新建巴新鐵路新邱礦區(qū)采空區(qū)評(píng)價(jià)研究

王　明

(錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧錦州　121000)

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新建巴新鐵路新邱礦區(qū)采空區(qū)評(píng)價(jià)研究

王明

(錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧錦州121000)

新建巴彥烏拉至新邱地方鐵路工程新邱車站附近分布有煤炭采空區(qū)，通過收集分析當(dāng)?shù)孛旱V的采空區(qū)資料，結(jié)合高密度地震法，對(duì)巴新線新建新邱車站進(jìn)行采空區(qū)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)并分析采空區(qū)對(duì)鐵路選線的影響。

采空區(qū)高密度地震法鐵路選線

新建巴彥烏拉至新邱鐵路工程為地方一級(jí)鐵路，起點(diǎn)位于新邱車站，車站附存在較多的煤礦。在預(yù)可研階段初步了解采空區(qū)范圍基礎(chǔ)上，收集和訪問沿線采空區(qū)和小煤窯相關(guān)資料，對(duì)鐵路通過采空區(qū)的地質(zhì)選線、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討[1]。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，采空區(qū)主要分布于新邱車站東側(cè)，其主要為：阜新市新邱東興煤礦、新邱區(qū)長營子鎮(zhèn)長金煤礦、新邱多種經(jīng)營公司六部井、新邱多種經(jīng)營公司五七井、阜新市新邱區(qū)新新露天煤礦、阜新市富山煤礦、新邱區(qū)全興煤礦擴(kuò)界井、阜新市德盛明煤礦及阜新市新邱區(qū)盛大煤礦。

1　自然地理

煤田位于新邱區(qū)，在新邱區(qū)政府東側(cè)，新義線國鐵東南側(cè)。地理位置為東經(jīng)y9694至y11256之間，北緯x12504至x14600之間。

該地區(qū)為緩丘陵山區(qū)，處于(南)醫(yī)巫閭山脈和(北)小松嶺山脈之間，其海拔高程為183～238m。

該區(qū)屬大陸性氣候，冬、夏溫差大，變化在-28 ℃至39 ℃之間，年平均氣溫為8 ℃；每年10月至次年4月為結(jié)冰期，土壤凍結(jié)深度為1.3～1.5m；冬季多西北風(fēng)，春季多西南風(fēng)，風(fēng)沙大，風(fēng)速1.0～4.1m/s，最大風(fēng)速21.2m/s。春季風(fēng)力大，可達(dá)5～7級(jí)，其它季節(jié)2～4級(jí)。

2　工程地質(zhì)條件

2.1區(qū)域地質(zhì)

新邱煤產(chǎn)地屬阜新煤田，地處阜新煤田的東北端，就大地構(gòu)造而言，位于內(nèi)蒙地軸的東南緣，系大陸型臺(tái)地塹盆地，呈北東—南西方向延長。盆地的東南部下沉幅度較西北部大，在白堊紀(jì)末期，相當(dāng)于燕山運(yùn)動(dòng)的尾幕，地塹盆地受到側(cè)壓力的作用，形成了緩緩的北東-南西向的背向斜褶皺，同時(shí)產(chǎn)生了走向逆斷層及橫向正斷層以及其他形式的構(gòu)造斷裂。

中生代侏羅系為主要的成煤期，主要地層為砂巖、礫巖、砂礫巖、頁巖、砂質(zhì)頁巖、泥巖及煤層。

2.2礦區(qū)地質(zhì)條件

新邱多種經(jīng)營公司五七井緊鄰新邱站場，南北長約2km，東西寬1km。煤層出露較好，傾角較小，礦區(qū)北部為大致東西向?qū)捑徬蛐薄５貙訒r(shí)代為侏羅系，煤層賦存距離地表0～180m。

該段含煤地層屬于上侏羅系上統(tǒng)阜新組，其上覆第四系表土與含煤地層呈平行不整合接觸，含煤地層為阜新組新邱礦區(qū)的中層群、下層群；煤層有中二層、下層群、下組煤、盤下層煤和最下層煤，共有5個(gè)分層，但主采層只有下層群、下組煤，其它層局部可采。但露天開采時(shí)薄層也可采出，煤層累計(jì)厚度平均5.0m。煤系地層由淺灰色、灰色、黑灰色砂巖，砂質(zhì)頁巖，頁巖組成。受燕山造山運(yùn)動(dòng)，形成了一向斜構(gòu)造，一般傾角在6°～13°

第四系表土層與含煤地層呈不整合接觸，是水平狀覆蓋在含煤地層之上，厚度在6～10m之間。

2.3水文地質(zhì)

本區(qū)段無大的含水導(dǎo)層、第四系沖積層，洪積物含水，水量不大。

另外，礦區(qū)中存在一斷層，其中有裂隙水。

3　勘探方法及外業(yè)資料分析

高密度地震法被應(yīng)用于探測采空區(qū)、斷層等取得了良好的效果[3]。本次物探采用高密度地震法開展工作，錘擊震源，點(diǎn)距2m，偏移距2m，采用美國產(chǎn)R24地震儀及配套設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采樣率0.25ms，記錄長度512ms，為提高信噪比，采用5個(gè)檢波器組合檢波。受地形及現(xiàn)場地物條件限制，沿既有鐵路東側(cè)及村邊小路布設(shè)3條物探橫測線，編號(hào)為：ZF-1、ZF-6、ZF-7；在村中小路布設(shè)4條縱測線，編號(hào)為：ZF-2、ZF-3、F-4、ZF-5，測線總長2 550m(見圖1)。

圖1　物探平面成果

將每條測線測點(diǎn)單炮記錄連接起來形成各測線的反射時(shí)間剖面，對(duì)各反射時(shí)間具體分析如下。

(1)ZF-1、ZF-2、ZF-4、ZF-6、ZF-7測線：從時(shí)間剖面看， 80～90ms左右有一反射波同相軸，結(jié)合煤層埋深情況推斷為來自煤層的反射波。該反射波同相軸連續(xù)，未見采空。

(2)ZF-3測線：從時(shí)間剖面看，80～90ms左右有一反射波同相軸，結(jié)合煤層埋深情況推斷為來自煤層的反射波。26～36號(hào)點(diǎn)間反射波同相軸中斷或連續(xù)性差，推斷可能為采空區(qū)。

(3)ZF-5測線：從時(shí)間剖面看，80～90ms左右有一反射波同相軸，結(jié)合煤層埋深情況推斷為來自煤層的反射波。5～20號(hào)點(diǎn)間反射波同相軸中斷或連續(xù)性差，并伴有繞射現(xiàn)象，推斷可能為采空區(qū)。

4　采空區(qū)范圍界定及評(píng)價(jià)

天旭煤礦開采范圍由當(dāng)?shù)貒烈约暗V產(chǎn)部門提供。

礦區(qū)面積1.066 7km2，開采方式為地下開采，生產(chǎn)規(guī)模10萬t/a。

根據(jù)新邱多種經(jīng)營公司五七井井上下對(duì)照?qǐng)D，煤田整體存在于一向斜構(gòu)造中，呈西東走向，北翼巖層產(chǎn)狀153°∠9.5°～10.5°，南翼巖層產(chǎn)狀78°～87°∠9.5°～10.5°。主要地層為砂巖、礫巖、砂礫巖、頁巖、砂質(zhì)頁巖、泥巖及煤層，表土層厚度在6～10m之間。

分析收集的采空資料，并結(jié)合物探多次解析的報(bào)告成果劃出了采空邊界。依據(jù)《鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程》[11]TB10027─2012說明表9.5.3-5我國某些煤礦移動(dòng)盆地?cái)?shù)值，結(jié)合該礦井煤層采厚、傾角、采深，選用參數(shù)：走向移動(dòng)角δ=78°、上山移動(dòng)角γ=78°、下山移動(dòng)角β=78°。走向移動(dòng)邊界角δ0=78°-15°=63°、上山移動(dòng)角邊界角γ0=78°-15°=63°、下山移動(dòng)角邊界角β0=78°-15×(1-0.01×10°)=64.5°

4.1危險(xiǎn)變形區(qū)邊界計(jì)算

如圖2、表1計(jì)算危險(xiǎn)變形區(qū)邊界L=L1+L2+L3

4.2輕微變形區(qū)邊界計(jì)算

如圖3、表2計(jì)算輕微變形區(qū)邊界L=L1+L2+L4。

注：L1—路基半幅，取7 m；L2—維護(hù)帶寬度，15 m；L3—危險(xiǎn)變形區(qū)邊界；L5—巖層厚度。圖2　危險(xiǎn)變形區(qū)邊界計(jì)算

注：L1—路基半幅，取7 m；L2—維護(hù)帶寬度，取15 m；L4—輕微變形區(qū)邊界；L5—巖層厚度。圖3　輕微變形區(qū)邊界計(jì)算

礦名天旭煤礦位置β0/(°)θ/(°)δ0/(°)γ0/(°)路基半幅/m圍護(hù)帶/m土層厚/m下山巖層厚/mctgβ0ctgγ'0邊界(L)/mA78307878715000.210.2122B78177878715040.210.2123C781778787150560.210.2134D786678787150580.210.2134E78078787150830.210.2140F783778787150920.210.2141G783778787150400.210.2131

表2　輕微變形區(qū)邊界計(jì)算

5　結(jié)論與建議

通過高密度地震法以及對(duì)礦區(qū)資料的分析，得出以下結(jié)論與建議：

(1)依據(jù)收集的資料，站場未穿過任何礦區(qū)規(guī)劃

區(qū)，不存在壓煤問題。

(2)根據(jù)煤礦采空區(qū)埋藏深度和開采現(xiàn)狀，結(jié)合工程性質(zhì)，需采取切實(shí)可行的處理措施，確保鐵路施工及運(yùn)營安全。

(3)由于天旭煤礦尚在開采，建議有關(guān)部門妥善協(xié)調(diào)，簽訂協(xié)議，做好對(duì)擬建鐵路的安全圍護(hù)工作，嚴(yán)禁在鐵路下方安全圍護(hù)范圍內(nèi)采煤。

(4)施工及運(yùn)營過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)建筑物的安全監(jiān)測和變形觀測。

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The Research of Goaf Evaluation of New Baxin Railway Xinqiu Mine

WANG Ming

2016-05-23

王明(1983—)，男，2006年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，工程師。

1672-7479(2016)04-0061-03

U212.22

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