賈忠國(guó) 王保安 魏輝

摘要：針對(duì)機(jī)械化開(kāi)采地表移動(dòng)變形劇烈的特點(diǎn)，依據(jù)工作面開(kāi)采對(duì)鐵路下沉的影響，分析制定了采動(dòng)過(guò)程中地面鐵路維修的各種技術(shù)措施，采用了快速觀測(cè)鐵路變形的測(cè)量方法，求得了鐵路下沉值；為鐵路下安全開(kāi)采提供可靠的技術(shù)參數(shù)，保證礦區(qū)鐵路的安全暢通。

關(guān)鍵詞：三下采煤 地表移動(dòng) 影響與分析

1 概述

1.1 礦田概況 南屯井田含煤地層主要有二疊系下山西組和石炭系上統(tǒng)太原組、中統(tǒng)本溪組組成。共含有可采與局部可采煤層7層，平均煤層總厚為12.53m；其中主采煤層3上、3下、主采煤層，厚度大且穩(wěn)定，適合于綜放開(kāi)采。

1.2 地面鐵路情況簡(jiǎn)介 礦區(qū)鐵路專用線分為I、II號(hào)線、都在73下21工作面上方通過(guò)。除鐵路線路外，在73下21工作面上方及附近還有二組鐵路道岔，將可能受到其采動(dòng)影響。附近有大東章車站機(jī)車維修區(qū)及其附屬建筑物，區(qū)內(nèi)有水塔和多幢樓房，其中3層樓部分建筑面積約為2000m2，兩層樓部分建筑面積約為600m2，平房部分建筑面積約為740m2。在廠區(qū)建筑物東側(cè)和礦區(qū)鐵路大興線之間為機(jī)車維修區(qū)。

2 礦區(qū)鐵路的保護(hù)與建筑物的保護(hù)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

2.1 礦區(qū)鐵路的保護(hù)與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《鐵路工務(wù)規(guī)則》：曲線段線路雙軌超高度的最大限度不得超過(guò)150mm，單線上、下行列車速度相差懸殊時(shí)不得超過(guò)125mm；兩軌面的實(shí)際超高度與設(shè)計(jì)超高度相比較，其差值不得超過(guò)±4mm。據(jù)此，可以反算出垂直于線路方向的允許地表傾斜變形值應(yīng)小于2.8mm/m。

根據(jù)《鐵路工務(wù)規(guī)則》規(guī)定，線路上大軌縫（超過(guò)下列標(biāo)準(zhǔn)的軌縫為大軌縫：對(duì)12.5m鋼軌，夏季為8mm，冬季為16mm；對(duì)25m鋼軌，夏季為12mm，冬季為17mm）不得超過(guò)5%。在鋼軌未達(dá)到最高軌溫情況下，不容許有連續(xù)三個(gè)以上的瞎縫。

2.2 建筑物的保護(hù)與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)由于開(kāi)采沉陷形成的地表變形達(dá)到一定程度后，就會(huì)使建筑物受到破壞，地表變形值的大小和建（構(gòu)）筑物本身抵抗采動(dòng)變形的能力強(qiáng)弱決定了建（構(gòu)）筑物受開(kāi)采影響的損壞程度。2000年5月國(guó)家煤炭工業(yè)局曾經(jīng)頒布過(guò)相關(guān)規(guī)程，指出了長(zhǎng)度或變形縫區(qū)段內(nèi)長(zhǎng)度小于20米的磚混結(jié)構(gòu)建筑物的損壞等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。

3 開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)及其對(duì)鐵路和道岔的影響分析

3.1 開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)模型和預(yù)計(jì)參數(shù) 本次地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)采用概率積分法模型，根據(jù)概率積分法的基本原理，綜合分析73下21工作面重復(fù)采動(dòng)開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)的下沉值，預(yù)計(jì)參數(shù)下沉系數(shù)0.78；水平移動(dòng)系數(shù)0.30；主要影響角正切2.1；主要影響傳播角90°-0.45α；拐點(diǎn)偏距0.075H。

3.2 73下21工作面開(kāi)采對(duì)鐵路線路和道岔的影響預(yù)計(jì)與分析 根據(jù)選定的預(yù)計(jì)參數(shù)，73下21工作面開(kāi)采后，1號(hào)線路的最大下沉值為272mm，而2號(hào)線路的這項(xiàng)數(shù)據(jù)是1500mm；1號(hào)線路的最大縱向、橫向水平移動(dòng)值分別為346mm和23mm，而2號(hào)線路的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別是617mm和196mm；1號(hào)線路的最大縱向、橫向水平變形值分別是4.36mm/m和-0.23mm/m，而2號(hào)線路的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別是8.97mm/m和-1.15mm/m；1號(hào)線路的最大縱向、橫向傾斜變形值分別是4.92mm/m和0.27mm/m，而2號(hào)線路的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別是8.64mm/m和2.13mm/m；1號(hào)線路的最大縱向、橫向曲率變形值分別為0.062mm/m2和-0.003mm/m2，而2號(hào)線路的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別是-0.128mm/m2和-0.015mm/m2。因此必須對(duì)1、2號(hào)線路及1、2號(hào)道岔組及時(shí)采取維修措施以保證其安全運(yùn)行。

73下21工作面計(jì)劃自東向西推進(jìn)。當(dāng)工作面自開(kāi)切眼推進(jìn)68m后，地表將開(kāi)始產(chǎn)生輕微的下沉；此后地表沉陷將開(kāi)始波及到鐵路，鐵路下沉量逐漸增加，下沉速度也將逐漸增加；當(dāng)工作面推過(guò)鐵路125m后，鐵路下沉速度達(dá)到最大值70mm/d；隨后鐵路下沉速度將逐漸降低，直至停止下沉；預(yù)計(jì)73下21工作面開(kāi)采影響鐵路時(shí)間約為330天左右。在采動(dòng)影響過(guò)程中，預(yù)計(jì)鐵路移動(dòng)變形過(guò)程總體上是平穩(wěn)、緩慢變化的，不會(huì)出現(xiàn)突然性的劇烈變形，鐵路路基也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫破壞。

4 鐵路下采煤的維護(hù)和治理措施

4.1 下沉區(qū)鐵路路基治理措施 在路基下沉之前，應(yīng)該先進(jìn)行預(yù)先加高加寬。同時(shí)保證預(yù)加高的高度與原路基高度一致，且不超過(guò)原道床高度。在開(kāi)采下沉過(guò)程中，在采前預(yù)加高加寬的基礎(chǔ)上，按照路基施工規(guī)范要求，分層壓實(shí)厚度及已下沉量，隨路基下沉隨時(shí)加高加寬路基，并在原預(yù)設(shè)的排水盲溝的基礎(chǔ)上進(jìn)行加高。

在沉陷進(jìn)入穩(wěn)沉期后，必須按照原設(shè)計(jì)的鐵路線路的平面、縱斷面對(duì)路基的要求高度和寬度，進(jìn)行徹底整治。

4.2 鐵路軌道變形控制和維修技術(shù)措施 對(duì)鐵路軌道變形有較大影響的主要是下沉、沿線路方向水平移動(dòng)以及垂直線路方向的水平移動(dòng)三種。

對(duì)于第一個(gè)因素對(duì)鐵路的影響可以采用起道順坡和預(yù)起道兩種技術(shù)措施對(duì)其進(jìn)行消除；對(duì)于第二個(gè)因素對(duì)鐵路的影響可以采用開(kāi)采前軌縫調(diào)整和開(kāi)采過(guò)程中及時(shí)調(diào)整軌縫相接合的技術(shù)手段進(jìn)行控制；對(duì)于第三個(gè)因素對(duì)鐵路的影響可以采用撥道和改道的技術(shù)措施進(jìn)行消除。

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作者簡(jiǎn)介：

賈忠國(guó)（1961-），男，山東鄒城人，高級(jí)技師，從事礦山測(cè)量工作。