浅谈铁路压煤回采季节与铁路下沉的关系

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[摘 要]介绍了铁路压煤回采与铁路下沉的关系。为“三下”压煤开采提供了经验和依据.

[关键词]铁路压煤回采；铁路下沉；关系

中图分类号：U212.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0128-01

0 前言

龙煤双鸭山分（子）公司七星煤矿年设计生产能力120万吨，煤田东西长5.3公里，南北8.7公里，井田上方有一条东西走向的矿区铁路，铁路东至双鸭山发电厂、西至东保卫矿。矿区铁路压煤地质量达1275.2万吨，从1973年至今是七星煤矿铁路下采煤不可回避的三大采煤课题之一。从1975年至今（今后还有），都有铁路下采煤项目，而且铁路的下沉周期较长（一般在一年以上），下沉活跃期经常跨越冬季，给铁路下沉维修带来了诸多的不便，那么，铁路的下沉活跃期和铁路维修是否可以避开冬季呢？是否可以找到一个比较合理的回采季节，即使铁路下沉比较平稳、安全，又使铁路维修比较简单、方便呢？

查找资料发现：七星煤矿2004年东一采区八层左三片和2006年一采区八层左四片是比较典型的铁路下采煤项目，铁路进入下沉活跃时间前后相差3个月。本文以这两个采区为基础，初步探讨采煤季节与铁路下沉之间的关系。

1 地质采矿条件

七星煤矿地处东经131°35′，北纬46°30′，位于黑龙江省友谊县东南部与宝清县交界。东一采区属于中部采区，东一采区八层左三片和左四片是上下两个相邻的采面，均为继八上层之后的重复采动。两个工作面地质条件相近，采煤方式及顶板管理方法相同，存在可比性。

1.1 地质条件

（1）表上层、基岩

表土层属于四纪层，平均厚度为23.2米，有粘土和砂质粘土组成。基岩有细砂、粉砂互层而成，属于中硬性。

（2）煤层

八层煤为单斜构造，走向WE―NE，平均倾角13°，煤层厚度为2.70―2.90米，平均2.8米，实际采厚为2.9米。由E―W、S―N煤层逐渐变厚。煤质较硬f〈3，性脆，层里较发育。

（3）煤层顶底板岩性

从八层煤往上老顶厚5.00―9.90米，由坚硬的白色中砂岩、坚硬的细砂岩组成，局部有0.25米厚伪顶。

（4）构造

铁路保护煤柱线内，左三片和左四片采面中有少量的断层，落差在1.0米以下，在回采中均为长退后壁全陷式跨落法回采。

1.2 采矿条件

七星煤矿东一采区-80～-110八层左三片和-110―-140八层左四片均由综一队开采。顶板管理为全陷法，采煤方法为走向长壁后退式（E―W），日平均推进速度约为2米/天。采用QY―240掩护式支架，实际采厚为2.9～3.2米。

2 铁路观测站的设置与观测

2.1 设置

两个观测站的位置均建于铁路西侧的路堤上。观测点采用水泥桩式观测点，埋深1.5米，（冻土层厚的1.7米），观测点底部用混凝土浇灌以增加牢固性。点间距离24米（同铁路的一根路轨长度）。

2.2 观测

采用附合水准测量，按三等水准要求进行观测。下沉初始期每星期观测一次，活跃期每1～4天观测一次，衰退期每半月或一月观测一次。

3 资料分析

3.1 回采季节与铁路下沉关系的分析

双鸭山地区属于亚寒带气侯，冬季天气寒冷，季节长，入冬节气比中原地区早一个月左右，出冬季气晚一个月左右。每年10―11月份，气温在零下5～20度之间，是表土的初冻期。12～01月份，气温在零下25～30度之间，是一年中天气最为寒冷的月份，历经大雪、冬至、小寒等节气，表土冻层可达1.7米左右，是表土的实冻期。02～03月份，气温零下20～5度间，天气冷中带暖，地面时有少量解冻，是表土解冻的初期。

根据七星矿多年的铁路下采煤经验，当铁路下沉速度大于20毫米/天时，受工作面采动影响铁路变形是相当大的，这时，铁路会出现明显的弯曲和下沉，局部枕木断裂，1～2天就需对铁路观测一次而铁路维修需要天天进行、在这里，将铁路下沉速度大于20毫米/天的时期为下沉特别活跃期。东一采区八层左三片开采时，铁路下沉特别活跃期是2004年12月6日―2005年1月8日（这期间，铁路累计下沉量1380毫米，总下沉量的67.5%）。从铁路的下沉速度来看，当工作面采至铁路下时，最大下沉点的速度是42毫米/天，采过铁路20米时，下沉速度达到79毫米/天，也是左三片影响铁路下沉的最大速度。铁路的下沉速度升降一般来说是平缓上升或下降的，但左三片采动过程中，铁路最大下沉点处的速度变化出现了三次明显的波动，其中两次是在铁路下沉的特别活跃期内。一次是上升过程中铁路最大下沉点的速度从42毫米/天降到32毫米/天；一次是下沉速度达到最大值后开始下降过程中从56毫米/天上升到66毫米/天。第三次波动是在二月末---3月初的开春季节，在下沉进入衰退期时又出现了阶段性的活跃，这次最大下沉速度最大增至10毫米/天。

与东一采区左三片相比，左四片铁路下沉的特别活跃期是在2006年10月20日～2006年12月8日（这期间，铁路累积下沉量1332毫米，，占总下沉量的68.79）工作面中心采到铁路下时，铁路最大下沉点的速度是21.7毫米/天，采过铁路41米时，铁路最大下沉速度达到53.3毫米/天。在整个下沉阶段，下沉速度升降比较平稳，没有出现大的波动。比较可以看出，左三片铁路下沉的特别活跃期间，表土层处于实冻期，其冻土层达到最大值1.7米左右。冻土层的硬度和结合力要大于其下部的表土层，从一定意义上说类似于岩层，所冻土层受采动影响的下沉规律带有一定的岩层性质，即在弯曲下沉期间，有与其他层产生空隙的可能。由于冻土层的结合力要比其下部的松散层大，采动过程中，两层的下沉不同步，在冻土层与松散层之间形成了空隙。当空隙达到一定程度时，冻土层的结合力将不足以支撑自身的重力，其结构将受到破坏，冻土层下沉的速度增大并近而充填空隙，铁路下沉也就出现了波动。开春季节，冻土层解冻，也有可能出现类似的下沉速度增大的现象。而左三片的铁路下沉特别活跃期是在初冻期的后期，实冻期的初期，由于下沉速度较快，使冻土层形成的不够完整，没有形成明显的空隙，铁路下沉相对比较平稳。

3.2 冬季采煤对铁路维修的影响：

左三片工作面中心于2004年11月8日采到距铁路78米处，铁路受采面影响开始下沉，并进入活跃期，进入特别活跃期的时间是2004年12月6日。铁路下沉维修工作由铁路运输处负责，他们于2004年8月中旬提前作好了维修前的准备工作；（1）铁路路基松动工作；在铁路开始下沉的前一个月，为了不使铁路路基冻实，下沉工区坚持每天松动铁路路基，该项工作使冬季作业时间增长了一个月。（2）由于气寒冷，用于回填的矸石料冻结在车皮上，斜料比较困难。（3）下沉阶段性变化大，下沉速度不平稳，给铁路运输带来了一定的不安全隐患，给铁路下沉维修工作增加了难度。

在左三片相比，受左四片回采影响铁路的下沉时间早三个月，于2006年9月10日铁路下沉即进入活跃期，10月20日进入特别活跃期。在此阶段卸料比较容易，抬道也比较方便。2007年1月30日铁路下沉退出活跃期，相对左三片可减少冬季作业时间2～3个月。

4 结论

综上所述，铁路下采煤季节的不同对铁路下沉，铁路维修有很大的影响，根据我矿的采煤经验；1、北方铁路下沉的特别活跃期最迟在每年的11月末12月初结束（提前结束更好），也就是在冻土层实冻期工作面中心位置采过铁路60―80米。2、北方铁路下沉的特别活跃期，应于每年的10月10日前开始进入（提前进入更好），即此时采煤工作面中心应采至铁路的正下方。3、铁路下沉的特别活跃期间，采煤工作面的推进速度需大约1.94米/天，才能保证上述要求。4、春季，表土层解冻，铁路可能出现阶段性的下沉，应加强对铁路的观测工作和维修工作。

总之，铁路的下沉的特别活跃期如不进入冬季实冻期，铁路下沉会比较平稳、均匀，不易出现大的阶段突发性的下沉，不仅方便铁路维修，减少工人劳动强度，而且对铁路交通的安全运输也有着积极的意义。

参考文献

[1] 《煤矿测量规程》及《建筑物、铁路、水体记住油井巷煤驻留社与压煤开采规程》.