礦山開采對鐵路運輸安全影響分析

趙德偉，陳 琪，楊慶軍

(黑龍江省冶金設計規劃院，哈爾濱150040)

1 鐵路在礦山開采的位置

鐵路線路從礦區穿過，將礦區分為孟南、孟北兩個礦區。鐵路從南礦區礦床的下盤與礦體近似平行通過;有公路位于鐵路線路和礦體之間。

2 鐵路線路、運行安全預防措施

2.1 礦區分別獨立開拓

孟家崗鐵礦，以圖－佳鐵路線為分界線，鐵路以東為孟南礦區，鐵路以西為孟北礦區。設計確定兩礦區分別獨立開拓，各自形成獨立的開拓系統，兩礦區的井巷工程不穿過圖－佳鐵路線，因此礦山井巷工程對鐵路線路不構成影響。

2.2 穿過鐵路線路路基的礦體不開采

設計確定穿過鐵路線路的1～4號勘探線間的Ⅰ號礦體不開采，留作鐵路線路永久保安礦柱。

2.3 采用全尾砂膠結充填采礦方法

孟南、孟北礦區礦體開采均采用全尾砂膠結充填采礦法，減小減緩開采后巖體錯動，保護地表建(構)筑物。

兩礦區80%的礦房用上向分層全尾砂膠結充填采礦法，礦房隨采隨充，礦房采完后不形成空區;20%的礦房采用分段空場嗣后一次全尾砂膠結充填采礦法，礦房回采結束后，及時進行膠結充填采空區。

由于膠結充填體的作用，可有效地控制采后的巖體活動，減小了巖體錯動范圍，亦保護了地表建(構)筑物的安全。

2.4 對老采空區進行充填

對礦山多年用空場法回采形成的采空區，建設單位需按照充填采空區質量要求進行膠結充填。

2.5 鐵路線路安全保護及保安礦柱的留設

對孟南礦區3～10號勘探線，礦體和鐵路之間的公路，用留設公路保安礦柱進行保護，以保鐵路的安全。

由于礦體和鐵路之間的公路線路，位于孟南礦區礦體下盤最終開采巖體錯動界限內，為保護公路線路和運行安全，設計確定在3～10號勘探線間，按距公路邊溝外緣20m的保護帶寬度留設公路保安礦柱。使鐵路保護有了進一步的保障。

留設公路保安礦柱錯動角與地表巖體錯動角相同，即礦體下盤為65°，地表第四系松散沉積巖45°。經保安礦柱界限劃定，孟南礦區3～10號勘探線公路保安礦柱范圍內的礦體為表外礦，均未開采(除5、7、8號勘探線剖面有極少量超采，在充填處理該采空區時，需用高強度充填料充填)。因此，公路保安礦柱是穩定的，公路可以得到保護。圖－佳鐵路線路位于公路西側，由于公路保安礦柱的留設，使得圖－佳鐵路線路更加遠離孟南礦區(3～10號勘探線)礦體最終開采巖體錯動界限，并計算出公路線路保安礦柱開采礦體的賦存標高。

2.6 井下爆破作業對圖－佳鐵路路基和列車運行的影響

根據中華人民共和國國家標準GB6722－2011《爆破安全規程》第六條安全允許距離與環境影響評價第二款，爆破振動安全允許距離計算如下:

式中:Q－一次爆破炸藥量，kg;

V－保護對象所在地質點振動安全允許速度，cm/s;

K、a－爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數。

關于公式中相關參數取值的說明:

Q－炸藥量:落礦方式為淺孔，按照爆破參數，毫秒延時一次總炸藥量為73kg;

V－振動安全允許速度:V值按GB6722－2003，按水電站及電廠中心控制室設備的安全允許振速，取V=0.5cm/s;

K、a－根據GB6722－2003表5，爆破區巖性為中硬巖石K=150～250，按不利條件，K=250取值;a=1.5～1.8，按平均值a=1.65取計算。

將上面的數據代入公式:

經計算，孟南礦區井下爆破源距鐵路線路最近的0m中段(5號勘探線)距鐵路線路路堤坡腳的距離為299m，遠大于允許振動安全距離181m;孟北礦區井下爆破源距鐵路線路最近的0m中段(34號勘探線23號礦體)距鐵路線路路堤坡腳的距離為555m，遠大于允許振動安全距離181m;因此孟南、孟北礦區井下爆破地震振動對鐵路線路路堤和列車運行不產生影響。

2.7 孟家崗鐵礦現有采空區對地面鐵路變形的影響分析

采用FLAC軟件按照孟家崗鐵礦礦區實測6勘探線剖面圖，按礦體頂底板圍巖性質和現有采空區情況進行模擬計算，現有采空區對地面鐵路沒有影響。而孟家崗鐵礦孟南礦區3～10勘探線礦段，需繼續回采空區標高以下的礦體，因此，為保護地表公路、鐵路線路安全和空區標高以下礦體的開采安全，必須事先對現有采空區和地表塌陷區進行膠結充填處理，達到充填質量要求后，并按設計要求留設公路保安礦柱，采用全尾砂膠結充填法回采保安礦柱以外的礦體，做到既保護地表公路、鐵路線路安全又充分利用礦產資源。

3 結論

礦山生產中，只要嚴格執行設計方案中確定的鐵路安全防護措施，做好生產中需加強管理(如嚴禁超采、確保保安礦柱的完整性、對保安礦柱位置及尺寸進行測定、建立保安礦柱安全管理及檢查制度、按規定及時充填)的工作，認真并加強地壓監測，鐵路線路安全運行是有保障的。

［1］孟家崗鐵礦開采保護鐵路運輸安全方案.黑龍江省冶金設計規劃院，2008.