鄭煤集團(tuán) 大平煤礦 王建崗
大平礦公跨鐵路橋的沉陷治理
鄭煤集團(tuán) 大平煤礦 王建崗
在礦山開采過(guò)程中,由于巖體本身平衡受到破壞,而會(huì)導(dǎo)致上覆巖層出現(xiàn)大面積沉陷,對(duì)地面建筑物、鐵路、公路等設(shè)施造成不同程度的損壞。在“三下”壓煤開采過(guò)程中,依據(jù)工作面布置、采深、煤層厚度及開采方式的不同,對(duì)橋梁、鐵路等設(shè)施進(jìn)行有針對(duì)性的治理,可有效控制沉陷速度,從而降低沉陷產(chǎn)生的影響。
大平礦13091工作面位于宋大鐵路及槐下公路下方,傾向基本垂直于鐵路,走向跨鐵路寬度達(dá)150 m。該處煤層平均厚度為5 m,工作面距地表垂直深度約280 m,開采方式為放頂煤一次采全高。公跨鐵路立交橋是上跨宋大鐵路大平裝車站的一座鋼筋混凝土3孔連續(xù)箱梁橋(34.0 m+8.0 m+8.8 m),左、右幅由兩座獨(dú)立橋梁組合而成,橋面鋪裝成一體,橋面縱坡度為2.4‰,鋼筋混凝土排架樁墩,北端墩基礎(chǔ)為樁基,南端墩基礎(chǔ)為雙層鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ),橋臺(tái)及其基礎(chǔ)為M 10片石。該橋位于13901工作面下付巷上方,位于采區(qū)邊緣。13901工作面與公跨大橋位置關(guān)系如圖1所示。
2008年7月,13091工作面回采至距公跨鐵路橋北橋墩60 m處時(shí),橋兩端及錐形護(hù)坡均出現(xiàn)了寬度為10 ~ 50 mm、大小不等的裂縫。其中,北橋墩出現(xiàn)了中度下沉、傾斜現(xiàn)象;東、西兩幅橋梁之間出現(xiàn)了拉伸現(xiàn)象,裂縫寬度約20 mm,且以西側(cè)橋梁下沉較為嚴(yán)重。13091工作面于2009年9月回采結(jié)束,沉陷周期長(zhǎng)達(dá)14個(gè)月。調(diào)查測(cè)量數(shù)據(jù)顯示,公跨鐵路橋4個(gè)橋墩的凈空高度分別為西北5.659 m、東北6.207 m、西南6.086 m、東南6.574 m。由以上數(shù)據(jù)可知,公跨鐵路橋的最小凈空高度為5.659 m(火車機(jī)車可勉強(qiáng)通過(guò)),東、西兩幅橋梁高差為0.52 m,傾斜值達(dá)33 mm/m,傾斜度為2°。根據(jù)調(diào)查情況,確定該橋梁被廢棄,禁止通車。
1.優(yōu)化開采方案,延緩沉陷速度。在13091工作面回采初期,大平礦地測(cè)科就建立了專項(xiàng)巖移觀測(cè)站,對(duì)受影響的鐵路及公跨鐵路橋進(jìn)行觀測(cè)。隨著回采的推進(jìn),鐵路路基的下沉速度開始加快。為確?;夭善陂g鐵路線路能正常運(yùn)行,大平礦采取了在鐵路橋周圍60 m范圍內(nèi)工作面不放頂煤和勻速、快速推進(jìn)等措施,有效控制了沉陷速度。經(jīng)觀測(cè),13091工作面過(guò)橋梁時(shí)的最大沉陷速度為22 mm/d,和其相鄰工作面回采過(guò)鐵路期間的最大下沉速度(35 mm/d)相比,有效推遲了公跨鐵路橋的下沉峰值期,最大限度地確保了鐵路橋在回采期間的安全運(yùn)行。
2.公跨鐵路橋治理方案。公跨鐵路橋車流量較大,禁止通車后,對(duì)人們的日常出行和地方經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重影響,因而需要對(duì)此橋進(jìn)行改造或重建。經(jīng)實(shí)地測(cè)量后,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定了便道方案,即將原公跨鐵路橋拆除,在原橋梁北端沿線開挖便道,便道路跨鐵路后與原橋梁南端貫通,如圖2所示。該方案設(shè)計(jì)全長(zhǎng)331 m,平均坡度7°,預(yù)計(jì)開挖土方量10 459.6 m3,具有投資少、工期短等優(yōu)點(diǎn),技術(shù)難度相對(duì)較小。
大平礦與相關(guān)部門對(duì)以上治理方案進(jìn)行了多次分析討論,在對(duì)工程可行性、投入成本及后續(xù)維護(hù)等問(wèn)題達(dá)成一致意見后,開始組織施工。目前,該工程已經(jīng)順利貫通,從根本上解決了公跨鐵路橋下煤層開采的問(wèn)題。經(jīng)估算,此番治理為后續(xù)開采解放煤炭資源超過(guò)90萬(wàn)t,同時(shí)也為提高礦井服務(wù)年限和帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但由于該段鐵路為四股道,是宋大鐵路線在大礦站的重要裝車站,與公路平交后,在管理上出現(xiàn)一定難度,因而今后需在實(shí)際管理操作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),并進(jìn)行優(yōu)化。