大平矿公跨铁路桥的沉陷治理

郑煤集团 大平煤矿 王建岗

大平矿公跨铁路桥的沉陷治理

郑煤集团 大平煤矿 王建岗

在矿山开采过程中，由于岩体本身平衡受到破坏，而会导致上覆岩层出现大面积沉陷，对地面建筑物、铁路、公路等设施造成不同程度的损坏。在“三下”压煤开采过程中，依据工作面布置、采深、煤层厚度及开采方式的不同，对桥梁、铁路等设施进行有针对性的治理，可有效控制沉陷速度，从而降低沉陷产生的影响。

一、 大平矿13091工作面及地面道路概况

大平矿13091工作面位于宋大铁路及槐下公路下方，倾向基本垂直于铁路，走向跨铁路宽度达150 m。该处煤层平均厚度为5 m，工作面距地表垂直深度约280 m，开采方式为放顶煤一次采全高。公跨铁路立交桥是上跨宋大铁路大平装车站的一座钢筋混凝土3孔连续箱梁桥（34.0 m＋8.0 m＋8.8 m），左、右幅由两座独立桥梁组合而成，桥面铺装成一体，桥面纵坡度为2.4‰，钢筋混凝土排架桩墩，北端墩基础为桩基，南端墩基础为双层钢筋混凝土扩大基础，桥台及其基础为M 10片石。该桥位于13901工作面下付巷上方，位于采区边缘。13901工作面与公跨大桥位置关系如图1所示。

二、回采造成的沉陷

2008年7月，13091工作面回采至距公跨铁路桥北桥墩60 m处时，桥两端及锥形护坡均出现了宽度为10 ～ 50 mm、大小不等的裂缝。其中，北桥墩出现了中度下沉、倾斜现象；东、西两幅桥梁之间出现了拉伸现象，裂缝宽度约20 mm，且以西侧桥梁下沉较为严重。13091工作面于2009年9月回采结束，沉陷周期长达14个月。调查测量数据显示，公跨铁路桥4个桥墩的净空高度分别为西北5.659 m、东北6.207 m、西南6.086 m、东南6.574 m。由以上数据可知，公跨铁路桥的最小净空高度为5.659 m（火车机车可勉强通过），东、西两幅桥梁高差为0.52 m，倾斜值达33 mm/m，倾斜度为2°。根据调查情况，确定该桥梁被废弃，禁止通车。

三、沉陷治理方案

1.优化开采方案，延缓沉陷速度。在13091工作面回采初期，大平矿地测科就建立了专项岩移观测站，对受影响的铁路及公跨铁路桥进行观测。随着回采的推进，铁路路基的下沉速度开始加快。为确保回采期间铁路线路能正常运行，大平矿采取了在铁路桥周围60 m范围内工作面不放顶煤和匀速、快速推进等措施，有效控制了沉陷速度。经观测，13091工作面过桥梁时的最大沉陷速度为22 mm/d，和其相邻工作面回采过铁路期间的最大下沉速度（35 mm/d）相比，有效推迟了公跨铁路桥的下沉峰值期，最大限度地确保了铁路桥在回采期间的安全运行。

2.公跨铁路桥治理方案。公跨铁路桥车流量较大，禁止通车后，对人们的日常出行和地方经济造成了严重影响，因而需要对此桥进行改造或重建。经实地测量后，根据现场情况确定了便道方案，即将原公跨铁路桥拆除，在原桥梁北端沿线开挖便道，便道路跨铁路后与原桥梁南端贯通，如图2所示。该方案设计全长331 m，平均坡度7°，预计开挖土方量10 459.6 m3，具有投资少、工期短等优点，技术难度相对较小。

四、方案实施效果及经济效益分析

大平矿与相关部门对以上治理方案进行了多次分析讨论，在对工程可行性、投入成本及后续维护等问题达成一致意见后，开始组织施工。目前，该工程已经顺利贯通，从根本上解决了公跨铁路桥下煤层开采的问题。经估算，此番治理为后续开采解放煤炭资源超过90万t，同时也为提高矿井服务年限和带动地方经济发展做出了贡献。但由于该段铁路为四股道，是宋大铁路线在大矿站的重要装车站，与公路平交后，在管理上出现一定难度，因而今后需在实际管理操作中不断总结经验，并进行优化。