淺談礦區(qū)鐵路下壓覆煤炭資源開采方法

孫 強

(雞西市國土資源局，黑龍江 雞西 158100)

?

淺談礦區(qū)鐵路下壓覆煤炭資源開采方法

孫 強

(雞西市國土資源局，黑龍江 雞西 158100)

煤礦在建設(shè)期間，為了煤炭的外運和銷售，多數(shù)礦井都修建了礦區(qū)鐵路，部分礦區(qū)鐵路壓覆了大量煤炭資源。為解決礦區(qū)鐵路壓覆煤炭資源問題，礦井積極進行礦區(qū)鐵路下開采，通過分析雞西礦區(qū)含煤地層結(jié)構(gòu)及主要采煤方法，總結(jié)了大量開采經(jīng)驗和方法。

礦區(qū)鐵路；采煤；開采方法

近年來，煤炭大量開采，礦區(qū)鐵路下采煤方法也日趨成熟，其技術(shù)含量和安全要求不可忽視。筆者多年參與雞西礦區(qū)鐵路下開采，總結(jié)出了一些比較適合礦區(qū)鐵路下開采的經(jīng)驗和方法。

1 雞西礦區(qū)含煤地層結(jié)構(gòu)及主要采煤方法

雞西礦區(qū)含煤地層主要形成于白堊系晚期，沉積前的古構(gòu)造及后來的燕山運動都對含煤地層起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向壓應(yīng)力進一步加強，使東西向褶皺和北東、北西斷裂進一步發(fā)展，形成了位于盆地中央的平陽-麻山古背斜和走向近北東或北西方向的剪切斷裂。煤系地層從下往上分別是滴道組、城子河組和穆棱組。巖性以礫巖為主，夾有砂巖、砂頁巖、頁巖、煤頁巖、煤、安山質(zhì)集塊巖、火山碎屑巖。硬度屬于中硬性巖石，大部分煤系地層上方覆蓋著第四系沖擊層。采煤方法多數(shù)為走向長壁后退式，頂板管理為全陷法。

2 經(jīng)驗分析

2.1 技術(shù)方面分析

煤柱留設(shè)：根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》，工礦企業(yè)專用鐵路保護等級定為Ⅳ級。受護面積是以路堤兩側(cè)路堤腳以外1 m為界，路塹應(yīng)以兩側(cè)塹頂邊緣為界，在兩側(cè)界線以內(nèi)的范圍為受護對象。沿受護對象邊界向外留設(shè)圍護帶，圍護帶帶寬取5 m。在圍護帶的基礎(chǔ)上向外按表土層移動角(Φ =45°)、基巖移動角(δ=73.5°β=67°r=70.8°)做剖面，投影到煤層底板，即為該剖面位置的鐵路保護煤柱點，多個剖面保護煤柱點連線就是鐵路保護煤柱線。

鐵路下采煤預(yù)計。第一，開采方法。應(yīng)包括采煤方法和頂板管理方法，工作面布置、推進速度和開采順序等。多數(shù)礦井全部采用走向長壁后退式采煤方法，頂板采用全陷法。第二，預(yù)計方法。應(yīng)盡可能采用先進的微機預(yù)算法和微機制圖法。第三，預(yù)計參數(shù)的選取。盡可能用本地的巖移參數(shù)，無本地巖移參數(shù)，可參考相鄰礦區(qū)相同、相似條件的巖移參數(shù)。第四，預(yù)計內(nèi)容。應(yīng)預(yù)計出鐵路所在處的地表下沉、下沉速度、下沉范圍、橫向移動及水平變形值，還應(yīng)預(yù)計出下沉回填量及鐵路下沉的周期時間表等內(nèi)容。

觀測站的設(shè)計。第一，位置和類型。應(yīng)盡量設(shè)置于鐵路兩側(cè)20 m內(nèi)的地面上，考慮下沉期間不被水淹沒。多數(shù)礦區(qū)鐵路兩側(cè)地勢平坦，下沉期間兩側(cè)積水，觀測站只能設(shè)置于鐵路的路堤坡上。第二，觀測點長度和間距。采深100～200 m的，點間距離為10～15 m；采深200～300 m的，點間距離為15～20 m，采深300 m以上的，點間距離20～25 m(或者設(shè)置為24 m，與一節(jié)鐵軌的長度相等)。觀測站的長度應(yīng)按移動角進行計算，原則上兩端觀測點應(yīng)長于移動邊界1～2個點。走向觀測站也可布置一半長度，但必須大于1.4Ho+50 m(式中Ho為平均開采深度)。第三，觀測點的建造。觀測點建在路堤坡上時，應(yīng)使用混凝土(配鋼筋)條石，埋深不小于1.5 m，外露根據(jù)下沉量確定(應(yīng)大于預(yù)計下沉量0.3 m)，為保證觀測點的牢固、可靠，在底部可用混凝土澆灌成底座。第四，控制點。應(yīng)在觀測站兩端各設(shè)至少兩個控制點，其間距不小于45 m，與觀測站外邊界點至少50 m以外(下沉區(qū)域外)。因條件限制，可允許在一端設(shè)置控制點，但不得少于3個。

觀測站的觀測。水準(zhǔn)測量，采用三、四等水準(zhǔn)精度觀測，其中采前、采后用三等水準(zhǔn)觀測，采中可用四等水準(zhǔn)進行觀測，測量應(yīng)盡可能采用附合或閉合水準(zhǔn)法觀測。經(jīng)緯儀測量，使用不低于DJ6級經(jīng)緯儀，邊長須用經(jīng)過比長的鋼尺丈量，按比長拉力施測，記錄測溫，按高級導(dǎo)線要求往返丈量并進行改正。采前采后獨立進行兩次全面觀測。采中跟據(jù)下沉情況確定(初始期和衰退期每1～3個月測1次高程；活躍期每10～15 d觀測1次高程；當(dāng)下沉速度達到20 mm/d時，應(yīng)每1～4 d觀測1次高程)。

觀測資料的整理與分析。建立健全觀測的野賬和臺賬，繪制下沉曲線等變形圖。對觀測的變形數(shù)據(jù)和下沉數(shù)據(jù)等資料進行分析，確定本地區(qū)的巖移參數(shù)。

在下沉期間，下沉速度可能出現(xiàn)忽快忽慢的現(xiàn)象。進入春季，天氣變暖，凍層解凍，可能出現(xiàn)階段性的下沉值增大、下沉速度加快的現(xiàn)象。危險變形期較長，一般在半年以上，鐵路維修困難。

2.2 安全方面分析

制定回填維修方法和安全行車措施。采前至少一個月備齊回填料(可用矸石山矸石)，最好就近選取回填料。及時下達鐵路下沉變形通知單，通知維修部門鐵路下沉情況。根據(jù)下沉、變形通知單，及時組織維修、回填，及時更換因下沉、扭曲變形導(dǎo)致受破壞的枕木、信號線路。下沉期內(nèi)，設(shè)置慢行區(qū)(下沉范圍兩側(cè)各向外200 m)，車輛通過前給慢行信號，通知慢行。定期巡回檢查，檢查鐵路下沉及維修回填情況，不安全時，不行車。據(jù)多年采煤經(jīng)驗，應(yīng)盡可能地避開冬季鐵路下采煤，鐵路下沉特別活躍期(20 mm/d以上)宜在11月未12月初結(jié)束，也就是在嚴(yán)冬來臨之前結(jié)束，對鐵路的安全和維修工作是有益的。

2.3 經(jīng)濟方面分析

根據(jù)鐵路下沉觀測情況，定期對下沉的鐵路進行回填加固，對部分受損部件進行維修?；靥钤嫌玫V井提升出來的矸石，基本不需要太大的成本，還解決了矸石占地、污染環(huán)境的問題。下沉鐵路回填維修費用主要是人工成本和運輸成本，雞西礦區(qū)多年下沉鐵路維修費用(人工成本和運輸成本)在9元/t左右。最近幾年雞西礦區(qū)噸煤平均利潤在100元以上，如果扣除出9元下沉鐵路回填成本，噸煤利潤也在90元以上。

3 結(jié)語

礦區(qū)鐵路下采煤在技術(shù)上是可行的、安全是有保障的、經(jīng)濟是合理的。只要我們認真執(zhí)行技術(shù)規(guī)定，真正落實安全措施，礦區(qū)鐵路下采煤會為企業(yè)、社會創(chuàng)造出巨大財富。

[1] 煤礦測量規(guī)程[K].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2] 建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[K].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

[3] 礦山測量手冊[K].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

Discussion on mining method of coal resources under iron mine in mining area

SUN Qiang

(Jixi Land Resources Bureau, Jixi 158100, China)

During the construction period, in order to carry out the transportation and sales of coal, most of the mines have built the mining railway, and some of the mining areas have crushed a large amount of coal resources. In order to solve the problem of coal resource compaction in the mining area, the mine is actively carrying out mining under the mining area. By analyzing the coal-bearing strata structure and main coal mining methods in Jixi mining area, the mining experience and method are summarized.

Mining area railway; Coal mining; Mining method

2017-04-04

孫強(1973-)，男，工程師。

X82；TD167

A

1674-8646(2017)10-0060-02