铁路通过小型采空区的综合勘察与线路优化

2013-09-04姚成志

铁道标准设计 2013年2期

姚成志

(中铁第四勘察设计院集团有限公司地路处，武汉 430063)

1 概述

随着铁路建设的发展，铁路建设标准的提高，山区铁路选线不可避免地遇到矿区等不可绕避因素，因此，为满足线路方案的可行性与安全性，基于现场实际地质条件对线路方案进行优化就显得非常必要［1，2］。以某铁路线路通过一小型采空区为例，在线路方案无法大范围调整的情况下，探讨如何基于综合勘察手段对线路进行优化调整。

2 工程概况

某设计时速200 km铁路通过梓山圩范围，因受前后车站站址及跨河方案的影响，线路在某隧道出口通过一片小型采空区，无改线可能，只能进行局部的线位优化。根据区域地质图分析，该段范围处于石炭系梓山组砂岩夹炭质页岩及透镜状煤层。从20世纪初以来，该段范围存在规模大小不等、无规划的乱掘乱采，是本线地质选线、地质勘察的一大难点。

3 现状调查

根据区域地质资料和现场调查了解，该范围主要为砂岩、炭质页岩，局部夹透镜状煤层，煤质较差，含量较低，品位不高，因此主要是民间私人开采。自清朝后期以来，存在不间断、零散、无规划的乱采乱掘。由于时代久远，多数采洞已坍塌、封闭，无法确定开采规模，巷道大小、走向，无法准确评价其对线路方案的影响。且线路在该区域由于受前后车站站址控制，调整范围有限。因此，如何快速全面查明采空的范围和影响，对节约勘探成本、缩短勘探周期、优化线路方案具有重要意义。

4 综合勘探手段的运用

4.1 测绘

测绘是勘察工作的第一手段，也是最经济适用的方法［3］。通过对该区域的大面积测绘调查，对当地老乡的走访，收集整理了25张调查表，初步查明了线路附近采空巷道、洞口的位置、规模、走向等，并对其规模、走向进行了定位，明确其与线路方向的关系，初步评估各巷道、洞口对线路方案的影响。将调查结果展布于线路平面图上，得到其与线路关系如图1所示。

图1 测绘平面成果

4.2 物探

根据测绘成果，有针对性地选取高密度电法对线路附近的疑似巷道、采空区进一步探查，了解其规模及与线路间的关系，分析其对线路走向的影响［4，5］。因线路右侧为贡江，大里程走向与线路方向大致平行，线位不具备右摆的条件，故探寻线路左摆的方案可行性。结合测绘调查的成果，综合分析，采取四纵四横的物探测线布置［6］，对疑似巷道密集区间距稍密一些，具体布置见图2。

根据物探成果图，结合测绘资料进行分析［7，8］，以典型纵断面GD-ZS-2和典型横断面GD-ZS-H3为例(图3、图4)，纵断面GD-ZS-2成果揭示该测线有2个异常区，与测绘成果相互验证，但具体位置稍有偏差，后续成果据此进行修正。横断面GD-ZS-H3成果揭示该测线有3个异常区，测绘成果显示该测线应该有5个异常点，根据物探电阻等势图，该区域电阻率稍有降低，但与周围对比不太明显，初步分析可能为坑洞已进行了回填处理或测绘资料有偏差，待下部结合钻探资料进行调整。

图2 物探测线平面布置

图3 物探典型纵断面成果

图4 物探典型横断面成果

4.3 钻探

根据物探解译成果，结合测绘调查资料，综合分析，有针对性地布置9个机动钻探点，对地层进行取芯分析［9-11］(图5)。钻探结果显示:9个钻孔中有4个明显揭示有采空巷道，所取岩芯中含有支撑的木头或有掉钻现象，木头或掉钻的位置与物探解译结果相吻合，有3个在物探异常点附近岩心破碎，分析为钻孔处于采空巷道附近，因钻孔口径较小，一般直径96 cm，巷道直径一般2 m左右，钻孔不一定刚好在采空巷道位置。有2个钻孔无明显异常。