ch5鐵路公路下采煤ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 地下開采對鐵路的影響及防護措施地下開采對鐵路的影響及防護措施第二節(jié)第二節(jié) 地下開采對公路的影響及防護措施地下開采對公路的影響及防護措施 鐵路、公路是國民經(jīng)濟的動脈。這些構(gòu)筑物由鐵路、公路是國民經(jīng)濟的動脈。這些構(gòu)筑物由于延伸長度大，留設維護煤柱時壓煤量大，據(jù)不完于延伸長度大，留設維護煤柱時壓煤量大，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國僅鐵路下壓煤總量到達全統(tǒng)計，我國僅鐵路下壓煤總量到達18.9118.91億噸。億噸。 近年來，高速公路建立不斷開展，高速公路下近年來，高速公路建立不斷開展，高速公路下壓煤開采已成為壓煤開采已成為“三下采煤的又一大問題。三下采煤的又一大問題。 地下開采對鐵路和公路的破壞如

2、圖地下開采對鐵路和公路的破壞如圖7-17-1所示。所示。本節(jié)根據(jù)開采沉陷引起地表變形特點及其危害性，本節(jié)根據(jù)開采沉陷引起地表變形特點及其危害性，分述沉陷對鐵路、公路的損害。分述沉陷對鐵路、公路的損害。 我國在我國在 中規(guī)定：一等火車站、高速公中規(guī)定：一等火車站、高速公路為路為級維護對象；二等火車站、一級公路為級維護對象；二等火車站、一級公路為級級維護物；三、四等火車站，為維護物；三、四等火車站，為級維護物。級維護物。一、鐵路下采煤的特點一、鐵路下采煤的特點 與普通建筑物下采煤相比，鐵路下采煤具有以與普通建筑物下采煤相比，鐵路下采煤具有以下一些特點：下一些特點： 1 1鐵路是延伸性建筑物，相互之

3、間為一整體。鐵路是延伸性建筑物，相互之間為一整體。假設某一區(qū)段出了問題必然會影響全線正常通車。必假設某一區(qū)段出了問題必然會影響全線正常通車。必需全盤思索。需全盤思索。 2 2鐵路運輸不能中斷，必需保證采動過程中列鐵路運輸不能中斷，必需保證采動過程中列車行車的平安。這就要求在短時間維修的條件下，保車行車的平安。這就要求在短時間維修的條件下，保證鐵路維修的質(zhì)量。證鐵路維修的質(zhì)量。 3 3鐵路忽然的、部分的陷落，對列車運轉(zhuǎn)危害鐵路忽然的、部分的陷落，對列車運轉(zhuǎn)危害極大，能夠?qū)е铝熊囆熊囀鹿?，必需加以防止。極大，能夠?qū)е铝熊囆熊囀鹿?，必需加以防止?4 4鐵路的挪動變形可經(jīng)過及時維修消除。鐵路的挪動變

4、形可經(jīng)過及時維修消除。 在我國，煤礦區(qū)開采影響的鐵路主要分為三種：礦區(qū)在我國，煤礦區(qū)開采影響的鐵路主要分為三種：礦區(qū)或廠區(qū)、林區(qū)等公用線、鐵路支線國家三級鐵路和或廠區(qū)、林區(qū)等公用線、鐵路支線國家三級鐵路和鐵路干線國家一、二級鐵路。鐵路干線國家一、二級鐵路。 礦區(qū)公用線效力對象是礦區(qū)本身，地下開采的影響只涉礦區(qū)公用線效力對象是礦區(qū)本身，地下開采的影響只涉及礦區(qū)的利益，加之鐵路行車速度慢、技術(shù)質(zhì)量要求低，因及礦區(qū)的利益，加之鐵路行車速度慢、技術(shù)質(zhì)量要求低，因此，礦區(qū)鐵路公用線下采礦較易開展，目前，我國的鐵路下此，礦區(qū)鐵路公用線下采礦較易開展，目前，我國的鐵路下采煤大多是在礦區(qū)公用線下開展的。采煤大

5、多是在礦區(qū)公用線下開展的。 鐵路支線的技術(shù)規(guī)范和重要程度多比公用線高。但是，鐵路支線的技術(shù)規(guī)范和重要程度多比公用線高。但是，它與鐵路干線相比，其重要程度、行車速度、車次都較低。它與鐵路干線相比，其重要程度、行車速度、車次都較低。鐵路支線下采煤在我國已進展了多次實驗，獲得了豐富的閱鐵路支線下采煤在我國已進展了多次實驗，獲得了豐富的閱歷。歷。 鐵路干線是國家的交通命脈。列車行車速度快、車次多、鐵路干線是國家的交通命脈。列車行車速度快、車次多、線路技術(shù)規(guī)范高、線路間歇時間短，維修任務不易進展，因線路技術(shù)規(guī)范高、線路間歇時間短，維修任務不易進展，因此在鐵路干線下采煤是非常困難的。此在鐵路干線下采煤是非

6、常困難的。二、路基挪動變形特征二、路基挪動變形特征 地下開采的影響傳播到路基，引起路基挪動變形。當采深地下開采的影響傳播到路基，引起路基挪動變形。當采深與采厚之比稱深沉比較大大于與采厚之比稱深沉比較大大于2020時，路基的挪動是延時，路基的挪動是延續(xù)、漸變的，普通不會出現(xiàn)忽然的、部分的下陷。只需地質(zhì)采續(xù)、漸變的，普通不會出現(xiàn)忽然的、部分的下陷。只需地質(zhì)采礦條件滿足出現(xiàn)塌陷坑的條件時，路基才有能夠出現(xiàn)塌陷坑，礦條件滿足出現(xiàn)塌陷坑的條件時，路基才有能夠出現(xiàn)塌陷坑，此時進展鐵路下采煤時，應采取特別的平安措施。此時進展鐵路下采煤時，應采取特別的平安措施。 采動過程中地表的傾斜、拉伸變形對路基的穩(wěn)定性都

7、會產(chǎn)采動過程中地表的傾斜、拉伸變形對路基的穩(wěn)定性都會產(chǎn)生一定的影響。影響程度的大小可根據(jù)地表挪動變形估計結(jié)果生一定的影響。影響程度的大小可根據(jù)地表挪動變形估計結(jié)果評價。對穩(wěn)定性較差的高路堤、陡坡路堤和深路塹應進展滑坡評價。對穩(wěn)定性較差的高路堤、陡坡路堤和深路塹應進展滑坡的能夠性驗算。的能夠性驗算。 普通情況下，采動影響下鐵路路基的挪動變形在空間上是普通情況下，采動影響下鐵路路基的挪動變形在空間上是延續(xù)分布的，在時間是延續(xù)漸變的，可以經(jīng)過維修消除開采的延續(xù)分布的，在時間是延續(xù)漸變的，可以經(jīng)過維修消除開采的影響，保證鐵路行車的平安，這是鐵路下采礦的根底。影響，保證鐵路行車的平安，這是鐵路下采礦的根

8、底。三、線路上部建筑的挪動變形三、線路上部建筑的挪動變形 地下開采將引起線路產(chǎn)生如下變化：地下開采將引起線路產(chǎn)生如下變化： 1 1線路坡度的變化線路坡度的變化 由于路基下沉的不均勻，使路基產(chǎn)生傾斜，從而導致由于路基下沉的不均勻，使路基產(chǎn)生傾斜，從而導致線路原有坡度變化。當?shù)乇韮A斜方向和線路的方向一致時，線路原有坡度變化。當?shù)乇韮A斜方向和線路的方向一致時，線路坡度增大。反之，線路坡度減小，或構(gòu)成反坡。線路線路坡度增大。反之，線路坡度減小，或構(gòu)成反坡。線路坡度的增減將使列車運轉(zhuǎn)阻力增減。鐵路下采煤時，必需坡度的增減將使列車運轉(zhuǎn)阻力增減。鐵路下采煤時，必需保證線路在開采后的坡度滿足列車運轉(zhuǎn)允許的坡度

9、。保證線路在開采后的坡度滿足列車運轉(zhuǎn)允許的坡度。 規(guī)定線路的最大允許坡度為：國規(guī)定線路的最大允許坡度為：國家家級鐵路，普通地段為級鐵路，普通地段為66，在困難地段為，在困難地段為1212；國家；國家級鐵路為級鐵路為1212；國家；國家級鐵路為級鐵路為1515。上述各級鐵路在雙。上述各級鐵路在雙機牽引時最大坡度可為機牽引時最大坡度可為2020。當車站必需設在坡道上時，。當車站必需設在坡道上時，最大坡度為最大坡度為2.52.5。2 2豎曲線半徑的變化豎曲線半徑的變化 線路傾斜的不均勻變化，會導致線路豎曲線半徑線路傾斜的不均勻變化，會導致線路豎曲線半徑的變化。地表挪動的正曲率可使線路的凸豎曲線半的變

10、化。地表挪動的正曲率可使線路的凸豎曲線半徑減小，使原有凹豎曲線半徑增大，使長坡道變成徑減小，使原有凹豎曲線半徑增大，使長坡道變成凸豎曲線。地表挪動的負曲率可使線路的凸豎曲線凸豎曲線。地表挪動的負曲率可使線路的凸豎曲線半徑增大，使原有凹豎曲線半徑減小，使長坡道變半徑增大，使原有凹豎曲線半徑減小，使長坡道變成凹豎曲線。成凹豎曲線。 對線路縱斷面的設計、曲線方對線路縱斷面的設計、曲線方式、曲率半徑等做出了明確的規(guī)定。實踐進展鐵路式、曲率半徑等做出了明確的規(guī)定。實踐進展鐵路下采礦時，由于地表曲率變化緩慢，只需采取及時下采礦時，由于地表曲率變化緩慢，只需采取及時的措施，可以消除曲率的影響，保證行車的平安

11、。的措施，可以消除曲率的影響，保證行車的平安。3 3鋼軌下沉差的影響鋼軌下沉差的影響 兩條鋼軌下沉不等，使兩條鋼軌出現(xiàn)下沉差，改兩條鋼軌下沉不等，使兩條鋼軌出現(xiàn)下沉差，改動了兩條鋼軌原來的超高。當超高超越允許值或出動了兩條鋼軌原來的超高。當超高超越允許值或出現(xiàn)反超高時，對列車運轉(zhuǎn)將產(chǎn)生極為不利的影響，現(xiàn)反超高時，對列車運轉(zhuǎn)將產(chǎn)生極為不利的影響，甚至導致列車翻車事故。甚至導致列車翻車事故。 規(guī)定：曲線超高度的最大限制規(guī)定：曲線超高度的最大限制不得超越不得超越150mm150mm。單線上、下行列車速度相差懸殊時。單線上、下行列車速度相差懸殊時不得超越不得超越125mm125mm，兩軌面的實踐超高度

12、與設計超高度，兩軌面的實踐超高度與設計超高度相比較，起差值不得超越相比較，起差值不得超越4mm4mm。我國鐵路的規(guī)范軌。我國鐵路的規(guī)范軌距為距為1435mm1435mm。為使兩軌超高變化量小于。為使兩軌超高變化量小于4mm4mm，垂直與，垂直與線路方向的地表傾斜值應小于線路方向的地表傾斜值應小于2.82.8。4 4橫向挪動變形對線路的影響橫向挪動變形對線路的影響 線路的橫向挪動與線路相對于任務面的位置有關(guān)。線路的橫向挪動與線路相對于任務面的位置有關(guān)。1 1當線路的方向與任務面推進方向平行，當線路的方向與任務面推進方向平行，且位于地表挪動盆地主斷面上，線路的橫向且位于地表挪動盆地主斷面上，線路的

13、橫向挪動量較小。挪動量較小。 2 2線路方向與任務面推進方向垂直，且位于挪動盆線路方向與任務面推進方向垂直，且位于挪動盆地主斷面上時，線路的橫向挪動規(guī)律為：當任務面向線路地主斷面上時，線路的橫向挪動規(guī)律為：當任務面向線路推進時，線路的挪動方向與任務面推進方向相反，橫向挪推進時，線路的挪動方向與任務面推進方向相反，橫向挪動量由小到大。動量由小到大。 當任務面推過線路并逐漸遠離時，線路橫向挪動方當任務面推過線路并逐漸遠離時，線路橫向挪動方向逐漸轉(zhuǎn)向任務面推進方向，起橫向挪動值由原來的最向逐漸轉(zhuǎn)向任務面推進方向，起橫向挪動值由原來的最大值逐漸減小，最終將越過原來的位置而穩(wěn)定在停采線大值逐漸減小，最終

14、將越過原來的位置而穩(wěn)定在停采線一側(cè)。一側(cè)。 3 3當線路的方向與任務面推進方向平行或當線路的方向與任務面推進方向平行或垂直，但不位于挪動盆地的主斷面上時，線路的挪垂直，但不位于挪動盆地的主斷面上時，線路的挪動方向總是指向采空區(qū)方向。增大或減小線路的平動方向總是指向采空區(qū)方向。增大或減小線路的平面曲線半徑或使直線變?yōu)榍€。面曲線半徑或使直線變?yōu)榍€。 4 4當線路的方向與回采任務面斜交，線路當線路的方向與回采任務面斜交，線路的橫向挪動將使線路構(gòu)成的橫向挪動將使線路構(gòu)成“S S形，出現(xiàn)兩個反向形，出現(xiàn)兩個反向的曲線；的曲線；5 5線路縱向挪動變形的影響線路縱向挪動變形的影響 線路的縱向挪動變形主要

15、表現(xiàn)為線路的爬行和軌縫線路的縱向挪動變形主要表現(xiàn)為線路的爬行和軌縫的變化。線路的爬行量普通小于地表程度挪動量。出現(xiàn)的變化。線路的爬行量普通小于地表程度挪動量。出現(xiàn)爬行的范圍要大于地表挪動的范圍。線路爬行的方向、爬行的范圍要大于地表挪動的范圍。線路爬行的方向、大小與地表程度挪動的方向和大小有關(guān)，此外，還受線大小與地表程度挪動的方向和大小有關(guān)，此外，還受線路的坡度、重車運轉(zhuǎn)方向和線路鎖定情況的影響。路的坡度、重車運轉(zhuǎn)方向和線路鎖定情況的影響。 軌縫的變化與地表程度變形有關(guān)，在地表拉伸區(qū)，軌縫的變化與地表程度變形有關(guān)，在地表拉伸區(qū)，軌縫增大。假設變形太大，能使軌縫到達或超越線路的軌縫增大。假設變形太

16、大，能使軌縫到達或超越線路的允許值，并能將魚尾板拉斷或?qū)⒙菟ㄇ袛?。在地表緊縮允許值，并能將魚尾板拉斷或?qū)⒙菟ㄇ袛?。在地表緊縮變形區(qū)，軌縫減小。假設緊縮變形值太大，軌縫擠死，變形區(qū)，軌縫減小。假設緊縮變形值太大，軌縫擠死，出現(xiàn)瞎縫，使接頭和鋼軌內(nèi)產(chǎn)生很大的應力，甚至出現(xiàn)出現(xiàn)瞎縫，使接頭和鋼軌內(nèi)產(chǎn)生很大的應力，甚至出現(xiàn)“漲軌景象，導致脫軌事故。漲軌景象，導致脫軌事故。四、鐵路下采煤的技術(shù)措施四、鐵路下采煤的技術(shù)措施 鐵路下采煤的技術(shù)措施主要有兩類：開采措施和維鐵路下采煤的技術(shù)措施主要有兩類：開采措施和維修措施。開采措施是減小地表的挪動變形和下沉速度。修措施。開采措施是減小地表的挪動變形和下沉速度。

17、維修措施是消除開采對鐵道路路的影響，保證鐵路的平維修措施是消除開采對鐵道路路的影響，保證鐵路的平安運轉(zhuǎn)。安運轉(zhuǎn)。 一開采措施一開采措施 開采措施包括以下一些方法：采用充填開采、柱式開采措施包括以下一些方法：采用充填開采、柱式開采減小地表挪動變形；選取合理的開采方法和頂板管開采減小地表挪動變形；選取合理的開采方法和頂板管理方法防止地表忽然下沉；合理的布置任務面，盡量不理方法防止地表忽然下沉；合理的布置任務面，盡量不使線路與任務面斜交，使線路位于地表挪動盆地的有利使線路與任務面斜交，使線路位于地表挪動盆地的有利位置，減小線路的挪動變形和維修任務量；控制任務面位置，減小線路的挪動變形和維修任務量；控

18、制任務面推進速度，減小地表下沉速度，以便及時維修。推進速度，減小地表下沉速度，以便及時維修。二主要維修技術(shù)措施二主要維修技術(shù)措施 1 1加寬、加高路基，保證路基的穩(wěn)定性；加寬、加高路基，保證路基的穩(wěn)定性； 2 2用起道和順坡的方法消除地表下沉對線路用起道和順坡的方法消除地表下沉對線路的影響；的影響； 3 3用撥道、改道的方法消除橫向程度挪動對用撥道、改道的方法消除橫向程度挪動對線路的影響；線路的影響； 4 4用串道的方法消除縱向程度挪動變形對線用串道的方法消除縱向程度挪動變形對線路的影響，調(diào)整軌縫。路的影響，調(diào)整軌縫。 在采取以上措施后鐵路下采煤是平安的。有關(guān)在采取以上措施后鐵路下采煤是平安的

19、。有關(guān)車站、隧道、橋梁等下的采煤問題可歸結(jié)為建筑物車站、隧道、橋梁等下的采煤問題可歸結(jié)為建筑物下采煤問題，其方法同建筑物下采煤。下采煤問題，其方法同建筑物下采煤。 公路是國民經(jīng)濟的根底設備，是交通體系的重要組公路是國民經(jīng)濟的根底設備，是交通體系的重要組成部分。地下開采將對公路呵斥一定的影響，使公路路成部分。地下開采將對公路呵斥一定的影響，使公路路面損壞、坡度改動等，必需采取相應的維護措施。特別面損壞、坡度改動等，必需采取相應的維護措施。特別是近年來開展起來的高速公路，路面構(gòu)造特殊、行車速是近年來開展起來的高速公路，路面構(gòu)造特殊、行車速度快、對地表變形敏感、造價高等，高速公路下采煤已度快、對地表

20、變形敏感、造價高等，高速公路下采煤已成為成為“三下采煤的新課題，必需加以研討。三下采煤的新課題，必需加以研討。 國內(nèi)公路下采煤的研討還尚處于初始階段，目前國國內(nèi)公路下采煤的研討還尚處于初始階段，目前國內(nèi)在這方面主要是自創(chuàng)村莊、建筑物下、鐵路下采煤的內(nèi)在這方面主要是自創(chuàng)村莊、建筑物下、鐵路下采煤的一些相關(guān)的閱歷和措施，利用概率積分法對公路下采煤一些相關(guān)的閱歷和措施，利用概率積分法對公路下采煤的沉陷進展預測，并結(jié)合相關(guān)地表挪動和變形的觀測和的沉陷進展預測，并結(jié)合相關(guān)地表挪動和變形的觀測和一些相關(guān)的地質(zhì)、采礦資料，從而得出公路采動沉陷的一些相關(guān)的地質(zhì)、采礦資料，從而得出公路采動沉陷的破壞類型，最后對

21、地表沉陷和采空區(qū)對公路的危害進展破壞類型，最后對地表沉陷和采空區(qū)對公路的危害進展分析。分析。一、地下開采對公路的影響一、地下開采對公路的影響 地下開采對公路的影響可分為：垂直挪動變形地下開采對公路的影響可分為：垂直挪動變形和程度挪動變形對公路的影響。和程度挪動變形對公路的影響。1 1垂直挪動變形對公路的影響垂直挪動變形對公路的影響 地表下沉差導致公路傾斜，使公路的坡度發(fā)生地表下沉差導致公路傾斜，使公路的坡度發(fā)生變化。當公路坡度的傾向與地表傾斜一致時，可增變化。當公路坡度的傾向與地表傾斜一致時，可增大公路的坡度；當公路坡度的傾向與地表傾斜相反大公路的坡度；當公路坡度的傾向與地表傾斜相反時，可減小

22、公路的坡度。時，可減小公路的坡度。 地表傾斜還會改動排水溝的坡度，構(gòu)成反坡、地表傾斜還會改動排水溝的坡度，構(gòu)成反坡、導致排水不暢等。導致排水不暢等。2 2程度挪動變形的影響程度挪動變形的影響 均勻程度挪動對公路的影響較小。不均勻程度挪動產(chǎn)均勻程度挪動對公路的影響較小。不均勻程度挪動產(chǎn)生的程度變形對公路的影響較大。不均勻的程度挪動可改生的程度變形對公路的影響較大。不均勻的程度挪動可改動線路的方向和圓曲線的半徑。使行車平安出現(xiàn)隱患，但動線路的方向和圓曲線的半徑。使行車平安出現(xiàn)隱患，但這種影響與對鐵路的影響相比是較小的，可經(jīng)過汽車行駛這種影響與對鐵路的影響相比是較小的，可經(jīng)過汽車行駛來調(diào)整。來調(diào)整。

23、 拉伸變形使公路路面拉壞、產(chǎn)生裂痕。當大的裂痕出拉伸變形使公路路面拉壞、產(chǎn)生裂痕。當大的裂痕出現(xiàn)時，往往伴隨著臺階，影響行車的速度和平安。特別是現(xiàn)時，往往伴隨著臺階，影響行車的速度和平安。特別是對高速公路的影響較大。緊縮變形使公路路面受壓，當緊對高速公路的影響較大。緊縮變形使公路路面受壓，當緊縮變形較大時，能夠使路面壓壞，甚至使路面上鼓，導致縮變形較大時，能夠使路面壓壞，甚至使路面上鼓，導致行車不暢。行車不暢。 程度變形可使公路橋梁、涵洞拉壞或壓壞，導致交通程度變形可使公路橋梁、涵洞拉壞或壓壞，導致交通中斷，使涵洞排水不暢，在洪水時淹沒公路。中斷，使涵洞排水不暢，在洪水時淹沒公路。二、公路下采煤技術(shù)措施二、公路下采煤技術(shù)措施 公路下采煤與鐵路下采煤一樣，可采用兩種措施：地公路下