铁路桥沉降观测及桥下采煤安全措施研究

2019-04-04张宏志

冶金与材料 2019年1期

张宏志

（开滦股份范各庄矿业分公司，河北唐山 063000）

在范各庄矿的资源储量构成中，“三下”压煤资源量较大，占矿井资源储量近3/10，较大的“三下”压煤储量制约了范各庄矿业分公司生产潜力的发挥。为进一步解放“三下”压煤，延续矿井服务年限，最大限度开采地下资源，在充分研究论证的基础上，范各庄矿通过及时监测、协调铁路维护、控制回采进度等方式，成功回采了铁路桥煤柱区域3090（4）工作面，采出煤炭资源25.5万t，在保障矿区铁路及铁路桥安全运营的基础上，实现了铁路下压煤的安全高效回采，创造了良好的社会效益和经济效益。

1 概况

沙河铁路桥建于1980年，1981年6月投入运营，为公司内部铁路。铁路桥全桥有桥墩19个，共18孔，桥梁跨度12.5 m，总长度为234 m。3090（4）工作面在平面位置上距离沙河桥150 m，位于范各庄矿二水平北翼。该煤层为复杂结构中厚煤层，煤层厚度1.2~2.0 m，工作面有效采厚2.2 m左右，开采深度为450～530 m，属于软弱-中硬顶板类型，煤层平均倾角约6°。工作面与铁路的位置关系如图1所示。

2 铁路桥及线路采动影响预测

对于地表沉陷变形预计的研究，2000年颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中发布了比较常用的地表移动与变形预计算方法，其中概率积分法具有参数容易确定、实用性强等优点，是最常用的方法。概率积分法的实质就是把整个开采区域分解为无限个微小单元的开采，从统计观点出发，整个开采对岩层及地表的影响等于各单元开采对岩层及地表影响之和。地表单元下沉盆地的表达式：

图1 3090（4）工作面与矿铁路桥关系示意图

本次采用概率积分法对铁路线路地表沉陷变形情况进行预计，对比开采前的沙河桥及现状，预计受采动影响后的整条铁道线路变化趋势分4个阶段：

第一阶段，从范各庄矿工业广场内轨道里程点号350起，至轨道里程点号950止，主要呈现下降趋势，该点为整个线路的最低点。该段高差为-0.807m，长约为600m。

第二阶段，从轨道里程点号950起，至铁路桥桥墩点位N8止（其中N0～N8位于沙河桥上），主要呈现上升趋势，该点为沙河桥上最高点。该段高差为0.668m，长约为230m。

第三阶段，从铁路桥桥墩点位N8起，至轨道里程点号1+350（其中N8～N16位于沙河桥上），主要呈现下降趋势。该段高差为-0.188 m，长约为170 m。

第四阶段，从轨道里程点号1+350起，至轨道里程点号1+800止，主要呈现上升趋势。该段高差为1.269m，长约为450m。

3 铁路桥及线路综合维护措施

根据预测结果，鉴于采煤引起的铁路、桥梁的移动与变形是一个连续、缓慢、有规律的渐变过程，依据预计的线路采后下沉变化趋势和线路下沉后的预填厚度，对线路下沉后起垫道工作分两个地段分别组织施工，具体方案如下：

（1）铁路桥南段：当铁路桥南端N0点往南大约长300米线路范围内累计下沉量最深点达到250 mm时开始组织人员进行第一次起垫道施工，下沉最大点处轨面抬高量为250 mm，并向南北两端线路顺坡。第一次集中人力物力起垫道施工完后，随着时间的延长，当该段线路下沉量最深点又达到200 mm后，再组织一次起道施工，从而达到预测的最大预填厚度401 mm的填方量要求。

（2）铁路桥北端：当铁路桥北端N18点往北约250m长线路范围内最大下沉量达到242mm后集中人力物力进行一次起垫道施工，下沉量最大点处的轨面抬高量约250 mm，并向南北两端线路顺坡，从而达到预测中填方厚度242mm的填方量要求。

为全面做好下沉线路的综合维修工作，公司成立沙河铁道线路下安全采煤工作项目部，制定详细综合维护措施：

①地测人员组建相对稳定的观测队伍，制定以铁路桥为重点的变形观测方案，按照《煤矿测量规程》的规定认真观测，及时处理相关数据并向相关领导和部门提供；

②铁路运营单位组织足够的人力对回采区域线路和桥梁进行检查和维修，及时储备铁路线路的维修物资，确保线路和桥梁符合安全运输要求；

③回采单位合理安排工力，保证回采开始后不出现停采现象，严格控制工作面回采高度和回采进度，确保整个工作面连续、匀速的完成回采工作。