李一矿铁路下采煤.pdf

莽朦， 锨 下 1 9 9 2 年5 月 矿山测量 第 2 期 辛 ， 8 李 一 矿 铁 路 下 采 煤 淮 南 矿 务 局 酆 世 成 张 萃7 ≯ ， 夕 ‘ - 。 一 ’‘ 一 1前言 李一矿是 1 9 5 7 年投 产的老矿 ，现生 产 能力1 1 0 t 。1 9 5 7 年 开始 开采水张 线望 李 段铁路煤柱 ，至夸 已持续安垒 采 出 煤 炭 4 4 8 ． 2 6 万t ，并 实现 了安 全行 车。 水张铁路望李段留设煤 柱 1 9 7 2年_统 计 ，一6 6 0 m水平以上可采煤量1 1 4 6 ． 8 万t ， 占矿 井可采 煤储量的4 O ％。1 9 7 3 年报两部 原交 通部 及燃 化部 批准， 试采 一l 1 ～ 一 1 9 2 m水平C 3 槽煤层。 1 9 7 4 年上海铁 路 局与淮南矿 务局双 方签 定协议 ，并成立 试 采 路、矿联合办 公室。在路、矿 双方密切 协作下 ，工作面 以均 衡协橱开采，地面线 路加强养护 维修 ，到 1 9 8 9 年开采水平 已延 涤 至 一5 4 4 m，1 9 9 0 年 初 路 基 最 大 下 沉 1 0 2 8 2 mm，路基在6 ． 5 m的基 础上 帮 填 加 固后 已高达1 5 ． 8 m。 24 李一矿铁路下采煤积累了大量科学技 ． 术数据以及线路 维修 和安全措施经验 ，取 得 了较 好的社会经 济效 益。 2概况 2 ． 1 线路 状况 水张支线系 国家Ⅲ级线路 ，望李段穿 越 李一矿东部采区 图 1 。线路除有 9 O m 的路堑外，其余为路堤。有双挟涵一座， 单孔桥一 座。线路限制坡度为4 ‰ 昼夜通 过货 车2 l 对，客车5 对。 2 ． 2地质采矿 条件 铁 路下可采煤层 1 5 层，总 厚3 2 m。地 层岩性以页岩 、 砂质页岩 及砂 岩组成。 地质 构造 较复杂，有褶 曲、 断层 。线路以东为 ’ 急 顿斜倒转 ，倾 角在6 0 。 ～8 5 之间，线路 以西堰角在4 5 。 ～7 o 。 之间， 深部倾角在2 0 。 以下 ， 图 l 李一矿铁 路下采煤 井上 下关 系图 维普资讯 ● 急倾斜煤层采煤方法为水平分层与掩 护 支架 ，倾 斜媒 盛为倾斜分层 及单 一 民壁 采煤。 2 ． 5 并下回采情 况 1 9 7 5 年试 采 一l 1 2 ～ 一1 9 2 m水 平 C 3 槽急倾斜煤层 煤厚6 m 。1 9 7 6 年采完线路 两侧煤柱及一 1 4 2 - 1 9 2 m水平铁路 正下方 7 0 m煤柱 后， 报省 煤炭厅及上海铁路局批 准 开采 - 1 1 2 一 1 9 2 m水平 B 组 煤及 一1 9 2 m 水平以下堞层．并满 足规 定 的 要 求 ，即 年采出量不超过4 O 万t ， 下沉量小于1 m， 最 大下沉速塞不超过8 mml d 。目前已采至 一 5 4 4 m水平C1 8 C1 5 煤层。 5 开采技术措施 5 ． 1 开采浅部煤层时工作面沿走向推进。 要控制开采强度以 防止 地表 突然 下沉 。 5 ． 2 多水平、多煤层 厚薄搭配 均 衡 协调 开果，生 产承平一般 2～ 8个 ，既可 提高煤柱 开采强度 ，又能使路基保 持整体 缓慢 下沉。 一 5 ． 5 同一水平工作面尽量安排 在线 路 两 侧 ，并对 称相 向回采， 减小线路横 向水 平移 动，有利于线路养护维修。 4几项 试验 研究工作 4 ． 1 试采 一l 1 2 ～ 一1 9 2 m水平C 8 槽急 1 I 翼 斜 煤层， 以防止开采时路基发生 突然塌 陷 问题为研究重点。 观测项 目有 。①用深 部钻 孔探测采空 医上方抽冒高度及岩层内部移动规律，③ 顶底板岩层及煤层现场力学性质试验，⑧ 地表、路基、轨道移 动规律观测 。 试采研 究课题在煤科总 院唐 山分院矿 山测 量研 究所的指导下及蚌埠铁路分局 的 密 切协作 下，干1 9 7 7 年1 O 月 共同完 成 了试 采 任务。 4 ． 2 煤矸石高路基边坡稳定性研究 随着煤柱 的开采，路基不 断下沉。到 1 9 8 3 年用煤矸石加宽、填高的路基高度已 达到1 2 m 图’ 2。为．探索煤矸石高路 基 动态 边坡稳定性 及合 理的设计 断面，在武 汉 岩土力学研究 所及台肥煤研 所 的饰助下 做 了以下研 究试验工作。 、 ⋯i ⋯T 兰 竺 羹 五 ⋯ ≤ it ～ 罂 杂 图 2路基结构横 断面圈 ①路基 动载测定分析用双 膜土、 双 膜碎石压 力盒及钨弦压 力盒测 定列 车动 力作用在路堤 内最大应 力为 1 ． 2 N 1 ． 8 P a ， 作用 点在枕木 与钢 轨的正交处 。传递深度 为2 ． 5 m，沿 路肩最远距离为 1 ． 2 m 1 ] 自 行 消失。 ②煤矸石路基 自燃 性 及路基内部积 水状 况的测定 ，经 实测 表明 ，路 基矸 石无 含硫 成分 ，没 有 自燃性 ，且透 水性强 ，渗 透 系数K7 ． 3 11 0 一c m／ s 。 ③对路 基的煤矸石 、 道碴 黄 粘土三 种材料进 行三轴试验，测定 煤矸 石堆体容 重 Y1 ． 9 7 t ／ m。 ，甲3 3 。 ，C1 ． 8 t ／ m。 。 黄 粘 土 容 重 T2 ． 1 4 t ／ m。 ，巾1 6． 7 。 ， C3 ． 1 O t ／ m。 。 边坡稳 定性 用圆弧滑动面与 折线滑动 面计算表明 现有的边坡1 t 1 。 2 7 和最终高 度路基边 坡1；1 ． 7 5 ， 稳定性都 能满 足铁路 技术规程 的要 求。 4 ． 5 铁路煤矸石 高路 堤下采煤 的合 理 开 采 强度与安垒行 车速度 的研究 ‘ 在上 海铁道学院 与蚌埠铁 路分局协助 下，研究 工作还在进行 中。 研究 目标为 进 一 步完 善铁 路下采煤技术，扩大 煤桂 开采 强度及适当提高行车速度”。主要内容有 ①在特定下沉速度 2 4 m m／ d 和 行 车速 度 平均3 0 4 0 k m／ h ， 最 高 4 7 ～ 5 0 k m／ h条件下 ，对 线路的脱轨系数、车 体运行横向加速度、道床横向阻力等进行 25 维普资讯 ● 溯定。根据线路变形资料和线路维修资料 确 定合 理的行 车速度、路基允许最夫 F沉 速度 及线路 最佳养护 方法。 ②确定 煤矸 石路 堤最终 高度、 断面 形 式与尺寸。 5 路 基监测系统 5 ． 1 路基监测工作 路基与线路进行定 期监测工作 ，躲 测 系统框图甜图 8 。 图 3监铡系统框图 5 1 ． 1 定 期观测 路基下沉可掌握下 沉 速 度，监 督工作 面进 度，用以指导协调 均衡 开采， 保持路基缓慢下沉。 共观测了4 2 6 次。 5 1 ． 2 抬道轨面高程， 测 量 当 抬 遘 量 1 0 0 mm以上 的每 月进行 1 ～ 2 次， 共1 6 9 次。 5 ． 1 ． 5 弯道正矢测量是调整 和维修 线 路 曲线 的依据，每 月进行 一次 。 5 ． 1 ． 4 线路缎 断面测量是检 验线 路 坡 度 和计算路基工程量的基础资料，每年进行 2 次 。 5 ． 1 ． 5 路 基横 断面 测量是掌握路 基 加 固 ’ 施工状况与计算路基工程量的依据’每年 进行一次。 ● 5 ． 1 ． B 路基观测站垒面观测每半年 进 行 一 次， 共进 行 了3 4 次。 5 ． 1 ． 7 为解 决测点加高频I 曩的困难 ， 路 基观测点设在与线路平行的动力线水泥杆 上，点闻距3 0 3 5 m，共5 6 个测点 其 中 地面 点2 1 个 ，用 “ 红 外测距坐标法 ”进 行 观测。沿路基 附设一 条5 级红外控制导 线，先后用威尔特D i 3 s 、Di 6 ．Di 2 0 及最 近两年用TI O 0 0 电子速 测影 【 观测。控 制 点 高程用三 等几何水准 观蔼 l I 。 5 ． 2路基移动与变形特{ j E 5 ． 2 ． 1 路基下沉分布规 律 路基煤柱采后2 O 多天地表 开 始 下 沉 表1 。1 9 7 7 年8 月试 采结 束时 ，最大下沉 表1 路基下沉表 2 6 洼白1 9 8 7 年超l大下沉点运惭向北移动． J 1 9 9 0 年已由电I ．t 号咎至电l 3 号舅点 维普资讯 ● 仅7 5 3 m m，路基影响范围已达1 2 0 0 m。 对 开采强度 加阻 适当限制，1 9 8 2 年最大一 F 沉 速度 6 mm／ d ，1 9 8 3 年为5 ． 8 mm／ d ，均未超 过路 、矿 两方协 议规定 的8 mm／ d 限值。 井下 由于多煤层、 多水平的重 复采 动 ， 在一 定澡度后，随着开采深度 的增加下沉 量 变化不大，而下沉速 度逐渐喊小。路基 整个移动过程呈现大范围整体缓慢下沉， 如 图4 所示。 5 ． 2 ． 2 路基 纵向水平移动 路基纵 向水平移动引 起轨缝 变化，压 缩 区轨 缝喊 小，拉伸区轨缝增大。从 图 5 可 看 出，最大 纵向移 动累计5 0 9 6 mm。 压缩 变形 见表2 图 4 煤层剖面 与下沉 曲线 图 5 路基纵 向移动 曲线陶 5 ． 2 ． 5路基 横向水平移 动 垂直线 路水平移动将改 变线路方 向。 从路基横 向移 动曲线可看 出 图 6 ，最 大 累计 移动量为 1 7 0 4 mm。 横 向移动范 围是 连 续渐 变 的。 8 路基维护 采 动影 响的路基帮 填方式 ， 在 采 完 一 6 0 0 m水平以上 煤层 后 ， 预 计 下 沉 为 1 2 5 0 0 mm，一次性进行 加宽，逐年填 高。 两侧设二 台护坡 图2 ，二 台与轨面相差 6 m，以 线路 为 中心对称充 填。现有路基最 大 高度 为1 2 ． 7 5 m，顶宽1 5 m，底宽8 0 m 。 施工 期间路基边坡1；1 ． 2 7 ， 路 基填料为煤 矸石，使用电机车及自卸汽车运输，堆土 机碾压 ，以 达到 一定 的密 实度 。 2 7 维普资讯 表2 路基压缩变形 图 6 路基横 向移动 曲线图 经多年大雨冲刷 考验和煤矸石取样试 验证明，煤矸石傲路基填料是可行的，能 满 足路基强 度与稳定性要求。 线路 的两 座桥 涵进行多 次接长 和加固 维修 ，每年讯期前对 双拱 涵内及下 游排水 渠道进行清淤 、拓 宽，做到水流畅通。 7 线路养护 为加强 线路养护 管理工作 ，试采以 来 制定 了管理措施及施工 方珐。 7 ． 1 加强线路 日夜检查，将线 路病 害 列 为 I级超 限、 Ⅱ级超限和Ⅲ级超限 ，把 维 修工 作重点放在先严重后一般。 7 ． 2 采 用封锁施工办法 ，养护工 作 中 做 强记 名修 ， 当 日消灭、 当 日回检不留后 患。 7 ． 5对线 路下沉 、坡 度、三 角坑 ， 低 接 头等病害可用抬遭诮除。抬道 量 控 制 在 2 0 0 ram以下 ， 超平起道在7 0 tur n 以下 ， 抬、 起 道后必须整好 防爬 设施 ，保持道床饱 满。 7 ． 4 对线路横向移动采取拨道、顺 撬 、 改道、弯轨菩相结合，每月拨道1 至 2 旋， 最大拨 遣量2 0 0 ram。 保 持道床饱满。 7 ． 5 对线路纵 向移动，加强锁定、 打 紧 28 扣 件。 冬季易出现轨缝过大、扣件拉紧、螺 丝拉 断、轨 道夹板折 断等现象 ，夏 季易出 现瞎 缝。 因此 ， 每年进入 冬季前 必须做 好防 断工作准备 ， 放松 扣件， 收缩钢轨 ，调 整轨 缝 ，换长轨 ， 消灭大轨缝 ， 每年 8月份做好 防涨工作，松开螺 检， 伸长轨缝 ， 换短轨 。 8 行 车速 度 为确 保列 车安垒运行 ，根 据两局怫议 规定， “ 在开采影 响的区段，列车运行时 实行限速，试采 期运行速 度为1 5 k m／ h， 扩 大开 采后为2 5 k m／ h 。” 铁 路煤柱开采延长 了矿井服 务年限。 近十 年来， 铁 路煤柱 回采煤量一 直在4 0 万t 左右 ，矿井生 产能力 保 持在百 万吨 以上。 而燥柱开采影响线路1 ， 7 k in，路基最大 下 沉累计 1 0 2 8 2 mm，路基加 固，帮填煤矸石 5 1 ． 1 71 0 ‘ m ，道床 补充石碴 5 ． 8 9 1 0 ‘ m ， 更换 枕术4 0 5 2 根。这些 年 来 ， 由 于 路， 矿职工 的密切协作 ， 实现安全行车5 9 2 2 天，取得了较好的社会经济效益。 ● 维普资讯