 次 。 2 采 动之前 进行 2次 全 面观 测 ， 间 隔不 超 过 5 d ， 如果 2次观测差不超过表 1规定 ， 取 2次观测值 平均作为各测点的原始数据 。 表 1 全 面 观 测各 项 限 差 地表移动显现后 ， 每旬对观测站进行全面观测 或水准则量 ； 移动活跃期 ， 至少 要进 行 4次全面观 测， 依据工作面推进速度 ， 适 当加密水准测量次数。 3 地表塌陷台阶、 裂缝 、 输电、 通讯 线路和桥 涵等附属 物调查应 同步进 行 ， 台帐编录每月 1次。 路基回填后还要增加跨铁路线路与路基间悬高三角 高程测量 ， 确保火车安全运行间隙。 4 井下 回采工作面调查 为掌握地表移动变形与回采工作面之间时空关 系 ， 应对工作面回采状况进行 调查 ， 调查 内容包括 工作面推进位置、 采净程度、 煤层倾角、 实际采厚、 来 压周期和顶板垮落等。 4 内业成果 每次观测结果 ， 检查外业手簿无误后 ， 按 以下程 序整理内业成果 1 计算各观测线 闭合差 ， 不超过 限差将其配赋 ； 2 计算各测点高程 ； 3 计算各边 长 改正数； 4 计算各观测线 工作测点的下沉 W、 倾斜 i 、 曲率 k 、 水平移动 和水平变形值 ￡ ； 5 绘制各 观测线移动与变形 曲线图 ； 6 向有关部门提交 回填 工程方量计算 图及技术要求说明书。内业成果处理 分析后 ， 得出本矿岩移各项参数。 5 采 动损 害治理 5 ． 1 治 理思 路 在一采区铁路线下进行试采 ， 采取边 采边测边 填的动态治理策略。在取得可靠的观测资料 和回填 经验后 ， 在南冀采 区推广应 用。根据南冀采 区铁路 下煤层 赋存 特征 和采 场 布 局 情 况 ， 预 测铁 路 下 沉 与 变形 ， 根据各段下沉量概算出回填方量 ， 就近从南二 风井废弃矸石山取料堆放在铁路线两侧备用 ， 适 时 回填 ， 化害为利 ， 改善矿 区生态环境。 5 ． 2 综 合治理 成 果 一 采 区 8 1 1 ， 8 1 3 ， 三 采 区 8 3 1 ， 8 3 3 ， 五 采 区 8 5 1 ， 8 5 3 ， 8 5 5 ， 8 5 7 ， 七采区 8 7 5 ， 8 7 7等工作面和三 、 五采区 二水平都 位于铁 路线下方 ， 破坏长度 5 ． 2 k m， 目前 一 、三采 区治理 已全 部竣工 ， 五采 区一期 工程 也 已完 成 ， 全部达到预期效果， 后期工程也按治理思路稳步 进行。除路基回填外， 先后有 2 条 1 8 k m长 3 5 k V高 压线 路根 据预 测先 行改 造 ， 搬 迁变 电所 1 座 ， 大 型窑 厂 2座 ， 加固整修跨度 1 5 m以上铁路桥涵 2座 ， 复 垦路基两旁塌陷地 1 5 k m， 规划鱼塘 3 5 k m， 使铁路 两侧开采损害区域得 到了系统完善的治理 ， 优化 了 矿区生态环境 ， 保证了矿区安全生产的有序进行 ， 取 得了良好 的经济效益和社会效益。 6 结语 厚冲积层下综采放顶煤 回采地表及岩层移动参 数 ， 在该矿实际灾害治理应用中得到了很好的验证 ， 对矿井灾害防治、 征地迁村、 建筑物保护以及生态环 境治理等诸多方面都有极高的应用价值。 Co mpr e h e s i v e ma n a g e me n t o f mi n i ng d e s t r u c t i o n u n de r s p e c i a l r a i l l i n e DONG Xi a n gl i n Z h u x i s m．h unn g C o a l M i n e ， H u a i b e i Mi n i I n d u s t r y G r o u p C o m p ． ， S u z h o u 2 3 4 1 1 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e a O i l t h e o b s e r v a t i o n r e s e a r c h o n s u da c e s e d men t a t i o n d e f o r ma t i o n c a u s e d b y c o mb i n e d r o o f c a v i n g c o a l wi t h l i g h t s u p p o r t u n d e r t h e f o u r t h s y s t e m a ．[ I u v i o n，o b t a i n the a c u r r a c y r e l i a b l e r o c k mo v e me n t p a r a me t e r s． Ke y wo r ds c o mb i n e d r o o f c a - S c o a l ；s u r f a c e s c d me n t a t i o n；d i s a s t e r p r e v e n t i o n 维普资讯