夹河寨疏解线煤矿采空区地质选线

李 程

(中铁上海设计院集团有限公司，上海 200333)

1 工程概况

夹河寨疏解线位于符夹线既有线扩能改造北端，主要内容为既有线增建二线并电化，工程处陇海线沙塘站至夹河寨之间，陇海线左线在K82附近经义安煤矿井田，跨既有陇海铁路，并经夹河煤矿井田、京福高速公路后接入陇海线夹河寨站。右线经过大刘煤矿井田后接入陇海线夹河寨站，见图1。

夹河寨疏解线各方案经夹河煤矿、义安煤矿、大刘煤矿3个地下开采煤矿。目前3个煤矿边界与符夹线疏解线铁路距离均小于1 000 m。

2 煤矿地质条件

夹河寨疏解线位于淮北冲积平原既有陇海线沙塘站与夹河寨之间，地形平坦开阔，地面标高在40 m～42 m间。既有线为路堤，填高为1 m～2 m。疏解线所经地区为第四系地层覆盖，主要为冲积粉质粘土、粉土、粉细砂，厚16 m～18 m;其下为上更新统冲积粉质粘土夹粉土，厚度大于40 m;基岩为二叠系砂岩，埋深一般大于70 m。

3 疏解线工程经过煤矿开采特征

夹河寨疏解线经过正在开采煤矿徐州矿务局夹河煤矿、华润天能徐州煤电有限公司大刘煤矿，经过已关闭的矿井徐州矿务局义安煤矿。

1)夹河煤矿位井田总体为一走向略有变化的单斜构造，地层总体走向北东、倾向北西，倾角15°～35°。本井田含煤系数最高的为山西组，下石盒子组次之，太原组最低。构成本井田储量最主要的是2煤、7煤和9煤。采矿权有效期限:2007年7月31日～2030年12月5日，开采深度由－80 m～－1 200 m。夹河煤矿自1969年10月正式投产以来，主要开采下石盒子组2煤和山西组7煤、9煤三个煤层。目前开采－600 m水平以下的是2煤、7煤、9煤。矿井开拓为立井集中上下山的开拓方式。采煤方法主要采用走向长壁式为主，局部倾斜条带式。矿井采煤机械化程度较高，落煤方式以高档和综放为主，个别采用放炮落煤。回采工作面的支护全部采用单体液压支柱和金属绞接顶梁支护。顶板管理均采用自然垮落法。2)义安煤矿。义安煤矿含煤地层自下而上分别为上石炭统太原组、下二叠统山西组和下石盒子组，厚约500 m。主采煤层分别为2煤、7煤、9煤、20煤和21煤。义安矿主采二叠系下石盒子组和山西组煤层，生产水平有－280 m，－500 m两个水平，延深水平为－770 m水平。3)大刘煤矿开采深度由－80 m～－800 m标高。区内含煤地层为石炭～二叠系，自上而下分三个含煤组，分别为下二叠统下石盒子组、山西组和太原组，可采和局部可采3层，总厚度约5.01 m。主采二叠系山西组7煤、9煤。生产水平有－310 m，－450 m，－600 m三个水平。该矿越界开采7煤层与夹河矿相通，现已在－90 m回风巷、－310 m水平建立水闸墙隔水。

4 矿区地质选线

符夹线扩能改造夹河寨疏解线位于江苏省徐州市铜山区大彭镇310国道与陇海线夹河寨站之间，下穿京福高速公路。徐州矿务局夹河煤矿、义安煤矿井田及采空区对线路方案影响较大，大刘煤矿对线路方案影响较小。夹河、义安、大刘煤矿对邻近的陇海线、符夹线、京福高速公路均设有保安煤柱。

4.1 夹河煤矿夹河寨疏解方案的影响

夹河寨疏解线共有三个方案，小半径方案(AK)、大半径方案(AIK)、贯通方案(CK)。AK方案进入夹河煤矿井田约253 m，AIK方案进入夹河煤矿井田约1 090 m，均压覆其西南部煤炭储量。图2是地质工程师在夹河煤矿地表调查照片。符夹铁路夹河寨疏解线位于夹河煤矿井田西南部，AK，AIK，CK均压覆该矿保有储量。因此，在既有陇海铁路保安煤柱基础上需要增设疏解线保安煤柱。夹河煤矿对各方案都有影响，涉及增加保安煤柱问题，AK方案伸入矿区很多，或者说压覆矿藏多，AIK方案压覆较少些。CK方案集合了AK，AIK方案的优点，在夹河煤矿段线路方案压缩在既有陇海线、京福高速公路保安煤柱内部通过，只需少量增加既有陇海线保安煤柱宽度。CK方案大幅度减少了压覆夹河煤矿的煤炭储量，对煤矿的开采影响能降到最低程度。

图2 夹河煤矿西风井及地灾隐患点（西侧为地表塌陷区）

4.2 义安煤矿对符夹线夹河寨疏解方案的影响

图3 显示义安煤矿大彭镇蔡庄居民院墙发生竖直、水平张裂缝——竖直、水平开裂属采空区地表危险变形区，推测地基土发生垂直及水平位移。

图3 义安煤矿大彭镇蔡庄居民院墙开裂图

AK线路方案南段经义安煤矿作废矿权(该矿2011年7月关闭)。符夹铁路夹河寨疏解线与义安煤矿的地表移动边界最近的距离为310 m。比较方案AIK82+400～AIK84+420位于徐州矿务局义安煤矿地表变形区。义安煤矿对AK方案无影响，对AIK方案影响严重，线路进入了采空区的地表变形区，工程处理费用较大。CK方案在义安煤矿段线路方案位于危险变形区外部的安全地带，保证了线路方案的安全，又较少影响村镇拆迁。

4.3 大刘煤矿对符夹线夹河寨疏解方案的影响

AK线路方案、AIK方案位于大刘煤矿变形区外部，受大刘对京福高速公路及陇海铁路预留保安煤柱保护;夹河寨疏解方案右线在原有铁路岔线内侧接入陇海线夹河寨站，不压覆矿产。大刘煤矿对线路方案无影响。

5 结语

AK方案AK82+500～AK87+200位于徐州矿务局义安煤矿、夹河煤矿井田范围内，压覆其煤炭储量。线路北段属徐州矿务局夹河煤矿西南部，夹河矿对邻近的陇海线沙塘站、陇海线、京福高速公路均设有保安煤柱，因符夹铁路夹河疏解线特大桥的建造可能需要将原设陇海线保安煤柱(2号、7号煤保安煤柱)向北增加1 100 m，宽度增加250 m～750 m。本方案的优点是没有经过煤矿大面积采空区、地表变形区，但产生较大面积压矿，对夹河煤矿的后期开采极为不利。

比较方案AIK82+400～AIK84+420位于徐州矿务局义安煤矿地表变形区，第四系厚度60 m左右，根据淮北市检测资料，在今后10年～15年内，大面积采空塌陷区地表每年平均会有5.4 mm～8.55 mm的沉降发生，15年以上的监测点沉降量有升有降;塌陷15年以上的区域沉降速率每年约为0.20 mm～3.39 mm。如实施AIK方案，则需进行地面变形观测，若土层的竖直或水平变形完成，地基处于稳定情况，则线路桥梁工程可采用大直径深孔灌注桩(桩端进入弱风化岩层)穿越该变形区;北段线路存在压覆夹河煤矿矿产问题，需将夹河煤矿陇海线保安煤柱向北增加280 m。本方案既有采空区地基变形问题，又有压矿问题、村镇拆迁问题，处理起来非常棘手。义安煤矿对AK方案无影响，对AIK方案影响严重，线路进入了采空区的危险变形区，工程处理费用较大。大刘煤矿对既有符夹线及陇海线设有保安煤柱，故夹河寨疏解右线是安全的，它位于既有保安煤柱内侧，不产生新的压矿问题。CK方案集合了AK，AIK方案的优点，即在义安煤矿段线路方案位于危险变形区外部的安全地带，在夹河煤矿段线路方案压缩在既有陇海线、京福高速公路保安煤柱内部通过，只需少量增加既有陇海线保安煤柱宽度。CK方案大幅度减少了压覆夹河煤矿的煤炭储量，对煤矿的开采影响降低到最低程度。CK方案可行，推荐为可行性研究贯通方案。

［1］铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册［M］.北京:中国铁道出版社，2007.

［2］TB 10027-2012，铁路不良地质勘察规程［S］.

［3］赵 文.银西铁路彬长矿区采空区地质选线［J］.铁道标准设计，2012(7):22-23.

［4］於定华.娄邵线牛马司煤矿采空区地质选线［J］.铁道勘察，2006(4):15-16.

［5］郑州至徐州铁路客运专线(江苏段)工程压覆江苏省徐州市夹河煤矿区煤炭资源储量评估报告［R］.江苏地质矿产设计研究院，2012.

［6］郑州至徐州铁路客运专线(江苏段)工程压覆江苏省徐州市义安煤矿区煤炭资源储量评估报告［R］.江苏地质矿产设计研究院，2012.

［7］郑州至徐州铁路客运专线(江苏段)工程压覆江苏省徐州市大刘煤矿区煤炭资源储量评估报告［R］.江苏地质矿产设计研究院，2012.