鐵路通過小型采空區的綜合勘察與線路優化

姚成志

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司地路處，武漢 430063)

1 概述

隨著鐵路建設的發展，鐵路建設標準的提高，山區鐵路選線不可避免地遇到礦區等不可繞避因素，因此，為滿足線路方案的可行性與安全性，基于現場實際地質條件對線路方案進行優化就顯得非常必要［1，2］。以某鐵路線路通過一小型采空區為例，在線路方案無法大范圍調整的情況下，探討如何基于綜合勘察手段對線路進行優化調整。

2 工程概況

某設計時速200 km鐵路通過梓山圩范圍，因受前后車站站址及跨河方案的影響，線路在某隧道出口通過一片小型采空區，無改線可能，只能進行局部的線位優化。根據區域地質圖分析，該段范圍處于石炭系梓山組砂巖夾炭質頁巖及透鏡狀煤層。從20世紀初以來，該段范圍存在規模大小不等、無規劃的亂掘亂采，是本線地質選線、地質勘察的一大難點。

3 現狀調查

根據區域地質資料和現場調查了解，該范圍主要為砂巖、炭質頁巖，局部夾透鏡狀煤層，煤質較差，含量較低，品位不高，因此主要是民間私人開采。自清朝后期以來，存在不間斷、零散、無規劃的亂采亂掘。由于時代久遠，多數采洞已坍塌、封閉，無法確定開采規模，巷道大小、走向，無法準確評價其對線路方案的影響。且線路在該區域由于受前后車站站址控制，調整范圍有限。因此，如何快速全面查明采空的范圍和影響，對節約勘探成本、縮短勘探周期、優化線路方案具有重要意義。

4 綜合勘探手段的運用

4.1 測繪

測繪是勘察工作的第一手段，也是最經濟適用的方法［3］。通過對該區域的大面積測繪調查，對當地老鄉的走訪，收集整理了25張調查表，初步查明了線路附近采空巷道、洞口的位置、規模、走向等，并對其規模、走向進行了定位，明確其與線路方向的關系，初步評估各巷道、洞口對線路方案的影響。將調查結果展布于線路平面圖上，得到其與線路關系如圖1所示。

圖1 測繪平面成果

4.2 物探

根據測繪成果，有針對性地選取高密度電法對線路附近的疑似巷道、采空區進一步探查，了解其規模及與線路間的關系，分析其對線路走向的影響［4，5］。因線路右側為貢江，大里程走向與線路方向大致平行，線位不具備右擺的條件，故探尋線路左擺的方案可行性。結合測繪調查的成果，綜合分析，采取四縱四橫的物探測線布置［6］，對疑似巷道密集區間距稍密一些，具體布置見圖2。

根據物探成果圖，結合測繪資料進行分析［7，8］，以典型縱斷面GD-ZS-2和典型橫斷面GD-ZS-H3為例(圖3、圖4)，縱斷面GD-ZS-2成果揭示該測線有2個異常區，與測繪成果相互驗證，但具體位置稍有偏差，后續成果據此進行修正。橫斷面GD-ZS-H3成果揭示該測線有3個異常區，測繪成果顯示該測線應該有5個異常點，根據物探電阻等勢圖，該區域電阻率稍有降低，但與周圍對比不太明顯，初步分析可能為坑洞已進行了回填處理或測繪資料有偏差，待下部結合鉆探資料進行調整。

圖2 物探測線平面布置

圖3 物探典型縱斷面成果

圖4 物探典型橫斷面成果

4.3 鉆探

根據物探解譯成果，結合測繪調查資料，綜合分析，有針對性地布置9個機動鉆探點，對地層進行取芯分析［9-11］(圖5)。鉆探結果顯示:9個鉆孔中有4個明顯揭示有采空巷道，所取巖芯中含有支撐的木頭或有掉鉆現象，木頭或掉鉆的位置與物探解譯結果相吻合，有3個在物探異常點附近巖心破碎，分析為鉆孔處于采空巷道附近，因鉆孔口徑較小，一般直徑96 cm，巷道直徑一般2 m左右，鉆孔不一定剛好在采空巷道位置。有2個鉆孔無明顯異常。

4.4 成果修正

根據鉆孔資料揭示的成果，綜合物探解譯圖和測繪資料，增加1條物探測線，并根據資料，對巷道位置進一步修正，其最終勘察成果如圖6所示。

圖5 機動鉆探平面布置

圖6 綜合勘察成果修正

5 線路優化及效果反饋

綜合勘察成果資料，線路進行了局部調整(圖7)，其中在采空區附近較原線位左移了約80 m，避開了巷道密集地區。目前該隧道施工已通過了該區域，除在洞口附近發現圍巖破碎外，其余地段圍巖尚好，未發現采空跡象。

圖7 線路平面優化成果

6 小結

(1)根據施工反饋結果，綜合勘察方法在該隧道的運用取得了明顯的效果。

(2)綜合勘察手段宜盡早進行，為線路方案的穩定及后續工作的開展創造條件。

(3)綜合各勘察手段的優點，可以資料相互驗證對比，減少資料誤差，提高工作效率，具有良好的經濟效益。

7 結語

地質選線對于鐵路線路走向具有重要的意義，以某線路通過小型采空區為例，采用測繪、物理勘探、鉆探等綜合手段對線路附近的地質條件進行調查，根據調查結果對線路進行優化處理，工程施工反饋，優化后的線路方案安全可靠。

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