浅谈矿区铁路下压覆煤炭资源开采方法

孙 强

(鸡西市国土资源局，黑龙江 鸡西 158100)



浅谈矿区铁路下压覆煤炭资源开采方法

孙 强

(鸡西市国土资源局，黑龙江 鸡西 158100)

煤矿在建设期间，为了煤炭的外运和销售，多数矿井都修建了矿区铁路，部分矿区铁路压覆了大量煤炭资源。为解决矿区铁路压覆煤炭资源问题，矿井积极进行矿区铁路下开采，通过分析鸡西矿区含煤地层结构及主要采煤方法，总结了大量开采经验和方法。

矿区铁路；采煤；开采方法

近年来，煤炭大量开采，矿区铁路下采煤方法也日趋成熟，其技术含量和安全要求不可忽视。笔者多年参与鸡西矿区铁路下开采，总结出了一些比较适合矿区铁路下开采的经验和方法。

1 鸡西矿区含煤地层结构及主要采煤方法

鸡西矿区含煤地层主要形成于白垩系晚期，沉积前的古构造及后来的燕山运动都对含煤地层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向压应力进一步加强，使东西向褶皱和北东、北西断裂进一步发展，形成了位于盆地中央的平阳-麻山古背斜和走向近北东或北西方向的剪切断裂。煤系地层从下往上分别是滴道组、城子河组和穆棱组。岩性以砾岩为主，夹有砂岩、砂页岩、页岩、煤页岩、煤、安山质集块岩、火山碎屑岩。硬度属于中硬性岩石，大部分煤系地层上方覆盖着第四系冲击层。采煤方法多数为走向长壁后退式，顶板管理为全陷法。

2 经验分析

2.1 技术方面分析

煤柱留设：根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，工矿企业专用铁路保护等级定为Ⅳ级。受护面积是以路堤两侧路堤脚以外1 m为界，路堑应以两侧堑顶边缘为界，在两侧界线以内的范围为受护对象。沿受护对象边界向外留设围护带，围护带带宽取5 m。在围护带的基础上向外按表土层移动角(Φ =45°)、基岩移动角(δ=73.5°β=67°r=70.8°)做剖面，投影到煤层底板，即为该剖面位置的铁路保护煤柱点，多个剖面保护煤柱点连线就是铁路保护煤柱线。

铁路下采煤预计。第一，开采方法。应包括采煤方法和顶板管理方法，工作面布置、推进速度和开采顺序等。多数矿井全部采用走向长壁后退式采煤方法，顶板采用全陷法。第二，预计方法。应尽可能采用先进的微机预算法和微机制图法。第三，预计参数的选取。尽可能用本地的岩移参数，无本地岩移参数，可参考相邻矿区相同、相似条件的岩移参数。第四，预计内容。应预计出铁路所在处的地表下沉、下沉速度、下沉范围、横向移动及水平变形值，还应预计出下沉回填量及铁路下沉的周期时间表等内容。

观测站的设计。第一，位置和类型。应尽量设置于铁路两侧20 m内的地面上，考虑下沉期间不被水淹没。多数矿区铁路两侧地势平坦，下沉期间两侧积水，观测站只能设置于铁路的路堤坡上。第二，观测点长度和间距。采深100～200 m的，点间距离为10～15 m；采深200～300 m的，点间距离为15～20 m，采深300 m以上的，点间距离20～25 m(或者设置为24 m，与一节铁轨的长度相等)。观测站的长度应按移动角进行计算，原则上两端观测点应长于移动边界1～2个点。走向观测站也可布置一半长度，但必须大于1.4Ho+50 m(式中Ho为平均开采深度)。第三，观测点的建造。观测点建在路堤坡上时，应使用混凝土(配钢筋)条石，埋深不小于1.5 m，外露根据下沉量确定(应大于预计下沉量0.3 m)，为保证观测点的牢固、可靠，在底部可用混凝土浇灌成底座。第四，控制点。应在观测站两端各设至少两个控制点，其间距不小于45 m，与观测站外边界点至少50 m以外(下沉区域外)。因条件限制，可允许在一端设置控制点，但不得少于3个。

观测站的观测。水准测量，采用三、四等水准精度观测，其中采前、采后用三等水准观测，采中可用四等水准进行观测，测量应尽可能采用附合或闭合水准法观测。经纬仪测量，使用不低于DJ6级经纬仪，边长须用经过比长的钢尺丈量，按比长拉力施测，记录测温，按高级导线要求往返丈量并进行改正。采前采后独立进行两次全面观测。采中跟据下沉情况确定(初始期和衰退期每1～3个月测1次高程；活跃期每10～15 d观测1次高程；当下沉速度达到20 mm/d时，应每1～4 d观测1次高程)。

观测资料的整理与分析。建立健全观测的野账和台账，绘制下沉曲线等变形图。对观测的变形数据和下沉数据等资料进行分析，确定本地区的岩移参数。

在下沉期间，下沉速度可能出现忽快忽慢的现象。进入春季，天气变暖，冻层解冻，可能出现阶段性的下沉值增大、下沉速度加快的现象。危险变形期较长，一般在半年以上，铁路维修困难。

2.2 安全方面分析

制定回填维修方法和安全行车措施。采前至少一个月备齐回填料(可用矸石山矸石)，最好就近选取回填料。及时下达铁路下沉变形通知单，通知维修部门铁路下沉情况。根据下沉、变形通知单，及时组织维修、回填，及时更换因下沉、扭曲变形导致受破坏的枕木、信号线路。下沉期内，设置慢行区(下沉范围两侧各向外200 m)，车辆通过前给慢行信号，通知慢行。定期巡回检查，检查铁路下沉及维修回填情况，不安全时，不行车。据多年采煤经验，应尽可能地避开冬季铁路下采煤，铁路下沉特别活跃期(20 mm/d以上)宜在11月未12月初结束，也就是在严冬来临之前结束，对铁路的安全和维修工作是有益的。

2.3 经济方面分析

根据铁路下沉观测情况，定期对下沉的铁路进行回填加固，对部分受损部件进行维修。回填原料用矿井提升出来的矸石，基本不需要太大的成本，还解决了矸石占地、污染环境的问题。下沉铁路回填维修费用主要是人工成本和运输成本，鸡西矿区多年下沉铁路维修费用(人工成本和运输成本)在9元/t左右。最近几年鸡西矿区吨煤平均利润在100元以上，如果扣除出9元下沉铁路回填成本，吨煤利润也在90元以上。

3 结语

矿区铁路下采煤在技术上是可行的、安全是有保障的、经济是合理的。只要我们认真执行技术规定，真正落实安全措施，矿区铁路下采煤会为企业、社会创造出巨大财富。

[1] 煤矿测量规程[K].北京：煤炭工业出版社，2011.

[2] 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[K].北京：煤炭工业出版社，2000.

[3] 矿山测量手册[K].北京：煤炭工业出版社，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

孙强(1973-)，男，工程师。

X82；TD167

A

1674-8646(2017)10-0060-02