李 程

(中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200333)

1 工程概況

夾河寨疏解線位于符夾線既有線擴能改造北端，主要內(nèi)容為既有線增建二線并電化，工程處隴海線沙塘站至夾河寨之間，隴海線左線在K82附近經(jīng)義安煤礦井田，跨既有隴海鐵路，并經(jīng)夾河煤礦井田、京福高速公路后接入隴海線夾河寨站。右線經(jīng)過大劉煤礦井田后接入隴海線夾河寨站，見圖1。

夾河寨疏解線各方案經(jīng)夾河煤礦、義安煤礦、大劉煤礦3個地下開采煤礦。目前3個煤礦邊界與符夾線疏解線鐵路距離均小于1 000 m。

2 煤礦地質(zhì)條件

夾河寨疏解線位于淮北沖積平原既有隴海線沙塘站與夾河寨之間，地形平坦開闊，地面標高在40 m～42 m間。既有線為路堤，填高為1 m～2 m。疏解線所經(jīng)地區(qū)為第四系地層覆蓋，主要為沖積粉質(zhì)粘土、粉土、粉細砂，厚16 m～18 m;其下為上更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)粘土夾粉土，厚度大于40 m;基巖為二疊系砂巖，埋深一般大于70 m。

3 疏解線工程經(jīng)過煤礦開采特征

夾河寨疏解線經(jīng)過正在開采煤礦徐州礦務局夾河煤礦、華潤天能徐州煤電有限公司大劉煤礦，經(jīng)過已關(guān)閉的礦井徐州礦務局義安煤礦。

1)夾河煤礦位井田總體為一走向略有變化的單斜構(gòu)造，地層總體走向北東、傾向北西，傾角15°～35°。本井田含煤系數(shù)最高的為山西組，下石盒子組次之，太原組最低。構(gòu)成本井田儲量最主要的是2煤、7煤和9煤。采礦權(quán)有效期限:2007年7月31日～2030年12月5日，開采深度由－80 m～－1 200 m。夾河煤礦自1969年10月正式投產(chǎn)以來，主要開采下石盒子組2煤和山西組7煤、9煤三個煤層。目前開采－600 m水平以下的是2煤、7煤、9煤。礦井開拓為立井集中上下山的開拓方式。采煤方法主要采用走向長壁式為主，局部傾斜條帶式。礦井采煤機械化程度較高，落煤方式以高檔和綜放為主，個別采用放炮落煤。回采工作面的支護全部采用單體液壓支柱和金屬絞接頂梁支護。頂板管理均采用自然垮落法。2)義安煤礦。義安煤礦含煤地層自下而上分別為上石炭統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組和下石盒子組，厚約500 m。主采煤層分別為2煤、7煤、9煤、20煤和21煤。義安礦主采二疊系下石盒子組和山西組煤層，生產(chǎn)水平有－280 m，－500 m兩個水平，延深水平為－770 m水平。3)大劉煤礦開采深度由－80 m～－800 m標高。區(qū)內(nèi)含煤地層為石炭～二疊系，自上而下分三個含煤組，分別為下二疊統(tǒng)下石盒子組、山西組和太原組，可采和局部可采3層，總厚度約5.01 m。主采二疊系山西組7煤、9煤。生產(chǎn)水平有－310 m，－450 m，－600 m三個水平。該礦越界開采7煤層與夾河礦相通，現(xiàn)已在－90 m回風巷、－310 m水平建立水閘墻隔水。

4 礦區(qū)地質(zhì)選線

符夾線擴能改造夾河寨疏解線位于江蘇省徐州市銅山區(qū)大彭鎮(zhèn)310國道與隴海線夾河寨站之間，下穿京福高速公路。徐州礦務局夾河煤礦、義安煤礦井田及采空區(qū)對線路方案影響較大，大劉煤礦對線路方案影響較小。夾河、義安、大劉煤礦對鄰近的隴海線、符夾線、京福高速公路均設有保安煤柱。

4.1 夾河煤礦夾河寨疏解方案的影響

夾河寨疏解線共有三個方案，小半徑方案(AK)、大半徑方案(AIK)、貫通方案(CK)。AK方案進入夾河煤礦井田約253 m，AIK方案進入夾河煤礦井田約1 090 m，均壓覆其西南部煤炭儲量。圖2是地質(zhì)工程師在夾河煤礦地表調(diào)查照片。符夾鐵路夾河寨疏解線位于夾河煤礦井田西南部，AK，AIK，CK均壓覆該礦保有儲量。因此，在既有隴海鐵路保安煤柱基礎(chǔ)上需要增設疏解線保安煤柱。夾河煤礦對各方案都有影響，涉及增加保安煤柱問題，AK方案伸入礦區(qū)很多，或者說壓覆礦藏多，AIK方案壓覆較少些。CK方案集合了AK，AIK方案的優(yōu)點，在夾河煤礦段線路方案壓縮在既有隴海線、京福高速公路保安煤柱內(nèi)部通過，只需少量增加既有隴海線保安煤柱寬度。CK方案大幅度減少了壓覆夾河煤礦的煤炭儲量，對煤礦的開采影響能降到最低程度。

圖2 夾河煤礦西風井及地災隱患點（西側(cè)為地表塌陷區(qū)）

4.2 義安煤礦對符夾線夾河寨疏解方案的影響

圖3 顯示義安煤礦大彭鎮(zhèn)蔡莊居民院墻發(fā)生豎直、水平張裂縫——豎直、水平開裂屬采空區(qū)地表危險變形區(qū)，推測地基土發(fā)生垂直及水平位移。

圖3 義安煤礦大彭鎮(zhèn)蔡莊居民院墻開裂圖

AK線路方案南段經(jīng)義安煤礦作廢礦權(quán)(該礦2011年7月關(guān)閉)。符夾鐵路夾河寨疏解線與義安煤礦的地表移動邊界最近的距離為310 m。比較方案AIK82+400～AIK84+420位于徐州礦務局義安煤礦地表變形區(qū)。義安煤礦對AK方案無影響，對AIK方案影響嚴重，線路進入了采空區(qū)的地表變形區(qū)，工程處理費用較大。CK方案在義安煤礦段線路方案位于危險變形區(qū)外部的安全地帶，保證了線路方案的安全，又較少影響村鎮(zhèn)拆遷。

4.3 大劉煤礦對符夾線夾河寨疏解方案的影響

AK線路方案、AIK方案位于大劉煤礦變形區(qū)外部，受大劉對京福高速公路及隴海鐵路預留保安煤柱保護;夾河寨疏解方案右線在原有鐵路岔線內(nèi)側(cè)接入隴海線夾河寨站，不壓覆礦產(chǎn)。大劉煤礦對線路方案無影響。

5 結(jié)語

AK方案AK82+500～AK87+200位于徐州礦務局義安煤礦、夾河煤礦井田范圍內(nèi)，壓覆其煤炭儲量。線路北段屬徐州礦務局夾河煤礦西南部，夾河礦對鄰近的隴海線沙塘站、隴海線、京福高速公路均設有保安煤柱，因符夾鐵路夾河疏解線特大橋的建造可能需要將原設隴海線保安煤柱(2號、7號煤保安煤柱)向北增加1 100 m，寬度增加250 m～750 m。本方案的優(yōu)點是沒有經(jīng)過煤礦大面積采空區(qū)、地表變形區(qū)，但產(chǎn)生較大面積壓礦，對夾河煤礦的后期開采極為不利。

比較方案AIK82+400～AIK84+420位于徐州礦務局義安煤礦地表變形區(qū)，第四系厚度60 m左右，根據(jù)淮北市檢測資料，在今后10年～15年內(nèi)，大面積采空塌陷區(qū)地表每年平均會有5.4 mm～8.55 mm的沉降發(fā)生，15年以上的監(jiān)測點沉降量有升有降;塌陷15年以上的區(qū)域沉降速率每年約為0.20 mm～3.39 mm。如實施AIK方案，則需進行地面變形觀測，若土層的豎直或水平變形完成，地基處于穩(wěn)定情況，則線路橋梁工程可采用大直徑深孔灌注樁(樁端進入弱風化巖層)穿越該變形區(qū);北段線路存在壓覆夾河煤礦礦產(chǎn)問題，需將夾河煤礦隴海線保安煤柱向北增加280 m。本方案既有采空區(qū)地基變形問題，又有壓礦問題、村鎮(zhèn)拆遷問題，處理起來非常棘手。義安煤礦對AK方案無影響，對AIK方案影響嚴重，線路進入了采空區(qū)的危險變形區(qū)，工程處理費用較大。大劉煤礦對既有符夾線及隴海線設有保安煤柱，故夾河寨疏解右線是安全的，它位于既有保安煤柱內(nèi)側(cè)，不產(chǎn)生新的壓礦問題。CK方案集合了AK，AIK方案的優(yōu)點，即在義安煤礦段線路方案位于危險變形區(qū)外部的安全地帶，在夾河煤礦段線路方案壓縮在既有隴海線、京福高速公路保安煤柱內(nèi)部通過，只需少量增加既有隴海線保安煤柱寬度。CK方案大幅度減少了壓覆夾河煤礦的煤炭儲量，對煤礦的開采影響降低到最低程度。CK方案可行，推薦為可行性研究貫通方案。

［1］鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質(zhì)手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［2］TB 10027-2012，鐵路不良地質(zhì)勘察規(guī)程［S］.

［3］趙 文.銀西鐵路彬長礦區(qū)采空區(qū)地質(zhì)選線［J］.鐵道標準設計，2012(7):22-23.

［4］於定華.婁邵線牛馬司煤礦采空區(qū)地質(zhì)選線［J］.鐵道勘察，2006(4):15-16.

［5］鄭州至徐州鐵路客運專線(江蘇段)工程壓覆江蘇省徐州市夾河煤礦區(qū)煤炭資源儲量評估報告［R］.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設計研究院，2012.

［6］鄭州至徐州鐵路客運專線(江蘇段)工程壓覆江蘇省徐州市義安煤礦區(qū)煤炭資源儲量評估報告［R］.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設計研究院，2012.

［7］鄭州至徐州鐵路客運專線(江蘇段)工程壓覆江蘇省徐州市大劉煤礦區(qū)煤炭資源儲量評估報告［R］.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設計研究院，2012.