ch5铁路公路下采煤ppt课件

1、第一节第一节 地下开采对铁路的影响及防护措施地下开采对铁路的影响及防护措施第二节第二节 地下开采对公路的影响及防护措施地下开采对公路的影响及防护措施 铁路、公路是国民经济的动脉。这些构筑物由铁路、公路是国民经济的动脉。这些构筑物由于延伸长度大，留设维护煤柱时压煤量大，据不完于延伸长度大，留设维护煤柱时压煤量大，据不完全统计，我国仅铁路下压煤总量到达全统计，我国仅铁路下压煤总量到达18.9118.91亿吨。亿吨。 近年来，高速公路建立不断开展，高速公路下近年来，高速公路建立不断开展，高速公路下压煤开采已成为压煤开采已成为“三下采煤的又一大问题。三下采煤的又一大问题。 地下开采对铁路和公路的破坏如

2、图地下开采对铁路和公路的破坏如图7-17-1所示。所示。本节根据开采沉陷引起地表变形特点及其危害性，本节根据开采沉陷引起地表变形特点及其危害性，分述沉陷对铁路、公路的损害。分述沉陷对铁路、公路的损害。 我国在我国在 中规定：一等火车站、高速公中规定：一等火车站、高速公路为路为级维护对象；二等火车站、一级公路为级维护对象；二等火车站、一级公路为级级维护物；三、四等火车站，为维护物；三、四等火车站，为级维护物。级维护物。一、铁路下采煤的特点一、铁路下采煤的特点 与普通建筑物下采煤相比，铁路下采煤具有以与普通建筑物下采煤相比，铁路下采煤具有以下一些特点：下一些特点： 1 1铁路是延伸性建筑物，相互之

3、间为一整体。铁路是延伸性建筑物，相互之间为一整体。假设某一区段出了问题必然会影响全线正常通车。必假设某一区段出了问题必然会影响全线正常通车。必需全盘思索。需全盘思索。 2 2铁路运输不能中断，必需保证采动过程中列铁路运输不能中断，必需保证采动过程中列车行车的平安。这就要求在短时间维修的条件下，保车行车的平安。这就要求在短时间维修的条件下，保证铁路维修的质量。证铁路维修的质量。 3 3铁路忽然的、部分的陷落，对列车运转危害铁路忽然的、部分的陷落，对列车运转危害极大，能够导致列车行车事故，必需加以防止。极大，能够导致列车行车事故，必需加以防止。 4 4铁路的挪动变形可经过及时维修消除。铁路的挪动变

4、形可经过及时维修消除。 在我国，煤矿区开采影响的铁路主要分为三种：矿区在我国，煤矿区开采影响的铁路主要分为三种：矿区或厂区、林区等公用线、铁路支线国家三级铁路和或厂区、林区等公用线、铁路支线国家三级铁路和铁路干线国家一、二级铁路。铁路干线国家一、二级铁路。 矿区公用线效力对象是矿区本身，地下开采的影响只涉矿区公用线效力对象是矿区本身，地下开采的影响只涉及矿区的利益，加之铁路行车速度慢、技术质量要求低，因及矿区的利益，加之铁路行车速度慢、技术质量要求低，因此，矿区铁路公用线下采矿较易开展，目前，我国的铁路下此，矿区铁路公用线下采矿较易开展，目前，我国的铁路下采煤大多是在矿区公用线下开展的。采煤大

5、多是在矿区公用线下开展的。 铁路支线的技术规范和重要程度多比公用线高。但是，铁路支线的技术规范和重要程度多比公用线高。但是，它与铁路干线相比，其重要程度、行车速度、车次都较低。它与铁路干线相比，其重要程度、行车速度、车次都较低。铁路支线下采煤在我国已进展了多次实验，获得了丰富的阅铁路支线下采煤在我国已进展了多次实验，获得了丰富的阅历。历。 铁路干线是国家的交通命脉。列车行车速度快、车次多、铁路干线是国家的交通命脉。列车行车速度快、车次多、线路技术规范高、线路间歇时间短，维修任务不易进展，因线路技术规范高、线路间歇时间短，维修任务不易进展，因此在铁路干线下采煤是非常困难的。此在铁路干线下采煤是非

6、常困难的。二、路基挪动变形特征二、路基挪动变形特征 地下开采的影响传播到路基，引起路基挪动变形。当采深地下开采的影响传播到路基，引起路基挪动变形。当采深与采厚之比称深沉比较大大于与采厚之比称深沉比较大大于2020时，路基的挪动是延时，路基的挪动是延续、渐变的，普通不会出现忽然的、部分的下陷。只需地质采续、渐变的，普通不会出现忽然的、部分的下陷。只需地质采矿条件满足出现塌陷坑的条件时，路基才有能够出现塌陷坑，矿条件满足出现塌陷坑的条件时，路基才有能够出现塌陷坑，此时进展铁路下采煤时，应采取特别的平安措施。此时进展铁路下采煤时，应采取特别的平安措施。 采动过程中地表的倾斜、拉伸变形对路基的稳定性都

7、会产采动过程中地表的倾斜、拉伸变形对路基的稳定性都会产生一定的影响。影响程度的大小可根据地表挪动变形估计结果生一定的影响。影响程度的大小可根据地表挪动变形估计结果评价。对稳定性较差的高路堤、陡坡路堤和深路堑应进展滑坡评价。对稳定性较差的高路堤、陡坡路堤和深路堑应进展滑坡的能够性验算。的能够性验算。 普通情况下，采动影响下铁路路基的挪动变形在空间上是普通情况下，采动影响下铁路路基的挪动变形在空间上是延续分布的，在时间是延续渐变的，可以经过维修消除开采的延续分布的，在时间是延续渐变的，可以经过维修消除开采的影响，保证铁路行车的平安，这是铁路下采矿的根底。影响，保证铁路行车的平安，这是铁路下采矿的根

8、底。三、线路上部建筑的挪动变形三、线路上部建筑的挪动变形 地下开采将引起线路产生如下变化：地下开采将引起线路产生如下变化： 1 1线路坡度的变化线路坡度的变化 由于路基下沉的不均匀，使路基产生倾斜，从而导致由于路基下沉的不均匀，使路基产生倾斜，从而导致线路原有坡度变化。当地表倾斜方向和线路的方向一致时，线路原有坡度变化。当地表倾斜方向和线路的方向一致时，线路坡度增大。反之，线路坡度减小，或构成反坡。线路线路坡度增大。反之，线路坡度减小，或构成反坡。线路坡度的增减将使列车运转阻力增减。铁路下采煤时，必需坡度的增减将使列车运转阻力增减。铁路下采煤时，必需保证线路在开采后的坡度满足列车运转允许的坡度

9、。保证线路在开采后的坡度满足列车运转允许的坡度。 规定线路的最大允许坡度为：国规定线路的最大允许坡度为：国家家级铁路，普通地段为级铁路，普通地段为66，在困难地段为，在困难地段为1212；国家；国家级铁路为级铁路为1212；国家；国家级铁路为级铁路为1515。上述各级铁路在双。上述各级铁路在双机牵引时最大坡度可为机牵引时最大坡度可为2020。当车站必需设在坡道上时，。当车站必需设在坡道上时，最大坡度为最大坡度为2.52.5。2 2竖曲线半径的变化竖曲线半径的变化 线路倾斜的不均匀变化，会导致线路竖曲线半径线路倾斜的不均匀变化，会导致线路竖曲线半径的变化。地表挪动的正曲率可使线路的凸竖曲线半的变

10、化。地表挪动的正曲率可使线路的凸竖曲线半径减小，使原有凹竖曲线半径增大，使长坡道变成径减小，使原有凹竖曲线半径增大，使长坡道变成凸竖曲线。地表挪动的负曲率可使线路的凸竖曲线凸竖曲线。地表挪动的负曲率可使线路的凸竖曲线半径增大，使原有凹竖曲线半径减小，使长坡道变半径增大，使原有凹竖曲线半径减小，使长坡道变成凹竖曲线。成凹竖曲线。 对线路纵断面的设计、曲线方对线路纵断面的设计、曲线方式、曲率半径等做出了明确的规定。实践进展铁路式、曲率半径等做出了明确的规定。实践进展铁路下采矿时，由于地表曲率变化缓慢，只需采取及时下采矿时，由于地表曲率变化缓慢，只需采取及时的措施，可以消除曲率的影响，保证行车的平安

11、。的措施，可以消除曲率的影响，保证行车的平安。3 3钢轨下沉差的影响钢轨下沉差的影响 两条钢轨下沉不等，使两条钢轨出现下沉差，改两条钢轨下沉不等，使两条钢轨出现下沉差，改动了两条钢轨原来的超高。当超高超越允许值或出动了两条钢轨原来的超高。当超高超越允许值或出现反超高时，对列车运转将产生极为不利的影响，现反超高时，对列车运转将产生极为不利的影响，甚至导致列车翻车事故。甚至导致列车翻车事故。 规定：曲线超高度的最大限制规定：曲线超高度的最大限制不得超越不得超越150mm150mm。单线上、下行列车速度相差悬殊时。单线上、下行列车速度相差悬殊时不得超越不得超越125mm125mm，两轨面的实践超高度

12、与设计超高度，两轨面的实践超高度与设计超高度相比较，起差值不得超越相比较，起差值不得超越4mm4mm。我国铁路的规范轨。我国铁路的规范轨距为距为1435mm1435mm。为使两轨超高变化量小于。为使两轨超高变化量小于4mm4mm，垂直与，垂直与线路方向的地表倾斜值应小于线路方向的地表倾斜值应小于2.82.8。4 4横向挪动变形对线路的影响横向挪动变形对线路的影响 线路的横向挪动与线路相对于任务面的位置有关。线路的横向挪动与线路相对于任务面的位置有关。1 1当线路的方向与任务面推进方向平行，当线路的方向与任务面推进方向平行，且位于地表挪动盆地主断面上，线路的横向且位于地表挪动盆地主断面上，线路的

13、横向挪动量较小。挪动量较小。 2 2线路方向与任务面推进方向垂直，且位于挪动盆线路方向与任务面推进方向垂直，且位于挪动盆地主断面上时，线路的横向挪动规律为：当任务面向线路地主断面上时，线路的横向挪动规律为：当任务面向线路推进时，线路的挪动方向与任务面推进方向相反，横向挪推进时，线路的挪动方向与任务面推进方向相反，横向挪动量由小到大。动量由小到大。 当任务面推过线路并逐渐远离时，线路横向挪动方当任务面推过线路并逐渐远离时，线路横向挪动方向逐渐转向任务面推进方向，起横向挪动值由原来的最向逐渐转向任务面推进方向，起横向挪动值由原来的最大值逐渐减小，最终将越过原来的位置而稳定在停采线大值逐渐减小，最终

14、将越过原来的位置而稳定在停采线一侧。一侧。 3 3当线路的方向与任务面推进方向平行或当线路的方向与任务面推进方向平行或垂直，但不位于挪动盆地的主断面上时，线路的挪垂直，但不位于挪动盆地的主断面上时，线路的挪动方向总是指向采空区方向。增大或减小线路的平动方向总是指向采空区方向。增大或减小线路的平面曲线半径或使直线变为曲线。面曲线半径或使直线变为曲线。 4 4当线路的方向与回采任务面斜交，线路当线路的方向与回采任务面斜交，线路的横向挪动将使线路构成的横向挪动将使线路构成“S S形，出现两个反向形，出现两个反向的曲线；的曲线；5 5线路纵向挪动变形的影响线路纵向挪动变形的影响 线路的纵向挪动变形主要

15、表现为线路的爬行和轨缝线路的纵向挪动变形主要表现为线路的爬行和轨缝的变化。线路的爬行量普通小于地表程度挪动量。出现的变化。线路的爬行量普通小于地表程度挪动量。出现爬行的范围要大于地表挪动的范围。线路爬行的方向、爬行的范围要大于地表挪动的范围。线路爬行的方向、大小与地表程度挪动的方向和大小有关，此外，还受线大小与地表程度挪动的方向和大小有关，此外，还受线路的坡度、重车运转方向和线路锁定情况的影响。路的坡度、重车运转方向和线路锁定情况的影响。 轨缝的变化与地表程度变形有关，在地表拉伸区，轨缝的变化与地表程度变形有关，在地表拉伸区，轨缝增大。假设变形太大，能使轨缝到达或超越线路的轨缝增大。假设变形太

16、大，能使轨缝到达或超越线路的允许值，并能将鱼尾板拉断或将螺栓切断。在地表紧缩允许值，并能将鱼尾板拉断或将螺栓切断。在地表紧缩变形区，轨缝减小。假设紧缩变形值太大，轨缝挤死，变形区，轨缝减小。假设紧缩变形值太大，轨缝挤死，出现瞎缝，使接头和钢轨内产生很大的应力，甚至出现出现瞎缝，使接头和钢轨内产生很大的应力，甚至出现“涨轨景象，导致脱轨事故。涨轨景象，导致脱轨事故。四、铁路下采煤的技术措施四、铁路下采煤的技术措施 铁路下采煤的技术措施主要有两类：开采措施和维铁路下采煤的技术措施主要有两类：开采措施和维修措施。开采措施是减小地表的挪动变形和下沉速度。修措施。开采措施是减小地表的挪动变形和下沉速度。

17、维修措施是消除开采对铁道路路的影响，保证铁路的平维修措施是消除开采对铁道路路的影响，保证铁路的平安运转。安运转。 一开采措施一开采措施 开采措施包括以下一些方法：采用充填开采、柱式开采措施包括以下一些方法：采用充填开采、柱式开采减小地表挪动变形；选取合理的开采方法和顶板管开采减小地表挪动变形；选取合理的开采方法和顶板管理方法防止地表忽然下沉；合理的布置任务面，尽量不理方法防止地表忽然下沉；合理的布置任务面，尽量不使线路与任务面斜交，使线路位于地表挪动盆地的有利使线路与任务面斜交，使线路位于地表挪动盆地的有利位置，减小线路的挪动变形和维修任务量；控制任务面位置，减小线路的挪动变形和维修任务量；控

18、制任务面推进速度，减小地表下沉速度，以便及时维修。推进速度，减小地表下沉速度，以便及时维修。二主要维修技术措施二主要维修技术措施 1 1加宽、加高路基，保证路基的稳定性；加宽、加高路基，保证路基的稳定性； 2 2用起道和顺坡的方法消除地表下沉对线路用起道和顺坡的方法消除地表下沉对线路的影响；的影响； 3 3用拨道、改道的方法消除横向程度挪动对用拨道、改道的方法消除横向程度挪动对线路的影响；线路的影响； 4 4用串道的方法消除纵向程度挪动变形对线用串道的方法消除纵向程度挪动变形对线路的影响，调整轨缝。路的影响，调整轨缝。 在采取以上措施后铁路下采煤是平安的。有关在采取以上措施后铁路下采煤是平安的

19、。有关车站、隧道、桥梁等下的采煤问题可归结为建筑物车站、隧道、桥梁等下的采煤问题可归结为建筑物下采煤问题，其方法同建筑物下采煤。下采煤问题，其方法同建筑物下采煤。 公路是国民经济的根底设备，是交通体系的重要组公路是国民经济的根底设备，是交通体系的重要组成部分。地下开采将对公路呵斥一定的影响，使公路路成部分。地下开采将对公路呵斥一定的影响，使公路路面损坏、坡度改动等，必需采取相应的维护措施。特别面损坏、坡度改动等，必需采取相应的维护措施。特别是近年来开展起来的高速公路，路面构造特殊、行车速是近年来开展起来的高速公路，路面构造特殊、行车速度快、对地表变形敏感、造价高等，高速公路下采煤已度快、对地表

20、变形敏感、造价高等，高速公路下采煤已成为成为“三下采煤的新课题，必需加以研讨。三下采煤的新课题，必需加以研讨。 国内公路下采煤的研讨还尚处于初始阶段，目前国国内公路下采煤的研讨还尚处于初始阶段，目前国内在这方面主要是自创村庄、建筑物下、铁路下采煤的内在这方面主要是自创村庄、建筑物下、铁路下采煤的一些相关的阅历和措施，利用概率积分法对公路下采煤一些相关的阅历和措施，利用概率积分法对公路下采煤的沉陷进展预测，并结合相关地表挪动和变形的观测和的沉陷进展预测，并结合相关地表挪动和变形的观测和一些相关的地质、采矿资料，从而得出公路采动沉陷的一些相关的地质、采矿资料，从而得出公路采动沉陷的破坏类型，最后对

21、地表沉陷和采空区对公路的危害进展破坏类型，最后对地表沉陷和采空区对公路的危害进展分析。分析。一、地下开采对公路的影响一、地下开采对公路的影响 地下开采对公路的影响可分为：垂直挪动变形地下开采对公路的影响可分为：垂直挪动变形和程度挪动变形对公路的影响。和程度挪动变形对公路的影响。1 1垂直挪动变形对公路的影响垂直挪动变形对公路的影响 地表下沉差导致公路倾斜，使公路的坡度发生地表下沉差导致公路倾斜，使公路的坡度发生变化。当公路坡度的倾向与地表倾斜一致时，可增变化。当公路坡度的倾向与地表倾斜一致时，可增大公路的坡度；当公路坡度的倾向与地表倾斜相反大公路的坡度；当公路坡度的倾向与地表倾斜相反时，可减小

22、公路的坡度。时，可减小公路的坡度。 地表倾斜还会改动排水沟的坡度，构成反坡、地表倾斜还会改动排水沟的坡度，构成反坡、导致排水不畅等。导致排水不畅等。2 2程度挪动变形的影响程度挪动变形的影响 均匀程度挪动对公路的影响较小。不均匀程度挪动产均匀程度挪动对公路的影响较小。不均匀程度挪动产生的程度变形对公路的影响较大。不均匀的程度挪动可改生的程度变形对公路的影响较大。不均匀的程度挪动可改动线路的方向和圆曲线的半径。使行车平安出现隐患，但动线路的方向和圆曲线的半径。使行车平安出现隐患，但这种影响与对铁路的影响相比是较小的，可经过汽车行驶这种影响与对铁路的影响相比是较小的，可经过汽车行驶来调整。来调整。

23、 拉伸变形使公路路面拉坏、产生裂痕。当大的裂痕出拉伸变形使公路路面拉坏、产生裂痕。当大的裂痕出现时，往往伴随着台阶，影响行车的速度和平安。特别是现时，往往伴随着台阶，影响行车的速度和平安。特别是对高速公路的影响较大。紧缩变形使公路路面受压，当紧对高速公路的影响较大。紧缩变形使公路路面受压，当紧缩变形较大时，能够使路面压坏，甚至使路面上鼓，导致缩变形较大时，能够使路面压坏，甚至使路面上鼓，导致行车不畅。行车不畅。 程度变形可使公路桥梁、涵洞拉坏或压坏，导致交通程度变形可使公路桥梁、涵洞拉坏或压坏，导致交通中断，使涵洞排水不畅，在洪水时淹没公路。中断，使涵洞排水不畅，在洪水时淹没公路。二、公路下采煤技术措施二、公路下采煤技术措施 公路下采煤与铁路下采煤一样，可采用两种措施：地公路下