铁路下开采.doc

毕节学院课程考试试卷纸浅谈铁路下采煤 (毕节学院（贵州）资源与安全工程学院，551700)摘要：随着煤炭工业的发展，煤炭需求量大幅度增加，煤炭资源量的减少，铁路下采煤日益得到人们的关注。为了最大限度地减少煤炭资源的损失，提高矿产资源回收率，对铁路下压煤工作面进行安全回采。选取可行的、合理的设计方案，采取相关的合理的治理措施，尽可能地安全回采煤炭，同时保证地面铁路的正常运行。关键词：铁路下采煤；技术措施；地表移动变形中图分类号：TM952.52 文献标识码：B 文章编号：0253-2338 （2013）11- 0052-08Introduction to mining under railwaySong ZeweiAbstract: with the development of the coal industry, the coal demand increase, reduce coal resources, coal mining under railway is becoming more and more get the attention of people. In order to minimize the loss of coal resources, improve the mineral resource recovery, for safety mining railway on the working face. Select feasible and reasonable design scheme of relevant reasonable management measures, as far as possible safety mining of coal, guaranteeing the normal operation of the railway on the ground at the same time.Key words: mining under railway; Technical measures; Surface movement deformation前言 煤炭工业是关系国家经济命脉的重要基础产业，支撑着国民经济持续快速健康发展：2010年，在我国一次能源生产和消费结构中，煤炭的比重分别达到77.4%和68.6%，煤炭在相当长时期内仍将是我国的主体能源。随着煤炭资源的减少，开始开采那些开采难度大的煤层。在特殊或困难条件下，或采用特殊开采工艺方式等开采煤炭的方法。铁路下开采就是其中的佼佼者，对我国的煤炭工业的发展具有重要意义。概述铁路下开采系指铁路干线与支线下所压煤层的开采，矿区专用线下开采已不存在问题，故不包括在内。过去对铁路的保护也是采用留设矿柱的方法，目前对铁路矿柱的开采已取得了足够的经验。如波兰在卡托维茨通往沃波雷省的干线和具托姆车站下进行了开采、采厚达20m，车站普遍下沉了3m，最多达3.7m；前苏联的顿巴斯煤团内就有5条铁路，压煤达368亿t，从l9611964年间已采铁路煤柱1320万t；德国的鲁尔煤田有一半以上的铁路线受开采影响，鲁尔煤田在铁路下开采已有几十年的历史；印度苏丹迪矿用水砂充填方法于1971一l975午12月首次升采ADRAGOMOH铁路干线煤柱，煤厚为7.5m；日本于19661967年在北海道地区清水泽煤矿的铁路干线和铁路桥下采煤，煤厚2.4m、采后地表最大下沉速度达8mm月用限速方法获得成功。我国矿区专用线下开采，在技术上已完全过关，所以铁路下开采不包括专用线下开采；支线下开采效果良好，如焦李、三万、薛枣、娄邓等；干线下开采的不多。在鸡西麻山、滴道两矿的林口密山干线下开采获得成功、本溪局在沈阳丹东的干线下试采。还有枣庄局在邹坞车站下，阜新局在露天剥离站下。开滦及平顶山、涟邵在铁路桥下，南桐局在二万线的板塘隧道下开采都取得成功。铁路是特殊的建筑物，线路延伸范围广，条件比较简单，引起的变形也容易消除。在保证铁路列车和线路安全运行的条件下开采煤炭，据统计我国铁路下压煤多达19亿吨。以京山线路为例子，京山线地面宽12m，保护宽度为20m，井下煤柱宽800900m。我国铁路下采煤的大部分属于线路下采煤。铁路下采煤的依据和特点开采影响下，地表移动盆地范围内的铁路线路和路基都将产生移动和变形，这种移动和变形分两种：1、 连续型地表移动 路基的移动和变形与地表一致 2、 非连续型地表移动 地表急剧下沉、开裂，甚至突然塌陷 采高和采厚之比达到一定比值后，地表移动和变形是连续型的，在一定的下沉速度下，可以通过及时维修来保证行车安全。 李一矿石1957年投产的老矿，现生产能力为110万t。1957年开始开采张线望李段铁路煤柱，至今已连续安全采出煤炭448.26万t，并实现安全行车。1975年试采_112_192m水平C13急倾斜煤层（煤厚6m）,1976年采完线路两侧煤柱及-142192m水平铁路正下方70m煤柱后，根据省煤炭厅和上海铁路局批准开采其他煤层，并满足规定的要求，即“年采出率不超过40万t，下沉量小于1m，最大下沉速度不超过8mmd”。 下表为其路基下沉分布规律铁路的结构和使用要求特殊，在其下方采煤与在一般建筑物下采煤相比，有其自身的特点：(1)我国大多数矿区的煤炭主要是依靠铁路运输，它担负着繁重的运营任务，必须保证列车安全运行。这就对铁路的运输安全比对一般建筑物的安全使用提出了更高的要求。(2)铁路线路是在承受着列车的动载荷作用下工作的，由于列车的重量大、速度快，因而线路的受力状态非常复杂。此外，线路暴露在大气中，不断受到温度和光照等自然条件的影响，再加上铁路下采煤的影响，其移动和变形情况就更为复杂(3)铁路是一种延伸性的建筑物，各部分之间的关系密切。如果某一区段发生故障，将影响到全线的正常运行。因此在处理某个区段的线路时，必须考虑到该区段与相邻区段之间在平面和纵断面之间的衔接问题。(4)只要线路不发生突然的下沉，即线路的移动和变形在时间上和空间上都是连续渐变的，就可在不中断列车运行的条件下，适时地采用起道、拨道、调整轨缝等措施进行维修，以保证线路的坡度、水平、轨距和方向都不超过允许的偏差值。实践经验表明，实现铁路下采煤的技术关键是；采取措施防止线路的突然下沉；使路基在采动影响期间始终具有足够的强度和稳定性；通过适时地进行维修，保证线路上部建筑产生的附加移动变形值不超过有关的技术规定。地下开采对路基及上部建筑的影响铁路线路主要由路基、道床、轨枕和钢轨组成，如图4-1所示。线路的基础是路基，列车的动载荷通过轨枕和道床传递给路基。铁路技术管理规程要求路基必须坚实，并经常保持干燥稳固及完好状态。但是，铁路下方的煤层采出之后，地表首先移动并带动路基移动，于是引起线路的上部建筑道床、轨枕、钢轨、联接零件和道岔产生移动和变形。铁路下采煤的技术措施一、 满足一定的采深与采厚比。铁路下方开采煤层的深度和厚度之比要满足规程的规定，且最小深度中的基岩厚度必须大于跨路带高度。 二、 防止地表突然下沉或塌陷。在下列情况下需要特别注意，浅部的近水平、缓斜或中斜煤层时，一次采厚要适量，避免一次采动的影响；顶板坚硬、煤层露头附近的急斜煤层，顶板大面积来压，因其瞬时性和突然性，很危险，可以通过强制放顶和软化顶板并保证留有足够尺寸的煤柱来缓解；浅部有采空区积水、岩溶和充水裂隙带空间时，矿井深部疏水后，要防止采动时疏干浅部积水造成地表突然塌陷。三、 减少地表下沉量。其最有效的方法是采用全部充填法，其次是采用条带采煤法。四、 消除和减轻地表移动变形的叠加影响。一般情况下采用无煤柱开采、顺序开采及协调开采等方法，可减少和减轻地表移动变形的叠加影响，从而减轻地表变形对铁路的影响；而几个工作面同时开采时，地表下沉速度增大，对铁路危害较大，要全面考虑协调开采的利弊。五、 合理布置采煤工作面。因尽量将开采区域布置在铁路的正下方，使线路处于移动盆地的主断面上，且工作面的推荐方向与铁路线路平行，以减少线路的横向水平移动和变形。留设好铁路保护煤柱 在进行铁路下采煤时，井下开采方案要合理分析和设计，既要保证煤炭资源尽可能地安全采出，又要保证铁路的正常运行。通过采取合理的开采技术措施，可以有效的减少或控制因开采引起的地步移动和变形，达到保护地表铁路、桥梁等构建物的目的。我国对于减沉开采做了大量的研究工作，常用的减沉开采方法主要是充填开采和条带开采；主要的减沉措施有协调开采和控制开采，充填开采即是将矸石、粉煤灰等固体废弃物或一些特殊的充填材料冲入采空区，相当于减少煤层的开采厚度，从而达到控制地表移动变形的开采方法；条带开采既是条带采煤法，将被开采的煤层划分为若干条带，然后相间开采。采出拟开条带厚，由保留条带支撑顶板及上覆岩层，是减小地表移动和变形的有效方法；协调开采是根据开采引起的地表移动和变形分布规律，通过合理的开采布局、开采顺序、方向、时间等方法减缓和减少开采引起的地表移动和变形；控制开采是通过控制煤层开采厚度及开采顺序等控制措施来达到控制地表变形的开采方式。 葛泉矿铁路专用线贯穿于该井田南翼。铁路附近地形比较简单，地面标高117128m。该区主要可采煤层为2、5、7、8、9煤。保护铁路及铁路桥的起始端位于铁路与下解村保护煤柱交叉点，终止煤层露头。铁路和铁路桥平均宽8m，根据规程，受护面积应以两侧路堤坡脚外1m为界，因此，铁路及铁路桥的保护宽度为10m。围护带宽度的确定：根据规程，工矿企业专用铁路保护等级为，围护带宽度为5m。（1）铁路围护带宽度的确定：根据铁路的走向和地表、地下的煤层地质情况，沿铁路线中心从北向南共计选取15个特征点。为了设计更合理，在铁路东侧断层发育处又增加了2个特征点。以这些点为起点，沿铁路垂直方向向东、西两侧分别延伸10m得到一系列围护带特征点，把东西两侧的这些点分别连接起来，就是铁路的围护带。（2）铁路桥围护带宽度的确定：根据规程，工矿企业专用铁路上的桥梁的保护等级为，围护带宽度为5m，据此得受护边界的4个角点。另外，该地下处于大断层带及向斜轴上，因此，在桥上另外选取2个特征点，使设计更加合理。 采矿引起的岩层与地表移动,使得位于其影响范围内的井巷、地面建(构)筑物遭受不同程度的破坏。为了保护某些重要的建(构)筑物,需要留设保护煤柱,其实质是根据已掌握的地表移动规律,在煤层层面上圈定一个保护煤柱的边界,以使开采的影响不波及到需要保护的范围。留设保护煤柱，具体详情参考规程的要求。 保护煤柱的设计的特点：（1）铁路属于线状地物，以往都是用剖面法，但葛泉矿铁路保护范围长，且该区域井下地质条件非常复杂，因此，为了煤柱的设计合理，共选用特征点19个，如果用剖面法工作量非常大，因此，本设计利用垂线法，节省了大量工作。（2）计算这样大量的数据，利用Excel表格及该软件的VBA插件，设置几个变量，使计算简单快捷。（3）由于铁路桥处于煤层向斜轴附近，因此，需要在特征点上做剖面，结合剖面法来确定铁路桥煤柱的位置，该铁路桥的煤柱保护线对保护该桥有指导意义。（4）鉴于该桥对葛泉矿的重要性，设计完成后必须验算铁路桥水平变形值，以保证铁路桥保护煤柱的合理铁路下开采技术发展的方向探讨在当今科技经济发展的新形势下，煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备，立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关，立足于煤炭工业工程实际问题的解决，重点从事中长期研究开发和技术储备，跟踪产业科技前沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，占领技术制高点。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术想结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、