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第五章 铁路、公路下采煤第一节第一节 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，留设保护煤柱时压煤量大，据不完于延伸长度大，留设保护煤柱时压煤量大，据不完全统计，我国仅铁路下压煤总量达到亿吨全统计，我国仅铁路下压煤总量达到亿吨 近年来，高速公路建设不断发展，高速公路下近年来，高速公路建设不断发展，高速公路下压煤开采已成为压煤开采已成为““三下三下””采煤的又一大问题采煤的又一大问题 地下开采对铁路和公路的破坏如图地下开采对铁路和公路的破坏如图7-17-1所示本节根据开采沉陷引起地表变形特点及其危害性，分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、公路的损害述沉陷对铁路、公路的损害 我国在《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱我国在《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定：一等火车站、高速留设与压煤开采规程》中规定：一等火车站、高速公路为公路为ⅠⅠ级保护对象；二等火车站、一级公路为级保护对象；二等火车站、一级公路为ⅡⅡ级保护物；三、四等火车站，为级保护物；三、四等火车站，为ⅢⅢ级保护物。

级保护物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一、铁路下采煤的特点一、铁路下采煤的特点 与一般建筑物下采煤相比，铁路下采煤具有以下与一般建筑物下采煤相比，铁路下采煤具有以下一些特点：一些特点： （（1 1）铁路是延伸性建筑物，相互之间为一整体铁路是延伸性建筑物，相互之间为一整体如果某一区段出了问题必然会影响全线正常通车必如果某一区段出了问题必然会影响全线正常通车必须全盘考虑须全盘考虑 （（2 2）铁路运输不能中断，必须保证采动过程中列）铁路运输不能中断，必须保证采动过程中列车行车的安全这就要求在短时间维修的条件下，保车行车的安全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）铁路突然的、局部的陷落，对列车运行危害）铁路突然的、局部的陷落，对列车运行危害极大，可能导致列车行车事故，必须加以防止极大，可能导致列车行车事故，必须加以防止 （（4 4）铁路的移动变形可通过及时维修消除铁路的移动变形可通过及时维修消除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 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）专用线、铁路支线（国家三级铁路）和（或厂区、林区等）专用线、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） 矿区专用线服务对象是矿区本身，地下开采的影响只涉矿区专用线服务对象是矿区本身，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，矿区铁路专用线下采矿较易开展，目前，我国的铁路下此，矿区铁路专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专用线下开展的采煤大多是在矿区专用线下开展的 铁路支线的技术标准和重要程度多比专用线高但是，铁路支线的技术标准和重要程度多比专用线高但是，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行了多次试验，取得了丰富的经铁路支线下采煤在我国已进行了多次试验，取得了丰富的经验 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、线路技术标准高、线路间歇时间短，维修工作不易进行，因线路技术标准高、线路间歇时间短，维修工作不易进行，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常困难的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二、路基移动变形特征二、路基移动变形特征 地下开采的影响传播到路基，引起路基移动变形。

当采深地下开采的影响传播到路基，引起路基移动变形当采深与采厚之比（称深厚比）较大（大于与采厚之比（称深厚比）较大（大于2020）时，路基的移动是连）时，路基的移动是连续、渐变的，一般不会出现突然的、局部的下陷只有地质采续、渐变的，一般不会出现突然的、局部的下陷只有地质采矿条件满足出现塌陷坑的条件时，路基才有可能出现塌陷坑，矿条件满足出现塌陷坑的条件时，路基才有可能出现塌陷坑，此时进行铁路下采煤时，应采取特别的安全措施此时进行铁路下采煤时，应采取特别的安全措施 采动过程中地表的倾斜、拉伸变形对路基的稳定性都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移动变形预计结果生一定的影响影响程度的大小可根据地表移动变形预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行滑坡评价对稳定性较差的高路堤、陡坡路堤和深路堑应进行滑坡的可能性验算的可能性验算 一般情况下，采动影响下铁路路基的移动变形在空间上是一般情况下，采动影响下铁路路基的移动变形在空间上是连续分布的，在时间是连续渐变的，可以通过维修消除开采的连续分布的，在时间是连续渐变的，可以通过维修消除开采的影响，保证铁路行车的安全，这是铁路下采矿的基础。

影响，保证铁路行车的安全，这是铁路下采矿的基础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三、线路上部建筑的移动变形三、线路上部建筑的移动变形 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，从而导致线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，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，或形成反坡线路线路坡度增大反之，线路坡度减小，或形成反坡线路坡度的增减将使列车运行阻力增减铁路下采煤时，必须坡度的增减将使列车运行阻力增减铁路下采煤时，必须保证线路在开采后的坡度满足列车运行允许的坡度保证线路在开采后的坡度满足列车运行允许的坡度 《铁路技术管理规定》规定线路的最大允许坡度为：国《铁路技术管理规定》规定线路的最大允许坡度为：国家家ⅠⅠ级铁路，一般地段为级铁路，一般地段为6‰6‰，在困难地段为，在困难地段为12‰12‰；国家；国家ⅡⅡ级铁路为级铁路为12‰12‰；国家；国家ⅢⅢ级铁路为级铁路为15‰15‰。

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20‰20‰当车站必须设在坡道上时，当车站必须设在坡道上时，最大坡度为最大坡度为2.5‰2.5‰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移动的正曲率可使线路的凸竖曲线半径的变化地表移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，使长坡道变成凸竖减小，使原有凹竖曲线半径增大，使长坡道变成凸竖曲线地表移动的负曲率可使线路的凸竖曲线半径增曲线地表移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，使长坡道变成凹竖曲大，使原有凹竖曲线半径减小，使长坡道变成凹竖曲线 《铁路工务规则》对线路纵断面的设计、曲线形《铁路工务规则》对线路纵断面的设计、曲线形式、曲率半径等做出了明确的规定实际进行铁路下式、曲率半径等做出了明确的规定实际进行铁路下采矿时，由于地表曲率变化缓慢，只要采取及时的措采矿时，由于地表曲率变化缓慢，只要采取及时的措施，可以消除曲率的影响，保证行车的安全。

施，可以消除曲率的影响，保证行车的安全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，改变了两条钢轨原来的超高当超高超过允许值或出现变了两条钢轨原来的超高当超高超过允许值或出现反超高时，对列车运行将产生极为不利的影响，甚至反超高时，对列车运行将产生极为不利的影响，甚至导致列车翻车事故导致列车翻车事故 《铁路工务规则》规定：曲线超高度的最大限度《铁路工务规则》规定：曲线超高度的最大限度不得超过不得超过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过不得超过125mm125mm，两轨面的实际超高度与设计超高度，两轨面的实际超高度与设计超高度相比较，起差值不得超过相比较，起差值不得超过±4mm±4mm我国铁路的标准轨我国铁路的标准轨距为距为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2.8‰2.8‰。

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4 4．横向移动变形对线路的影响．横向移动变形对线路的影响 线路的横向移动与线路相对于工作面的位置有关线路的横向移动与线路相对于工作面的位置有关1 1）当线路的方向与工作面推进方向平行，）当线路的方向与工作面推进方向平行，且位于地表移动盆地主断面上，线路的横向且位于地表移动盆地主断面上，线路的横向移动量较小移动量较小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 （（2 2）线路方向与工作面推进方向垂直，且位于移动盆）线路方向与工作面推进方向垂直，且位于移动盆地主断面上时，线路的横向移动规律为：当工作面向线路地主断面上时，线路的横向移动规律为：当工作面向线路推进时，线路的移动方向与工作面推进方向相反，横向移推进时，线路的移动方向与工作面推进方向相反，横向移动量由小到大动量由小到大 当工作面推过线路并逐渐远离时，线路横向移动方向当工作面推过线路并逐渐远离时，线路横向移动方向逐渐转向工作面推进方向，起横向移动值由原来的最大逐渐转向工作面推进方向，起横向移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一值逐渐减小，最终将越过原来的位置而稳定在停采线一侧。

侧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 （（3 3）当线路的方向与工作面推进方向平行或）当线路的方向与工作面推进方向平行或垂直，但不位于移动盆地的主断面上时，线路的移垂直，但不位于移动盆地的主断面上时，线路的移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工作面斜交，线路）当线路的方向与回采工作面斜交，线路的横向移动将使线路形成的横向移动将使线路形成““S S””形，出现两个反向形，出现两个反向的曲线；的曲线；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（（5 5）线路纵向移动变形的影响）线路纵向移动变形的影响 线路的纵向移动变形主要表现为线路的爬行和轨缝线路的纵向移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一般小于地表水平移动量出现的变化线路的爬行量一般小于地表水平移动量出现爬行的范围要大于地表移动的范围线路爬行的方向、爬行的范围要大于地表移动的范围线路爬行的方向、大小与地表水平移动的方向和大小有关，此外，还受线大小与地表水平移动的方向和大小有关，此外，还受线路的坡度、重车运行方向和线路锁定状况的影响。

路的坡度、重车运行方向和线路锁定状况的影响 轨缝的变化与地表水平变形有关，在地表拉伸区，轨缝的变化与地表水平变形有关，在地表拉伸区，轨缝增大如果变形太大，能使轨缝达到或超过线路的轨缝增大如果变形太大，能使轨缝达到或超过线路的允许值，并能将鱼尾板拉断或将螺栓切断在地表压缩允许值，并能将鱼尾板拉断或将螺栓切断在地表压缩变形区，轨缝减小如果压缩变形值太大，轨缝挤死，变形区，轨缝减小如果压缩变形值太大，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““涨轨涨轨””现象，导致脱轨事故现象，导致脱轨事故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移动变形和下沉速度开采措施是减小地表的移动变形和下沉速度维修措施是消除开采对铁路线路的影响，保证铁路的安维修措施是消除开采对铁路线路的影响，保证铁路的安全运行 （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、柱式开采减小地表移动变形；选取合理的开采方法和顶板管开采减小地表移动变形；选取合理的开采方法和顶板管理方法防止地表突然下沉；合理的布置工作面，尽量不理方法防止地表突然下沉；合理的布置工作面，尽量不使线路与工作面斜交，使线路位于地表移动盆地的有利使线路与工作面斜交，使线路位于地表移动盆地的有利位置，减小线路的移动变形和维修工作量；控制工作面位置，减小线路的移动变形和维修工作量；控制工作面推进速度，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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（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水平移动对）用拨道、改道的方法消除横向水平移动对线路的影响；线路的影响； （（4 4）用串道的方法消除纵向水平移动变形对线）用串道的方法消除纵向水平移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安全的有关在采取以上措施后铁路下采煤是安全的有关车站、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第一节第一节 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 公路是国民经济的基础设施，是交通体系的重要组公路是国民经济的基础设施，是交通体系的重要组成部分。

地下开采将对公路造成一定的影响，使公路路成部分地下开采将对公路造成一定的影响，使公路路面损坏、坡度改变等，必须采取相应的保护措施特别面损坏、坡度改变等，必须采取相应的保护措施特别是近年来发展起来的高速公路，路面结构特殊、行车速是近年来发展起来的高速公路，路面结构特殊、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、对地表变形敏感、造价高等，高速公路下采煤已成为成为““三下三下””采煤的新课题，必须加以研究采煤的新课题，必须加以研究 国内公路下采煤的研究还尚处于初始阶段，目前国国内公路下采煤的研究还尚处于初始阶段，目前国内在这方面主要是借鉴村庄、建筑物下、铁路下采煤的内在这方面主要是借鉴村庄、建筑物下、铁路下采煤的一些相关的经验和措施，利用概率积分法对公路下采煤一些相关的经验和措施，利用概率积分法对公路下采煤的沉陷进行预测，并结合相关地表移动和变形的观测和的沉陷进行预测，并结合相关地表移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，最后对地表沉陷和采空区对公路的危害进行破坏类型，最后对地表沉陷和采空区对公路的危害进行分析。

分析第一节第一节 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：垂直移动变形地下开采对公路的影响可分为：垂直移动变形和水平移动变形对公路的影响和水平移动变形对公路的影响1 1）垂直移动变形对公路的影响）垂直移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，可减小公路的坡度时，可减小公路的坡度 地表倾斜还会改变排水沟的坡度，形成反坡、地表倾斜还会改变排水沟的坡度，形成反坡、导致排水不畅等导致排水不畅等第一节第一节 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（（2 2）水平移动变形的影响）水平移动变形的影响 均匀水平移动对公路的影响较小不均匀水平移动产均匀水平移动对公路的影响较小不均匀水平移动产生的水平变形对公路的影响较大不均匀的水平移动可改生的水平变形对公路的影响较大。

不均匀的水平移动可改变线路的方向和圆曲线的半径使行车安全出现隐患，但变线路的方向和圆曲线的半径使行车安全出现隐患，但这种影响与对铁路的影响相比是较小的，可通过汽车行驶这种影响与对铁路的影响相比是较小的，可通过汽车行驶来调整 拉伸变形使公路路面拉坏、产生裂缝当大的裂缝出拉伸变形使公路路面拉坏、产生裂缝当大的裂缝出现时，往往伴随着台阶，影响行车的速度和安全特别是现时，往往伴随着台阶，影响行车的速度和安全特别是对高速公路的影响较大压缩变形使公路路面受压，当压对高速公路的影响较大压缩变形使公路路面受压，当压缩变形较大时，可能使路面压坏，甚至使路面上鼓，导致缩变形较大时，可能使路面压坏，甚至使路面上鼓，导致行车不畅行车不畅 水平变形可使公路桥梁、涵洞拉坏或压坏，导致交通水平变形可使公路桥梁、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第一节第一节 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：地公路下采煤与铁路下采煤一样，可采用两种措施：地面维修措施和井下开采措施。

根据实际情况可以采用其中面维修措施和井下开采措施根据实际情况可以采用其中一种或两种联合使用一种或两种联合使用 1 1、地面主要维修措施、地面主要维修措施 加高、加宽路基，灌浆处理采动裂缝，调整超限的坡加高、加宽路基，灌浆处理采动裂缝，调整超限的坡度、竖曲线、平面圆曲线和超高修理不平整的路面和损度、竖曲线、平面圆曲线和超高修理不平整的路面和损坏的涵洞等坏的涵洞等 在采动前，为减小采动的损坏，增加路面抗变形能力，在采动前，为减小采动的损坏，增加路面抗变形能力，在混凝土路面上设置变形缝，减小混凝土路面单体的长度，在混凝土路面上设置变形缝，减小混凝土路面单体的长度，以增大抵抗水平变形的能力对重要的涵洞进行采前加固以增大抵抗水平变形的能力对重要的涵洞进行采前加固或改为管涵，以增加涵洞抗变形的能力对下沉的桥梁抬或改为管涵，以增加涵洞抗变形的能力对下沉的桥梁抬高、加大桥墩，以满足洪水时的过水断面高、加大桥墩，以满足洪水时的过水断面第一节第一节 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 2 2、、 井下主要开采措施井下主要开采措施 为减小地表沉陷，可采用柱式开采、充填开采为减小地表沉陷，可采用柱式开采、充填开采和离层注浆减沉等措施。

和离层注浆减沉等措施 为减小地表变形，可适当地布置工作面，使公为减小地表变形，可适当地布置工作面，使公路、桥、涵所受变形最小，以减小采动的损害对路、桥、涵所受变形最小，以减小采动的损害对特别重要的桥、涵留设保护煤柱等特别重要的桥、涵留设保护煤柱等 总的来说，公路与铁路相比，对采动变形的要总的来说，公路与铁路相比，对采动变形的要求较低、维修更方便只要采取一定的措施，在公求较低、维修更方便只要采取一定的措施，在公路下采煤是安全和可行的路下采煤是安全和可行的。