孫 強(qiáng)

(雞西市國(guó)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(qiáng)

(雞西市國(guó)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(yùn)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(wèn)題，礦井積極進(jìn)行礦區(qū)鐵路下開采，通過(guò)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(yàn)和方法。

礦區(qū)鐵路；采煤；開采方法

近年來(lái)，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(yàn)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(lái)的燕山運(yùn)動(dòng)都對(duì)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(jìn)一步加強(qiáng)，使東西向褶皺和北東、北西斷裂進(jìn)一步發(fā)展，形成了位于盆地中央的平陽(yáng)-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(yè)巖、頁(yè)巖、煤頁(yè)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(zhǎng)壁后退式，頂板管理為全陷法。

2 經(jīng)驗(yàn)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(hù)等級(jí)定為Ⅳ級(jí)。受護(hù)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(hù)對(duì)象。沿受護(hù)對(duì)象邊界向外留設(shè)圍護(hù)帶，圍護(hù)帶帶寬取5 m。在圍護(hù)帶的基礎(chǔ)上向外按表土層移動(dòng)角(Φ =45°)、基巖移動(dòng)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(hù)煤柱點(diǎn)，多個(gè)剖面保護(hù)煤柱點(diǎn)連線就是鐵路保護(hù)煤柱線。

鐵路下采煤預(yù)計(jì)。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(jìn)速度和開采順序等。多數(shù)礦井全部采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤方法，頂板采用全陷法。第二，預(yù)計(jì)方法。應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的微機(jī)預(yù)算法和微機(jī)制圖法。第三，預(yù)計(jì)參數(shù)的選取。盡可能用本地的巖移參數(shù)，無(wú)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(jì)內(nèi)容。應(yīng)預(yù)計(jì)出鐵路所在處的地表下沉、下沉速度、下沉范圍、橫向移動(dòng)及水平變形值，還應(yīng)預(yù)計(jì)出下沉回填量及鐵路下沉的周期時(shí)間表等內(nèi)容。

觀測(cè)站的設(shè)計(jì)。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(shì)平坦，下沉期間兩側(cè)積水，觀測(cè)站只能設(shè)置于鐵路的路堤坡上。第二，觀測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)度和間距。采深100～200 m的，點(diǎn)間距離為10～15 m；采深200～300 m的，點(diǎn)間距離為15～20 m，采深300 m以上的，點(diǎn)間距離20～25 m(或者設(shè)置為24 m，與一節(jié)鐵軌的長(zhǎng)度相等)。觀測(cè)站的長(zhǎng)度應(yīng)按移動(dòng)角進(jìn)行計(jì)算，原則上兩端觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)長(zhǎng)于移動(dòng)邊界1～2個(gè)點(diǎn)。走向觀測(cè)站也可布置一半長(zhǎng)度，但必須大于1.4Ho+50 m(式中Ho為平均開采深度)。第三，觀測(cè)點(diǎn)的建造。觀測(cè)點(diǎn)建在路堤坡上時(shí)，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(jì)下沉量0.3 m)，為保證觀測(cè)點(diǎn)的牢固、可靠，在底部可用混凝土澆灌成底座。第四，控制點(diǎn)。應(yīng)在觀測(cè)站兩端各設(shè)至少兩個(gè)控制點(diǎn)，其間距不小于45 m，與觀測(cè)站外邊界點(diǎn)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(diǎn)，但不得少于3個(gè)。

觀測(cè)站的觀測(cè)。水準(zhǔn)測(cè)量，采用三、四等水準(zhǔn)精度觀測(cè)，其中采前、采后用三等水準(zhǔn)觀測(cè)，采中可用四等水準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)量應(yīng)盡可能采用附合或閉合水準(zhǔn)法觀測(cè)。經(jīng)緯儀測(cè)量，使用不低于DJ6級(jí)經(jīng)緯儀，邊長(zhǎng)須用經(jīng)過(guò)比長(zhǎng)的鋼尺丈量，按比長(zhǎng)拉力施測(cè)，記錄測(cè)溫，按高級(jí)導(dǎo)線要求往返丈量并進(jìn)行改正。采前采后獨(dú)立進(jìn)行兩次全面觀測(cè)。采中跟據(jù)下沉情況確定(初始期和衰退期每1～3個(gè)月測(cè)1次高程；活躍期每10～15 d觀測(cè)1次高程；當(dāng)下沉速度達(dá)到20 mm/d時(shí)，應(yīng)每1～4 d觀測(cè)1次高程)。

觀測(cè)資料的整理與分析。建立健全觀測(cè)的野賬和臺(tái)賬，繪制下沉曲線等變形圖。對(duì)觀測(cè)的變形數(shù)據(jù)和下沉數(shù)據(jù)等資料進(jìn)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(jìn)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(xiǎn)變形期較長(zhǎng)，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(gè)月備齊回填料(可用矸石山矸石)，最好就近選取回填料。及時(shí)下達(dá)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(shí)組織維修、回填，及時(shí)更換因下沉、扭曲變形導(dǎo)致受破壞的枕木、信號(hào)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(guò)前給慢行信號(hào)，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(shí)，不行車。據(jù)多年采煤經(jīng)驗(yàn)，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(lái)臨之前結(jié)束，對(duì)鐵路的安全和維修工作是有益的。

2.3 經(jīng)濟(jì)方面分析

根據(jù)鐵路下沉觀測(cè)情況，定期對(duì)下沉的鐵路進(jìn)行回填加固，對(duì)部分受損部件進(jìn)行維修?；靥钤嫌玫V井提升出來(lái)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(wèn)題。下沉鐵路回填維修費(fèi)用主要是人工成本和運(yùn)輸成本，雞西礦區(qū)多年下沉鐵路維修費(fèi)用(人工成本和運(yùn)輸成本)在9元/t左右。最近幾年雞西礦區(qū)噸煤平均利潤(rùn)在100元以上，如果扣除出9元下沉鐵路回填成本，噸煤利潤(rùn)也在90元以上。

3 結(jié)語(yǔ)

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(jì)是合理的。只要我們認(rèn)真執(zhí)行技術(shù)規(guī)定，真正落實(shí)安全措施，礦區(qū)鐵路下采煤會(huì)為企業(yè)、社會(huì)創(chuàng)造出巨大財(cái)富。

[1] 煤礦測(cè)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(cè)量手冊(cè)[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(qiáng)(1973-)，男，工程師。

X82；TD167

A

1674-8646(2017)10-0060-02