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地下采煤引起的地表移動(dòng)與變形,必然影響到鋪設(shè)于該地區(qū)地面的鐵路,使鐵路受到破壞。因此,在鐵路下采煤,必須采取有效措施保證鐵路安全運(yùn)行。鐵路下采煤與建筑物下、水體下采煤相比,有其獨(dú)有的特點(diǎn),即鐵路線路在開采影響過程中,可以通過維修及時(shí)消除本身的移動(dòng)和變形,如采用及時(shí)墊起路基和拔正線路可以消除下沉和變形對(duì)鐵路的影響。但必須防止地表出現(xiàn)突然下沉。
1.地表移動(dòng)變形對(duì)路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響
路基是鐵路線路的基礎(chǔ),地表被采動(dòng)后,路基狀態(tài)如何,直接影響到線路的質(zhì)量和行車安全。因此,在開采過程中,必須保證路基的強(qiáng)度及其穩(wěn)定性。
地下開采影響鐵路路基穩(wěn)定性的主要因素有兩個(gè)方面:第一是地表出現(xiàn)的塌陷坑和局部突然下沉;第二是地表變形使路基產(chǎn)生松動(dòng)。
地表出現(xiàn)的塌陷坑使路基失去支撐、突然下沉,在時(shí)間上無法估汁,難以預(yù)防。因此,在鐵路下采煤時(shí),應(yīng)首先研究一下有無產(chǎn)生塌陷坑和突然下沉的可能,如有,應(yīng)采取相應(yīng)措施,絕對(duì)防止其發(fā)生。
井下開采后,由于地表不均勻下沉而產(chǎn)生的傾斜變形和拉伸變形,對(duì)鐵路路基的穩(wěn)定性有不利的影響。因此,對(duì)穩(wěn)定性較差的高路堤、陡坡路堤和深路塹,采動(dòng)前要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算,當(dāng)穩(wěn)定性不夠時(shí),應(yīng)采取維護(hù)措施,以確保列車安全運(yùn)行。
地表被采動(dòng)后,將使路基發(fā)生松動(dòng)。水平變形對(duì)路基將產(chǎn)生附加的拉伸和壓縮變形。由于土質(zhì)路基有一定孔隙,能吸收壓縮變形,使路基變得密實(shí)。拉伸變形,雖然能使路基內(nèi)部孔隙變大,甚至產(chǎn)生裂縫,但是由于此變化很小,發(fā)展又很緩慢,經(jīng)過列車通過時(shí)動(dòng)載荷的夯實(shí)作用,裂縫會(huì)消失,路基會(huì)密實(shí)起來。所以,水平變形對(duì)路基的強(qiáng)度影響不大。
但是,地表的傾斜變形和拉伸變形對(duì)路基穩(wěn)定性的影響是不能忽視的。特別是對(duì)于高路堤、陡坡路堤和深路塹更應(yīng)加以注意。因?yàn)檫@類地表變形可能會(huì)引起路基或路塹滑坡。
采空區(qū)上方巖層移動(dòng)達(dá)到地表后,位于采空區(qū)上方的路基隨即開始下沉,因此應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理,使其盡量恢復(fù)到原始的位置,處理的方法主要是填筑路基和道床,以及加寬路基等。
2.地表的移動(dòng)變形對(duì)線路上部建筑的影響
線路上部建筑指的是鋼軌、軌枕、道岔、聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備等。地面的移動(dòng)變形通過路基傳遞到上部建筑,能夠引起如下幾種移動(dòng)和變形:
(1)地表的下沉引起線路坡度及鋼軌水平的變化地表下沉使路基下沉,軌枕及鋼軌也隨之下沉。這樣,線路原有的坡度會(huì)發(fā)生變化,路面會(huì)變得不平,不利于列車的運(yùn)行。但是,由實(shí)測(cè)資料可知:采動(dòng)期間線路坡度變化一般較小,地下開采引起的線路坡度變化是很平穩(wěn)的,通過對(duì)線路及時(shí)維修,是不難消除的。
在線路方向與工作面推進(jìn)方向正交或斜交時(shí),地表的下沉和傾斜可能使鋼軌水平發(fā)生變化。如果鋼軌水平相差較大,運(yùn)行的列車就有傾倒的危險(xiǎn)。但是,由于一般地表傾斜值較小,鋼軌水平變化也是較小的。通過日常的線路維修,是很容易消除的。
(2)地表移動(dòng)引起的線路爬行、橫向移動(dòng)以及軌距變化地表沿線路方向水平移動(dòng),會(huì)引起軌道沿線路方向的串動(dòng),在地表壓縮變形區(qū)會(huì)造成軌縫閉實(shí),連續(xù)閉實(shí)過多可能造成道釘被拔出,鋼軌浮起或產(chǎn)生向兩側(cè)的硬彎;在拉伸變形區(qū),軌縫會(huì)張開,可能造成拉斷魚尾板或切斷螺栓。垂直線路方向的水平移動(dòng),會(huì)使線路發(fā)生橫向位移,造成直線線路方向偏移及曲線部分的曲率半徑發(fā)生變化。此外,地表的移動(dòng)與變形還會(huì)引起軌距的變化。
3.線路的日常維修工作
地表移動(dòng)與變形對(duì)線路的影響雖然很多,但是,都是逐漸而緩慢產(chǎn)生的。通過日常及時(shí)的維修、調(diào)整是能夠消除的,從而能保證線路始終滿足安全行車的要求。維修措施主要有如下幾種:
(1)起道線路下沉后,應(yīng)及時(shí)將鋼軌墊高,但不一定要恢復(fù)到原始標(biāo)高,只要使線路在較長(zhǎng)范圍內(nèi)的坡度經(jīng)常滿足有關(guān)規(guī)則要求即可。
(2)撥道這是消除線路橫向移動(dòng)常用的方法。平日只要對(duì)局部撥道使線路保持圓順、不出現(xiàn)硬彎,保證行駛安全即可。在撥道時(shí),可以同時(shí)調(diào)整軌距。
(3)串道這是用來調(diào)整軌縫,消除沿線路方向的有害影響的方法。為了在地表采動(dòng)后,延長(zhǎng)串道周期,減少串道次數(shù),可以事先在預(yù)計(jì)拉伸區(qū)適當(dāng)減小軌縫,在壓縮區(qū)適當(dāng)增大軌縫。