ch5铁路公路下采煤.ppt

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1、第五章 铁路、公路下采煤,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施 第二节 地下开采对公路的影响及防护措施,铁路、公路是国民经济的动脉。这些构筑物由于延伸长度大，留设保护煤柱时压煤量大，据不完全统计，我国仅铁路下压煤总量达到18.91亿吨。 近年来，高速公路建设不断发展，高速公路下压煤开采已成为“三下”采煤的又一大问题。 地下开采对铁路和公路的破坏如图7-1所示。本节根据开采沉陷引起地表变形特点及其危害性，分述沉陷对铁路、公路的损害。 我国在建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中规定：一等火车站、高速公路为级保护对象；二等火车站、一级公路为级保护物；三、四等火车站，为级保护物。,第

2、一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,一、铁路下采煤的特点 与一般建筑物下采煤相比，铁路下采煤具有以下一些特点： （1）铁路是延伸性建筑物，相互之间为一整体。如果某一区段出了问题必然会影响全线正常通车。必须全盘考虑。 （2）铁路运输不能中断，必须保证采动过程中列车行车的安全。这就要求在短时间维修的条件下，保证铁路维修的质量。 （3）铁路突然的、局部的陷落，对列车运行危害极大，可能导致列车行车事故，必须加以防止。 （4）铁路的移动变形可通过及时维修消除。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,在我国，煤矿区开采影响的铁路主要分为三种：矿区（或厂区、林区等）专用线、铁路支线（国家三级铁路）和铁路

3、干线（国家一、二级铁路）。 矿区专用线服务对象是矿区本身，地下开采的影响只涉及矿区的利益，加之铁路行车速度慢、技术质量要求低，因此，矿区铁路专用线下采矿较易开展，目前，我国的铁路下采煤大多是在矿区专用线下开展的。 铁路支线的技术标准和重要程度多比专用线高。但是，它与铁路干线相比，其重要程度、行车速度、车次都较低。铁路支线下采煤在我国已进行了多次试验，取得了丰富的经验。 铁路干线是国家的交通命脉。列车行车速度快、车次多、线路技术标准高、线路间歇时间短，维修工作不易进行，因此在铁路干线下采煤是非常困难的。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,二、路基移动变形特征 地下开采的影响传播到路基，引起

4、路基移动变形。当采深与采厚之比（称深厚比）较大（大于20）时，路基的移动是连续、渐变的，一般不会出现突然的、局部的下陷。只有地质采矿条件满足出现塌陷坑的条件时，路基才有可能出现塌陷坑，此时进行铁路下采煤时，应采取特别的安全措施。 采动过程中地表的倾斜、拉伸变形对路基的稳定性都会产生一定的影响。影响程度的大小可根据地表移动变形预计结果评价。对稳定性较差的高路堤、陡坡路堤和深路堑应进行滑坡的可能性验算。 一般情况下，采动影响下铁路路基的移动变形在空间上是连续分布的，在时间是连续渐变的，可以通过维修消除开采的影响，保证铁路行车的安全，这是铁路下采矿的基础。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,三

5、、线路上部建筑的移动变形 地下开采将引起线路产生如下变化： 1线路坡度的变化 由于路基下沉的不均匀，使路基产生倾斜，从而导致线路原有坡度变化。当地表倾斜方向和线路的方向一致时，线路坡度增大。反之，线路坡度减小，或形成反坡。线路坡度的增减将使列车运行阻力增减。铁路下采煤时，必须保证线路在开采后的坡度满足列车运行允许的坡度。 铁路技术管理规定规定线路的最大允许坡度为：国家级铁路，一般地段为6，在困难地段为12；国家级铁路为12；国家级铁路为15。上述各级铁路在双机牵引时最大坡度可为20。当车站必须设在坡道上时，最大坡度为2.5。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,2竖曲线半径的变化 线路倾斜

6、的不均匀变化，会导致线路竖曲线半径的变化。地表移动的正曲率可使线路的凸竖曲线半径减小，使原有凹竖曲线半径增大，使长坡道变成凸竖曲线。地表移动的负曲率可使线路的凸竖曲线半径增大，使原有凹竖曲线半径减小，使长坡道变成凹竖曲线。 铁路工务规则对线路纵断面的设计、曲线形式、曲率半径等做出了明确的规定。实际进行铁路下采矿时，由于地表曲率变化缓慢，只要采取及时的措施，可以消除曲率的影响，保证行车的安全。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,3钢轨下沉差的影响 两条钢轨下沉不等，使两条钢轨出现下沉差，改变了两条钢轨原来的超高。当超高超过允许值或出现反超高时，对列车运行将产生极为不利的影响，甚至导致列车翻

7、车事故。 铁路工务规则规定：曲线超高度的最大限度不得超过150mm。单线上、下行列车速度相差悬殊时不得超过125mm，两轨面的实际超高度与设计超高度相比较，起差值不得超过4mm。我国铁路的标准轨距为1435mm。为使两轨超高变化量小于4mm，垂直与线路方向的地表倾斜值应小于2.8。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,4横向移动变形对线路的影响 线路的横向移动与线路相对于工作面的位置有关。,（1）当线路的方向与工作面推进方向平行，且位于地表移动盆地主断面上，线路的横向移动量较小。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,（2）线路方向与工作面推进方向垂直，且位于移动盆地主断面上时，线路的横

8、向移动规律为：当工作面向线路推进时，线路的移动方向与工作面推进方向相反，横向移动量由小到大。,当工作面推过线路并逐渐远离时，线路横向移动方向逐渐转向工作面推进方向，起横向移动值由原来的最大值逐渐减小，最终将越过原来的位置而稳定在停采线一侧。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,（3）当线路的方向与工作面推进方向平行或垂直，但不位于移动盆地的主断面上时，线路的移动方向总是指向采空区方向。增大或减小线路的平面曲线半径或使直线变为曲线。,（4）当线路的方向与回采工作面斜交，线路的横向移动将使线路形成“S”形，出现两个反向的曲线；,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,（5）线路纵向移动变形的影

9、响 线路的纵向移动变形主要表现为线路的爬行和轨缝的变化。线路的爬行量一般小于地表水平移动量。出现爬行的范围要大于地表移动的范围。线路爬行的方向、大小与地表水平移动的方向和大小有关，此外，还受线路的坡度、重车运行方向和线路锁定状况的影响。 轨缝的变化与地表水平变形有关，在地表拉伸区，轨缝增大。如果变形太大，能使轨缝达到或超过线路的允许值，并能将鱼尾板拉断或将螺栓切断。在地表压缩变形区，轨缝减小。如果压缩变形值太大，轨缝挤死，出现瞎缝，使接头和钢轨内产生很大的应力，甚至出现“涨轨”现象，导致脱轨事故。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,四、铁路下采煤的技术措施 铁路下采煤的技术措施主要有两类

10、：开采措施和维修措施。开采措施是减小地表的移动变形和下沉速度。维修措施是消除开采对铁路线路的影响，保证铁路的安全运行。 （一）开采措施 开采措施包括以下一些方法：采用充填开采、柱式开采减小地表移动变形；选取合理的开采方法和顶板管理方法防止地表突然下沉；合理的布置工作面，尽量不使线路与工作面斜交，使线路位于地表移动盆地的有利位置，减小线路的移动变形和维修工作量；控制工作面推进速度，减小地表下沉速度，以便及时维修。,第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施,（二）主要维修技术措施 （1）加宽、加高路基，保证路基的稳定性； （2）用起道和顺坡的方法消除地表下沉对线路的影响； （3）用拨道、改道的方法消

11、除横向水平移动对线路的影响； （4）用串道的方法消除纵向水平移动变形对线路的影响，调整轨缝。 在采取以上措施后铁路下采煤是安全的。有关车站、隧道、桥梁等下的采煤问题可归结为建筑物下采煤问题，其方法同建筑物下采煤。,第一节 地下开采对公路的影响及防护措施,公路是国民经济的基础设施，是交通体系的重要组成部分。地下开采将对公路造成一定的影响，使公路路面损坏、坡度改变等，必须采取相应的保护措施。特别是近年来发展起来的高速公路，路面结构特殊、行车速度快、对地表变形敏感、造价高等，高速公路下采煤已成为“三下”采煤的新课题，必须加以研究。 国内公路下采煤的研究还尚处于初始阶段，目前国内在这方面主要是借鉴村庄

12、、建筑物下、铁路下采煤的一些相关的经验和措施，利用概率积分法对公路下采煤的沉陷进行预测，并结合相关地表移动和变形的观测和一些相关的地质、采矿资料，从而得出公路采动沉陷的破坏类型，最后对地表沉陷和采空区对公路的危害进行分析。,第一节 地下开采对公路的影响及防护措施,一、地下开采对公路的影响 地下开采对公路的影响可分为：垂直移动变形和水平移动变形对公路的影响。 （1）垂直移动变形对公路的影响 地表下沉差导致公路倾斜，使公路的坡度发生变化。当公路坡度的倾向与地表倾斜一致时，可增大公路的坡度；当公路坡度的倾向与地表倾斜相反时，可减小公路的坡度。 地表倾斜还会改变排水沟的坡度，形成反坡、导致排水不畅等。

13、,第一节 地下开采对公路的影响及防护措施,（2）水平移动变形的影响 均匀水平移动对公路的影响较小。不均匀水平移动产生的水平变形对公路的影响较大。不均匀的水平移动可改变线路的方向和圆曲线的半径。使行车安全出现隐患，但这种影响与对铁路的影响相比是较小的，可通过汽车行驶来调整。 拉伸变形使公路路面拉坏、产生裂缝。当大的裂缝出现时，往往伴随着台阶，影响行车的速度和安全。特别是对高速公路的影响较大。压缩变形使公路路面受压，当压缩变形较大时，可能使路面压坏，甚至使路面上鼓，导致行车不畅。 水平变形可使公路桥梁、涵洞拉坏或压坏，导致交通中断，使涵洞排水不畅，在洪水时淹没公路。,第一节 地下开采对公路的影响及

14、防护措施,二、公路下采煤技术措施 公路下采煤与铁路下采煤一样，可采用两种措施：地面维修措施和井下开采措施。根据实际情况可以采用其中一种或两种联合使用。 1、地面主要维修措施 加高、加宽路基，灌浆处理采动裂缝，调整超限的坡度、竖曲线、平面圆曲线和超高。修理不平整的路面和损坏的涵洞等。 在采动前，为减小采动的损坏，增加路面抗变形能力，在混凝土路面上设置变形缝，减小混凝土路面单体的长度，以增大抵抗水平变形的能力。对重要的涵洞进行采前加固或改为管涵，以增加涵洞抗变形的能力。对下沉的桥梁抬高、加大桥墩，以满足洪水时的过水断面。,第一节 地下开采对公路的影响及防护措施,2、 井下主要开采措施 为减小地表沉陷，可采用柱式开采、充填开采和离层注浆减沉等措施。 为减小地表变形，可适当地布置工作面，使公路、桥、涵所受变形最小，以减小采动的损害。对特别重要的桥、涵留设保护煤柱等。 总的来说，公路与铁路相比，对采动变形的要求较低、维修更方便。只要采取一定的措施，在公路下采煤是安全和可行的。,