前言：本站為你精心整理了礦山開采對鐵道影響淺析范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

本文作者：葛文杰作者單位：長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司

1地下開采對鐵路安全影響的類比法分析

結(jié)合考慮礦體的賦存形態(tài)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件和擬采用的采礦方法及空區(qū)充填等情況，采用類比法根據(jù)與礦山主要條件接近的礦山實測錯動角資料［1-2］，經(jīng)綜合分析后確定上盤及下盤巖石移動角為70°，端部巖石移動角為75°。武九鐵路等級為一級復(fù)線，根據(jù)《鐵路運輸安全保護條例》維護帶寬度應(yīng)達到20m［3］，保護等級為Ⅰ級。根據(jù)端部巖石移動角，礦體端部的巖層移動影響范圍見圖2，按現(xiàn)有設(shè)計開采范圍，在AB剖面上地表巖移影響范圍將達到Ⅰ級鐵路維護帶內(nèi)，因此，在AB剖面上各礦體的開采范圍需向西移，其中Ⅳ#礦體應(yīng)西移3．9m，Ⅲ#礦體應(yīng)西移6．5m，Ⅴ#礦體應(yīng)西移12．3m。在下一步的設(shè)計中應(yīng)根據(jù)選定的巖層移動角，重新確定各中段的開采邊界，以確保地下開采后引起的巖層移動影響范圍在鐵路安全維護帶以外。

2地下開采對鐵路安全的三維數(shù)值模擬與分析

為了更進一步分析地下開采對武九鐵路的安全影響，采用FLAC3D三維數(shù)值模擬軟件對礦體回采后的力學行為進行計算與分析。

（1）巖石力學試驗與工程處理

首先應(yīng)充分了解礦體以及礦體周邊巖體的物理力學性質(zhì)。通過現(xiàn)場調(diào)查，采取了閃長巖、納化閃長巖、硬石膏、大理巖和粉砂巖5種巖石試樣，進行了礦巖容重試驗、單軸壓縮條件下礦巖力學特性試驗以及劈裂抗拉試驗。為了采用數(shù)值模擬進行開采擾動影響，需要進一步獲取和分析礦巖的強度參數(shù)。根據(jù)Hoek，Car-ranza-Torres提出的巖體破壞經(jīng)驗準則［4-5］:σ1=σ3+(mi/σc+siσ2c槡)．σ''''1=σ''''3+σcimbσ''''3σci()+sa．式中，σ1、σ3為巖石破壞時最大、最小主應(yīng)力，MPa;σc為巖石單軸抗壓強度，MPa;m、s為經(jīng)驗參數(shù)，m反映巖石軟硬程度，其取值在0．001～25，對于嚴重擾動巖體取0．001，堅硬巖體取25;s反映巖體破碎程度，取值范圍0～1，破碎巖石取0，完整巖體取1。同時，根據(jù)室內(nèi)巖石力學參數(shù)試驗和巖體RMR分級結(jié)果，采用Roclab軟件進行計算，選取巖體計算力學參數(shù)，見表1。

（2）FLAC3D模型的建立

建模范圍:x方向為礦體走向，其范圍:－500～500m;y方向范圍:－500～500m;z方向范圍:－1000～0m。模型x方向1000m，y方向1000m，z方向1000m;礦體單元大小5m×5m×5m，共計43．2萬個單元，見圖3。

（3）數(shù)值計算結(jié)果分析

圖4為礦體、鐵路、勘探線空間關(guān)系圖，將其與礦體投影圖復(fù)合形成，從圖中可以看出礦體平面投影的位置。圖5為AB剖面地表整體位移下沉曲線圖，橫坐標為AB線間距離，以A點為始點，B點為終點。3個箭頭指向從左到右分別為:I#2礦體正上方地表位移，即為最大位移處;13線與AB線交點處位移;鐵路所在處位移。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，鐵礦開采后引起的地表最大位移為10．2mm，位于I#2礦體正上方地表處，該區(qū)域為半徑30m左右圓形，以此為中心，四周位移量逐漸減小。沿AB剖面13線距鐵路中心線的距離約154m，13線處地表位移為5．0～6．5mm，鐵路處地表位移為3．0～5．5mm。水平方向最大位移為1．24mm，鐵路處地表水平位移不超過0．5mm。計算結(jié)果表明，由于該鐵礦地下開采后引起地表移動的絕對值較小，在武九鐵路線路范圍的整體位移量僅為3．0～5．5mm，開采后造成的地表變形值小于保護等級為Ⅰ級的建筑物允許變形值，也滿足鐵路相關(guān)規(guī)程中規(guī)定的兩股鋼軌水平允許差和軌距允許誤差要求。

(1)該鐵礦設(shè)計采用充填法開采，控制了冒落與巖移的發(fā)展，根據(jù)國內(nèi)外礦山巖層移動資料和礦山開采技術(shù)條件分析，確定上盤及下盤巖石移動角為70°，端部巖石移動角為75°。(2)根據(jù)確定的巖層移動角，按現(xiàn)有設(shè)計開采范圍，在AB剖面上地表巖移影響范圍將達到Ⅰ級鐵路維護帶內(nèi)，在下一步的設(shè)計中應(yīng)根據(jù)選定的巖層移動角，重新確定各中段的開采邊界，以確保地下開采后引起的巖層移動影響范圍在鐵路安全維護帶以外。(3)三維數(shù)值模擬計算結(jié)果表明，礦體開采后引起的地表最大位移為10．2mm，位于I#2礦體正上方地表處，武九鐵路線路范圍的整體位移量僅為3．0～5．5mm，開采后造成的地表變形值小于保護等級為Ⅰ級的建筑物允許變形值，也滿足鐵路相關(guān)規(guī)程中規(guī)定的兩股鋼軌的水平允許差和軌距允許誤差要求。