某鐵路鐵礦區(qū)路基穩(wěn)定性評價[權威資料]

某鐵路鐵礦區(qū)路基穩(wěn)定性評價 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：隨著經濟發(fā)展，鐵路工程項目的大量興建，臨近或穿越了礦區(qū)，采空區(qū)不良地質問題對工程影響極大，有必要進行專門采空區(qū)勘察和研究。查明鐵路沿線采空區(qū)的分布，評價其穩(wěn)定性，對鐵路工程定線是十分重要的。針對某鐵路改造工程臨近鐵礦采空區(qū)的實際情況，對沿線鐵礦采空區(qū)進行了工程勘察，評價了其對鐵路的安全的影響，提出了選線意見。 關鍵詞：鐵礦采空區(qū)地面塌陷 穩(wěn)定性分析 TF55 A 1 概況 某鐵路 K69-K74 段地貌屬低山丘陵區(qū)，線路走行在山前緩坡及丘間平地上，沖溝發(fā)育。沿線鐵礦分布較多，鐵礦開采已經造成局部地面開裂和塌陷，對鐵路工程產生了安全隱患，為了確保既有鐵路及新建二線的安全，有必要對沿線采空區(qū)進行勘察，進而對鐵路路基的穩(wěn)定性進行評價，提出合理的處理措施及選線意見。 圖 1 鐵路及礦區(qū)分布示意圖 2 地質構造 本段所經地區(qū)為太行山隆起帶。構造主要發(fā)生于燕山時期。受南北構造和新華夏構造體系的復合作用，構造類型和形式復雜多樣，大 多構造形跡均呈 SW走向或 NNE 走向。構造類型以斷裂構造為主，褶皺次之。 3 地層巖性 沿線地層主要有新生界第四系全新統(tǒng)（ Q4）坡洪積層；上更新統(tǒng)（ Q3）碎石類土及新黃土；中更新統(tǒng)（ Q2）老黃土夾紅棕色古土壤層；中生界燕山期（ 53 ）侵入巖，主要為閃長巖、閃長玢巖；奧陶系中統(tǒng)（ O2）石灰?guī)r、泥灰?guī)r等。 4 成礦特點 本區(qū)鐵礦礦床主要分布在太行山斷裂束與華北拗陷區(qū)的過渡地帶。在燕山旋 期間有火成巖侵入奧陶系石灰?guī)r中，形成了大大小小的閃長巖侵入體。侵入形成的矽卡巖型磁鐵礦分 布在各個侵入體與石灰?guī)r的接觸帶之中，屬接觸型磁鐵礦床。礦體的空間展布極不規(guī)則，形態(tài)多變，厚度變化大。礦體埋深一般小于 300m。本段鐵路沿線鐵礦體在平面上大致呈帶狀分布，走向北偏西 35 左右，礦帶寬幾厘米到幾十米，局部間斷。深度上呈巖墻狀，傾角 70 75 ，埋深200m 以內。 5 采空區(qū)勘察 采空區(qū)是地下固體礦床開采后形成的空間。出現(xiàn)采空后，上覆圍巖失去支撐，平衡條件被破壞，產生移動變形，直至破壞塌落，發(fā)展到地面造成地表下沉、凹陷。本工程為增建二線工程，線路基本并行于既有鐵路，工作的重點是 查明鐵礦采空區(qū)及其對鐵路的安全影響范圍，指導二線選線，采空區(qū)勘查主要采用了地質調查、工程物探及地質鉆探驗證等。 5.1 地質調查 經過實地調查，沿線鐵礦采礦方法一般為礦房采礦法，集中開采有礦地帶，形成采空區(qū)，無礦的地方僅分布巷道。開采自上而下分層放炮冒落，頂板自然垮落，回采率約90%，開采空洞高度約 10 30m。 沿線鐵礦開采時間長，無規(guī)劃，甚至互相越界開采，造成礦體聚集帶采空程度高。巷道寬度一般 2.0 2.5m，開采深度一般 180 200m， 1 2 層開采，采空埋深一般 150200m，礦體厚度約 10 40m。 地表可見較多裂縫及陷坑痕跡。陷坑一般深 20多米，直徑 20 60m,陷坑及裂縫走向與礦體走向相近。 本段線路以小角度穿越鐵礦帶，鐵礦礦界距離鐵路的最近距離 90 125m。根據(jù)調查，各礦開采未穿越鐵路。 5.2 工程物探 在充分分析既有資料的基礎上，結合沿線調查訪問及地方鐵礦開采的實際情況，分階段進行了物探工作。采用了高密度地震，重磁力探測物探技術對本區(qū)鐵礦采空區(qū)范圍進行了較為詳細的探測、分析，劃分出了沿線鐵礦采空區(qū)的范圍。 5.2.1 高密度地震法 地震勘探是利用地層和巖石的彈性差異來探測地質構造、尋找有用礦產資源的重要地球物理勘測方法，在采空區(qū)探測中得到廣泛的應用。 初測階段采用了高密度地震對沿線附近進行了探測，測試結果顯示 K69 950 K70 150 右側發(fā)現(xiàn)采空異常，距鐵路最近距離 50m，開采方向遠離鐵路。 K71 600 K72 000左側發(fā)現(xiàn)采空異常，距鐵路約 167 235m，距離鐵路較遠。K73+700 K74+400 左側發(fā)現(xiàn)采空異常，距鐵路約 10 75m。與鐵路關系見下圖所示。 圖 5.1 初測 K69+500 K70+700 采空邊界、塌陷邊界與線路關系圖 圖 5.2 初測 K71 600 K72 000 采空邊界、塌陷邊界與線路關系圖 圖 5.3 初測 K73+400 K74+800 采空區(qū)與線路關系圖 根據(jù)高密度地震物探結果顯示， K71 600 K72 000段采空異常范圍離鐵路很遠，另 2 段采空區(qū)異常范圍離鐵路很近，且鐵路已經在塌陷安全影響范圍內。 5.2.2 重、磁力探測： 重力勘探方法是利用地下地質體質量虧損或盈余 ,在地表觀測他們引起的重力異常，從而確定地下 地質體的分布、大小、邊界等，可以在面積上控制采空區(qū)范圍。磁力勘探，各種巖石和礦物的磁性是不同的，測定地面上各部位的磁力強弱用以研究地下巖石礦物的分布和地質構造。 定測階段采用了重、磁力物探測試對上階段的測試成果進行了驗證修正，結果顯示采空范圍大部分以孤島式分布，個體數(shù)目多、面積大小不一，距鐵路較近的采空范圍磁力檢測顯示為高磁異常的邊緣地帶，遠離鐵路的為正在開采的區(qū)域，局部有巷道連通。 K69+500 K70+700 段采空范圍距鐵路最近距離 110m， K71 300 K73 400 段采空范圍距鐵路最近距 離為 155m， K73+400 K74+800 段采空范圍距鐵路最近距離 135m。具體分布見下圖。 圖 5.4 定測 K69+500 K70+700 段采空范圍與線路關系圖 圖 5.5 定測 K71 300 K73 400 段采空范圍與線路關系圖 圖 5.6 定測 K73+400 K74+800 段采空范圍與線路關系圖 5.3 地質鉆探 根據(jù)物探結果分階段對部分采空異常區(qū)域進行了鉆探驗證。初測階段根據(jù)高密度地震測試成果，在 K71+727.9 左側 204.5m、 K71+989.6 左側 244.8m、 K73+667.8 左側 210.5m及 K73+980.5 左側 191m 處物探異常范圍布置鉆孔，鉆孔深度分別為 232m、 265m、 160m 及 271m，孔深已經超過了開采礦井的深度，揭示的地層主要為第四系地層及奧陶系石灰?guī)r、泥灰?guī)r，發(fā)育有溶洞，孔深 232m 及 160m 者已經穿透灰?guī)r進入閃長巖，未發(fā)現(xiàn)鐵礦及采空跡象。定測階段根據(jù)重、磁力探測成果，在 K70+260 右 125m 處布置鉆孔 1 個，孔深 209m，達到開采深度以下，巖性主要為第四系地層及奧陶系石灰?guī)r、泥灰?guī)r，孔深 197m 見閃長巖，未發(fā)現(xiàn)鐵礦及采礦痕跡。在K71+710 左 165m 處布置鉆孔 1 個，鉆孔深度達到 308m，巖性主要為第四系地層及奧陶系石灰?guī)r，發(fā)育全充填溶洞，未發(fā)現(xiàn)鐵礦及采空跡象。 5.4 采空區(qū)穩(wěn)定性分析 參照鐵路工程地質勘察規(guī)范關于煤礦小窯采空區(qū)行業(yè)界定標準，結合本區(qū)鐵礦礦體分布、開采情況及物探揭示場區(qū)采空區(qū)孤島式分布的特點，可定為小型采空區(qū)。對小型采空一般不需考慮采空移動盆地，其地表變形多為地表塌陷和開裂。從實際的地面變形現(xiàn)狀來看，與此相符，未形成移動盆地。 地下礦層大面積采空后，礦層上部巖體平衡條件被破壞，巖體隨 之變形，自下而上逐漸發(fā)展成漏斗狀沉落。采空區(qū)的冒落帶（崩落帶 ）厚度可以按照下列公式計算： h=m/(k-1)cos 式中， k=1.3； m 礦層的真厚度（ m）； 礦層傾角（ ） 本區(qū)鐵礦一般開采 1 2 層，采掘礦層的總厚度可達20 40m，按最大的采空凈空及水平礦層計算，鐵礦區(qū)冒落帶厚度可達 133m，經驗估算值 120 160m，基本貫穿上覆巖層，其上第四系地層均為裂隙變形帶，場區(qū)存在安全隱患，隨著采礦的繼續(xù)進行，采空范圍擴大，將發(fā)生地面塌陷。 6 路基穩(wěn)定性分析 對于本段采空區(qū)路基穩(wěn)定性評價可以采用計算鐵路保護礦柱的方法，計算保護礦柱的寬度，對保護礦柱范圍的采空區(qū)進行分析，遠離鐵路的不用考慮。 6.1 保護礦柱寬度的確定 參照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程關于保護煤柱留設寬度的計算方法進行礦柱寬度的計算。由鐵路等級確定維護帶寬度為 20m。采空區(qū)深度按最大開采深度進行計算。根據(jù)鉆探資料劃分巖層及第四系地層厚度。按當?shù)亟涷?，鐵礦區(qū)巖層巖移塌陷角一般 6070 ，場區(qū)圍巖多為奧陶系的石灰?guī)r，屬于中等穩(wěn)固巖石，塌陷角可 選用 7075 ，第四系地層塌陷角采用 45 ，以下對巖層塌陷角分別選用 60 、 65 、 70 、 75 進行對比計算，單側保護礦柱的寬度結果如下： 表 1 單側保護礦柱的寬度（ m） 6.2 安全穩(wěn)定性評價 根據(jù)表 1 保護礦柱的計算結果，對比物探劃分的采空區(qū)異常范圍， K71+300-K73+400 段及 K73+400-K74+800 段已經位于采空區(qū)安全影響范圍之外，鐵路路基是安全的； K69+500 K70+700 段按 60 65 塌陷角既有鐵路已經位于采空區(qū)的塌陷影響范圍邊緣，考慮到近鐵路 的采空范圍為孤島式分布，且覆蓋巖層相對穩(wěn)固，不會產生大面積的地面塌陷，鉆探揭示的實際采空范圍比物探預測的范圍要小，鐵路路基是安全的。 K70+700 K71+300 段沿線無鐵礦及采空。 據(jù)鐵路部門對既有線監(jiān)測，目前既有線運營正常，未發(fā)生路基下沉等病害。 7 結論 (1)本段鐵路路基是穩(wěn)定安全的，增建二線應選在遠離采空區(qū)側，不必對采空區(qū)進行處理，但應加強鐵路及附近地面的監(jiān)測措施，并限制鐵礦向鐵路方向的開采。 (2)物理探測方法本身具有多解性的缺陷，分辨上也可受非人為洞穴如 巖溶影響，本區(qū)在劃分鐵礦采空區(qū)上范圍是偏大的，對工程來說是偏于安全的。 (3)對小型鐵礦采空區(qū)，采用多種勘察方法相互驗證，對提高采空區(qū)探測的準確性是必要的。物探方法對井下測量不現(xiàn)實的小型采空區(qū)勘察有極強的指導作用。 參考文獻： 1 鐵道第一勘察設計院鐵路工程地質手冊北京：中國鐵道出版社 1999 2 TB10012-2007鐵路工程地質勘察規(guī)范 3 TB10027-2001鐵路工程不良地質勘察規(guī)程 4 國家煤炭工業(yè)局 . 建筑 物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程 . 北京：煤炭工業(yè)出版社。 2000 文檔資料：某鐵路鐵礦區(qū)路基穩(wěn)定性評價 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :論園林工程施工技術現(xiàn)狀及優(yōu)化措施 論建筑裝飾裝修工程施工質量控制與管理 論我國市政工程管理的問題及解決措施 論建設工程施工中的質量管理與控制 論地質礦產勘查找礦的方法 淺論建設工程的投標技巧與策略 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