某铁路铁矿区路基稳定性评价[权威资料]

某铁路铁矿区路基稳定性评价 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 摘要：随着经济发展，铁路工程项目的大量兴建，临近或穿越了矿区，采空区不良地质问题对工程影响极大，有必要进行专门采空区勘察和研究。查明铁路沿线采空区的分布，评价其稳定性，对铁路工程定线是十分重要的。针对某铁路改造工程临近铁矿采空区的实际情况，对沿线铁矿采空区进行了工程勘察，评价了其对铁路的安全的影响，提出了选线意见。 关键词：铁矿采空区地面塌陷 稳定性分析 TF55 A 1 概况 某铁路 K69-K74 段地貌属低山丘陵区，线路走行在山前缓坡及丘间平地上，冲沟发育。沿线铁矿分布较多，铁矿开采已经造成局部地面开裂和塌陷，对铁路工程产生了安全隐患，为了确保既有铁路及新建二线的安全，有必要对沿线采空区进行勘察，进而对铁路路基的稳定性进行评价，提出合理的处理措施及选线意见。 图 1 铁路及矿区分布示意图 2 地质构造 本段所经地区为太行山隆起带。构造主要发生于燕山时期。受南北构造和新华夏构造体系的复合作用，构造类型和形式复杂多样，大 多构造形迹均呈 SW走向或 NNE 走向。构造类型以断裂构造为主，褶皱次之。 3 地层岩性 沿线地层主要有新生界第四系全新统（ Q4）坡洪积层；上更新统（ Q3）碎石类土及新黄土；中更新统（ Q2）老黄土夹红棕色古土壤层；中生界燕山期（ 53 ）侵入岩，主要为闪长岩、闪长玢岩；奥陶系中统（ O2）石灰岩、泥灰岩等。 4 成矿特点 本区铁矿矿床主要分布在太行山断裂束与华北拗陷区的过渡地带。在燕山旋 期间有火成岩侵入奥陶系石灰岩中，形成了大大小小的闪长岩侵入体。侵入形成的矽卡岩型磁铁矿分 布在各个侵入体与石灰岩的接触带之中，属接触型磁铁矿床。矿体的空间展布极不规则，形态多变，厚度变化大。矿体埋深一般小于 300m。本段铁路沿线铁矿体在平面上大致呈带状分布，走向北偏西 35 左右，矿带宽几厘米到几十米，局部间断。深度上呈岩墙状，倾角 70 75 ，埋深200m 以内。 5 采空区勘察 采空区是地下固体矿床开采后形成的空间。出现采空后，上覆围岩失去支撑，平衡条件被破坏，产生移动变形，直至破坏塌落，发展到地面造成地表下沉、凹陷。本工程为增建二线工程，线路基本并行于既有铁路，工作的重点是 查明铁矿采空区及其对铁路的安全影响范围，指导二线选线，采空区勘查主要采用了地质调查、工程物探及地质钻探验证等。 5.1 地质调查 经过实地调查，沿线铁矿采矿方法一般为矿房采矿法，集中开采有矿地带，形成采空区，无矿的地方仅分布巷道。开采自上而下分层放炮冒落，顶板自然垮落，回采率约90%，开采空洞高度约 10 30m。 沿线铁矿开采时间长，无规划，甚至互相越界开采，造成矿体聚集带采空程度高。巷道宽度一般 2.0 2.5m，开采深度一般 180 200m， 1 2 层开采，采空埋深一般 150200m，矿体厚度约 10 40m。 地表可见较多裂缝及陷坑痕迹。陷坑一般深 20多米，直径 20 60m,陷坑及裂缝走向与矿体走向相近。 本段线路以小角度穿越铁矿带，铁矿矿界距离铁路的最近距离 90 125m。根据调查，各矿开采未穿越铁路。 5.2 工程物探 在充分分析既有资料的基础上，结合沿线调查访问及地方铁矿开采的实际情况，分阶段进行了物探工作。采用了高密度地震，重磁力探测物探技术对本区铁矿采空区范围进行了较为详细的探测、分析，划分出了沿线铁矿采空区的范围。 5.2.1 高密度地震法 地震勘探是利用地层和岩石的弹性差异来探测地质构造、寻找有用矿产资源的重要地球物理勘测方法，在采空区探测中得到广泛的应用。 初测阶段采用了高密度地震对沿线附近进行了探测，测试结果显示 K69 950 K70 150 右侧发现采空异常，距铁路最近距离 50m，开采方向远离铁路。 K71 600 K72 000左侧发现采空异常，距铁路约 167 235m，距离铁路较远。K73+700 K74+400 左侧发现采空异常，距铁路约 10 75m。与铁路关系见下图所示。 图 5.1 初测 K69+500 K70+700 采空边界、塌陷边界与线路关系图 图 5.2 初测 K71 600 K72 000 采空边界、塌陷边界与线路关系图 图 5.3 初测 K73+400 K74+800 采空区与线路关系图 根据高密度地震物探结果显示， K71 600 K72 000段采空异常范围离铁路很远，另 2 段采空区异常范围离铁路很近，且铁路已经在塌陷安全影响范围内。 5.2.2 重、磁力探测： 重力勘探方法是利用地下地质体质量亏损或盈余 ,在地表观测他们引起的重力异常，从而确定地下 地质体的分布、大小、边界等，可以在面积上控制采空区范围。磁力勘探，各种岩石和矿物的磁性是不同的，测定地面上各部位的磁力强弱用以研究地下岩石矿物的分布和地质构造。 定测阶段采用了重、磁力物探测试对上阶段的测试成果进行了验证修正，结果显示采空范围大部分以孤岛式分布，个体数目多、面积大小不一，距铁路较近的采空范围磁力检测显示为高磁异常的边缘地带，远离铁路的为正在开采的区域，局部有巷道连通。 K69+500 K70+700 段采空范围距铁路最近距离 110m， K71 300 K73 400 段采空范围距铁路最近距 离为 155m， K73+400 K74+800 段采空范围距铁路最近距离 135m。具体分布见下图。 图 5.4 定测 K69+500 K70+700 段采空范围与线路关系图 图 5.5 定测 K71 300 K73 400 段采空范围与线路关系图 图 5.6 定测 K73+400 K74+800 段采空范围与线路关系图 5.3 地质钻探 根据物探结果分阶段对部分采空异常区域进行了钻探验证。初测阶段根据高密度地震测试成果，在 K71+727.9 左侧 204.5m、 K71+989.6 左侧 244.8m、 K73+667.8 左侧 210.5m及 K73+980.5 左侧 191m 处物探异常范围布置钻孔，钻孔深度分别为 232m、 265m、 160m 及 271m，孔深已经超过了开采矿井的深度，揭示的地层主要为第四系地层及奥陶系石灰岩、泥灰岩，发育有溶洞，孔深 232m 及 160m 者已经穿透灰岩进入闪长岩，未发现铁矿及采空迹象。定测阶段根据重、磁力探测成果，在 K70+260 右 125m 处布置钻孔 1 个，孔深 209m，达到开采深度以下，岩性主要为第四系地层及奥陶系石灰岩、泥灰岩，孔深 197m 见闪长岩，未发现铁矿及采矿痕迹。在K71+710 左 165m 处布置钻孔 1 个，钻孔深度达到 308m，岩性主要为第四系地层及奥陶系石灰岩，发育全充填溶洞，未发现铁矿及采空迹象。 5.4 采空区稳定性分析 参照铁路工程地质勘察规范关于煤矿小窑采空区行业界定标准，结合本区铁矿矿体分布、开采情况及物探揭示场区采空区孤岛式分布的特点，可定为小型采空区。对小型采空一般不需考虑采空移动盆地，其地表变形多为地表塌陷和开裂。从实际的地面变形现状来看，与此相符，未形成移动盆地。 地下矿层大面积采空后，矿层上部岩体平衡条件被破坏，岩体随 之变形，自下而上逐渐发展成漏斗状沉落。采空区的冒落带（崩落带 ）厚度可以按照下列公式计算： h=m/(k-1)cos 式中， k=1.3； m 矿层的真厚度（ m）； 矿层倾角（ ） 本区铁矿一般开采 1 2 层，采掘矿层的总厚度可达20 40m，按最大的采空净空及水平矿层计算，铁矿区冒落带厚度可达 133m，经验估算值 120 160m，基本贯穿上覆岩层，其上第四系地层均为裂隙变形带，场区存在安全隐患，随着采矿的继续进行，采空范围扩大，将发生地面塌陷。 6 路基稳定性分析 对于本段采空区路基稳定性评价可以采用计算铁路保护矿柱的方法，计算保护矿柱的宽度，对保护矿柱范围的采空区进行分析，远离铁路的不用考虑。 6.1 保护矿柱宽度的确定 参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程关于保护煤柱留设宽度的计算方法进行矿柱宽度的计算。由铁路等级确定维护带宽度为 20m。采空区深度按最大开采深度进行计算。根据钻探资料划分岩层及第四系地层厚度。按当地经验，铁矿区岩层岩移塌陷角一般 6070 ，场区围岩多为奥陶系的石灰岩，属于中等稳固岩石，塌陷角可 选用 7075 ，第四系地层塌陷角采用 45 ，以下对岩层塌陷角分别选用 60 、 65 、 70 、 75 进行对比计算，单侧保护矿柱的宽度结果如下： 表 1 单侧保护矿柱的宽度（ m） 6.2 安全稳定性评价 根据表 1 保护矿柱的计算结果，对比物探划分的采空区异常范围， K71+300-K73+400 段及 K73+400-K74+800 段已经位于采空区安全影响范围之外，铁路路基是安全的； K69+500 K70+700 段按 60 65 塌陷角既有铁路已经位于采空区的塌陷影响范围边缘，考虑到近铁路 的采空范围为孤岛式分布，且覆盖岩层相对稳固，不会产生大面积的地面塌陷，钻探揭示的实际采空范围比物探预测的范围要小，铁路路基是安全的。 K70+700 K71+300 段沿线无铁矿及采空。 据铁路部门对既有线监测，目前既有线运营正常，未发生路基下沉等病害。 7 结论 (1)本段铁路路基是稳定安全的，增建二线应选在远离采空区侧，不必对采空区进行处理，但应加强铁路及附近地面的监测措施，并限制铁矿向铁路方向的开采。 (2)物理探测方法本身具有多解性的缺陷，分辨上也可受非人为洞穴如 岩溶影响，本区在划分铁矿采空区上范围是偏大的，对工程来说是偏于安全的。 (3)对小型铁矿采空区，采用多种勘察方法相互验证，对提高采空区探测的准确性是必要的。物探方法对井下测量不现实的小型采空区勘察有极强的指导作用。 参考文献： 1 铁道第一勘察设计院铁路工程地质手册北京：中国铁道出版社 1999 2 TB10012-2007铁路工程地质勘察规范 3 TB10027-2001铁路工程不良地质勘察规程 4 国家煤炭工业局 . 建筑 物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 . 北京：煤炭工业出版社。 2000 文档资料：某铁路铁矿区路基稳定性评价 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :论园林工程施工技术现状及优化措施 论建筑装饰装修工程施工质量控制与管理 论我国市政工程管理的问题及解决措施 论建设工程施工中的质量管理与控制 论地质矿产勘查找矿的方法 浅论建设工程的投标技巧与策略 论建筑工程冬季施工技术 民用住宅建筑设计中一些常见问题的分析 某特大桥单 T刚构悬臂浇筑挂 篮施工质量安全控制 火电厂大气污染排放现状及烟气脱硫脱