铁路下采煤的技术研究.pdf

2 0 0 3 年第5 期 河 北 煤 炭 1 9 铁路下采煤的技术研究 靳 贵 卯 ，王 宇伟 河 北金 牛能 源股 份有 限公 司 邢 台矿 ，河 北 邢 台o s ,u r s 摘 要 通过 对铁路 下采煤移动 与变形规律的研 究 ， 总结 出邢 台矿铁 路下采煤 的有 效方 法。 关键词 铁 路下 ； 采煤技 术 ； 移 动与变形 中 图 分 类 号 T D 8 2 3 ． 8 3 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 71 0 8 3 2 0 0 3 0 50 0 1 90 2 S t u d y o n c o a l e x t r a c t i o n u n d e r r a i l r o a d J I N G u i n l a o． WANG Yuw e i 邢 台矿 2 2 2 0 0采 区贯 穿 着两 条铁 路 ， 一条 是邢 台矿 区专用 铁路 ， 另 一 条是 8 6 2库军 用铁 路 ， 8 6 2库 铁路 是邢 台矿 区专 用铁路 线的支线 。该 条线 路上 日 通车 3 6次 ， 一旦 矿 区专用 铁 路 出现 问题 ， 将 会严 重影响矿井 煤炭销售 和生产 的正常运行 。 2 2 2 0 0采 区是 邢 台矿 的主要采 区 ， 开采 2 煤 ， 煤 层厚度 为 6 ． O m， 采 深平均 4 5 0 m， 邢 台矿从 1 9 9 8年开 始 ， 先后在 2 2 2 0 0采 区铁 路下 成 功采 出了 2 2 2 0 1顶 、 2 2 2 0 3顶 、 2 2 2 0 1底三个 综采 分层 开 采工 作面 。分层 采高 3 ． 0 m， 在这 三个 工作 面开 采期 间 ， 总结 了塌 陷 规律及其对铁 路 的影 响 ， 得 到 了邢 台矿 铁路下 采煤 的有 效 方 法 。 1铁 路 下 采 煤 塌 陷 规律 及 对铁 路 的影 响 1 ． 1上覆岩层 与地表移 动与变 形的关系 2 2 2 0 0采 区 2 煤 采 深 4 5 0 m， 其 中基 岩 厚 度 为 2 2 0 m， 冲积 层 厚 度 为 2 3 0 m。由 于煤 层 开采 深 度 较 大 ， 上覆岩层 岩性 较软 ， 煤层 顶 板随 采随 冒， 不会 形 成悬顶 的情况 ， 铁路 在采煤过程 中一直平稳下沉 ， 无 突变处 。 1 ． 2工 作 面 推 进 与 地 表 动 态 移 动 与 变 形 的 关 系 根据 在铁 路 观测 站 的观测 资料 表 明 ， 井 下工 作 面的推进连 续性及推 进速度 与地表移动 与变形 有直 接关 系 ， 当井下 工作面 推进不连续 时 ， 经过 一段 时间 后 一般 为 1 5 d左右 ， 地表 会 出现 相对 较大 的移 动 与变形变化 ， 而 当井下工作 面连续推进 时 ， 地表动态 移动与变形 的变化值 相对稳定 ； 推进 速度慢 时 ， 会影 响地表 的整体 下沉 ， 从 而导 致 局部 动态 移动 与 变形 值增大 ， 工作面 推进速 度快时 ， 地表会呈 现平稳下沉 趋势 。但下沉 速度有所增 大 。 1 ． 3重 复 采 动 与 地 表 移 动 与 变 形 的 关 系 2 2 2 0 1 顶层 工作 面是 2 2 2 0 0采 区第 一个采 面 ， 工 作面倾 向方 向属 非充分采动 ， 采动影 响起动较慢 ， 下 沉速 度小 ， 最 大下沉 速 度 为 l O m m ／ d， 移 动与 变 形值 较小 。当紧邻 的 2 2 2 0 3顶 层 工作 面 回采 时 ， 又 重新 激活 了 2 2 2 0 1顶 层 工作面 采 空 区 ， 采 动影 响起 动较 快 ， 最 大下 沉 速度增 大 为 1 8 mm ／ d ， 移 动与 变形 较 前 一 次有所增强 。而 2 2 2 0 1 底层 工作 面的采 动是 典型 的重复采 动 ， 移动与 变形 要剧烈得 多 ， 采 动影响起动 距较采 2 2 2 0 1顶 层 时缩 短 了 2 0 m， 下沉 速 度 也 大大 增 强 。 1 ． 4移 动 与 变 形对 铁 路 的 影 响 1 地表 下沉 会 引 起铁 路坡 度 发 生 变化 ， 在 地 表变化与 原来坡 度一致 的地方 ， 铁 路坡度增 大 ， 反之 铁路坡度 减小 ， 局部甚 至形成反坡 ， 改 变了运行 的阻 力 ， 对铁路正常 使用 影 响较 大 ， 必须 及 时抬 高轨 道 ， 使 轨道恢复至原始 高程 ， 才 能保证铁路 安全使用 。 2 垂直于线路方 向的倾斜 变形 使两 股钢 轨不 处在 同一水平面 上 ， 使 曲线 线路超 高度增大或减小 ， 如果偏差 超过允 许值 ， 列 车运行是 不安全 的。 3 横 向水 平移 动 会使 铁 路 发生 横 向移 动 ， 形 成半径 为十几 公里 的平 缓 曲线 ， 由 于横 向水平 移 动 具 有连续性 、 渐变性和大范 围的特征 ， 一般情况下 不 会 引起铁路横 向断开 ， 对铁 路影响不太 大 ， 但 是对路 基 的稳定性 有一定的考验 。纵 向水平移 动致使铁路 轨道 由塌 陷盆地边 缘 向塌 陷盆 地 中心 移 动 ， 有可 能 导致 轨道 因受挤 压 出现 多于 连续 3个 以上 的瞎缝 ， 严重 时轨道 会 扭 曲成 麻 花 状 ， 这 种 情 况 在采 2 2 2 0 3 维普资讯 2 0 河 北 煤 炭 2 0 0 3 年第5 期 顶层工作面 时 8 6 2库 铁路 曾 出现 过 ， 对 铁路 安 全使 用 影 响 很 大 ， 必 要 时 需 锯 短 轨 道 ， 如 果 不 及 时 处 理 ， 极 易 发 生 火 车 翻 车 事 故 。 2铁 路下 采 煤 的 有效 方 法 1 在 铁路 下 煤柱 开 采 之前 ， 首 先 应选 择 符合 实 际的岩移参 数 、 合 理 的数 学模 型 和预计 方法 进行 预计 ， 邢 台矿 采用 的预 计方 法 为煤 炭科 学总 院唐 山 分院矿 山测 量研 究所建 立的倾斜煤层任 意形状 采 区 预计公式 ， 下沉计 算采用影 响 函数法 ， 其数学模型为 概率 型 。预计 内容包 括 各 种线路移动与 变形值 、 影 响铁路 区段及 坐标 、 最 大 下沉 量 及对应 的最 大 下沉 点 、 平均下沉 量 、 最 大下沉速度 、 活跃期 时间 、 影 响铁 路 总时间 、 铁路维修用 石子量及 土方 量等 。 2 在开 采 的 铁路 旁设 置 地 表移 动 观测 站 ， 及 时掌握地 表下 沉及 移 动规 律 ， 为 铁路 维修 提供各 种 移动 与变形数据 。在通往该矿 专用铁路 和 8 6 2库铁 路 上分别设置铁路 观测站 ， 各包括两 条观测线 轨 道 观测线设置在钢 轨上 ， 测点 间距在直线 段为 2 5 m， 在 曲线段为 2 0 m， 测点位 置选 在轨节 编号处 ， 测点 编号 标记在外侧 轨腰上 。 路基 观测线设置 在路肩上 与轨道观测线位 于线 路 的同侧 。测点位 置 与轨 道 观测 点相对 应 ， 测 点至 钢 轨 的 距 离 在 1 ． 5 2 ． O m。 工作面开采期 间按 照设计 要求进行各项测量 工 作 。测量成果及 时通 知铁 路部 门。 3 合理 调 整工 作 面 推进 速 度 ， 工作 面 推进 至 在铁路 附近 时抓好 井下 正 规循 环作 业 ， 干 净连续 回 采 ， 使 地表均匀沉降 ， 尽量减小 每次采动对 铁路的动 态影响 ， 以便 及时维修 与正 常通车 。 4 加 宽 铁 路 路 基 并 砌 护 坡 ， 使 铁 路 整 体 抗 移 动 与变 形 能 力 大 大 增 强 ， 铁 路 部 门 现 场 住 人 ， 及 时 巡 视 与维修 。 5 采取起 道 、 顺 坡 、 拨 道 、 串道 等方 法 对铁 路 进 行 维 修 。 6 在 移 动 与 变 形 活 跃 期 经 过 下 沉 区 段 时 采 取 必 要 的 限 速行 驶 措 施 。 3 结 论 铁路下采煤前必须根 据符合本矿 实际情况 的岩 移参数进行 铁路 移动 与变 形预 计 ， 通 过采 前 预计可 以掌握铁路移动 与变 形 的 区段 和剧烈 状况 ， 这项工 作也是铁路 维修备料和预算 的依据 。工作 面开采期 间定期对铁路 进行 观测 ， 观测 结果 及 时通 知铁路 维 修部 门， 需 要指出的是 ， 对 移动 与变形 严重 的区段应 实施重点监测 ， 出现连续 3个 以上瞎 缝 的地 方必须 立 即予 以重 点维修 ， 防止事故发生 。 邢 台矿的经验表 明 ， 铁路下采 煤是可行 的 ， 通过 采取 必要的措 施 ， 可 以有 效保 障铁 路在 采 煤期 间安 全 使 用 。 作者简介 靳责卯 1 9 6 6一 ． 男 ， 河北 石 家庄 人 ， 河 北 金 牛 能 源 股份 有 限公 司邢 台矿 掘进 三 区工 程 师。 收 稿 日期 2 0 0 30 71 4；编 辑 刘 阐 词 河北煤炭 来稿简则 1 ． 是省级综合煤炭科技 、 经济 、 信息的技术性刊物。主要任务是宣传党和国家有关方针政策 。 及时报道煤炭系统 各专 业 的科研 成 果 、 生 产经 验 ， 为煤 炭 生产建 设 、 多 种经 营 、 科 研 和教学 服 务 。辟 有 问题 探讨 、 试验 研究 、 技术 经验 与技 术 应 用 、 经 营管理等栏 目。 立足本省， 面向全国， 注重论文的先进性、 实用性和效益性 。主要读者对象是煤炭行业广大职工、 科 技工 作 者和 院校 师 生 ， 对 冶金 矿 山 、 机 械 、 建 筑等 相关 专业 人 员亦有 参考 价 值 。 2 ． 来稿 要 求 和注 意 事项 1 来稿 一 般不 超 过 4 0 0 0字 含 图 、 表 。必须 包括 题 目、 作者 姓名 、 单位 、 邮编 、 中文摘 要 1 0 0字 左 右 、 关 键 词 3．8个 、 正 文 、 参 考 文献 。 2 来 稿 一律 用 B 5纸 打 印 ． 论 文题 目、 摘要 、 关键 词 应译 成英 语 ， 并 将论 文存 入磁 盘 ， 随 论 文用 信封 寄来 。 3 第 一 作者 应 注 明 出生 年份 、 性别 、 籍 贯 、 民族 及现从 事 的工 作 、 职务 职称 、 详 细地址 、 邮 编及联 系电话 。 4 同一 篇 论文 有第 二 筇三 作 者 的 ， 若 不 在 同一单 位 ． 请 注 明所在 单位 名称 、 邮编 及姓 名 的汉 语拼 音 。 5 文 中 图 、 表 应选 用最 必要 的 。插 图要 清 晰 ． 线条 均匀 ， 附有 图 、 表 名称 ， 应采 用三 线 表 ． 若 论 文 内 容 为“ 基 金 项 目” ． 请 注 明 项 目编 号 。 6 “ 参考 文 献 ” 应 选 主要 的 、 近 期 的列入 ， 按文 中出现 的先 后 次序 编排 。 维普资讯