中煤大屯建安公司 江苏徐州 221611
摘要：本文着重分析了铁路专用线下采煤对铁路造成的影响，下沉区铁路线路的测量控制以及防护措施，提出了恢复线路具体办法
关键词：铁路专用线；测量控制；线路防护
前言：铁路专用线是煤矿运输煤炭而专门铺设的，它的服务对象就是矿区本身，与国铁的运输量大、行车速度快、线路的技术标准高、列车的运行密度大线路间隙时间短相比专用线的行车速度慢、车次少、列车的运行时间间隙长、线路等级一般为III级，这样的条件给铁路下采煤提供了前提和可能。
1 铁路路基的移动和变形
铁路路基是铁路的基础，它承受和传播着列车产生的应力，路基必须监视且经常保持完好的状态。地表受地下采煤的影响引起的移动和变形必然会反映到路基，使路基发生移动和变形，因此在开采的过程中，为了确保列车的安全运行，必须保持路基的强度和稳定性。
地下采煤影响到铁路路基的稳定性，其主要表现有两方面的原因：一方面地下开采过程中出现的地表局部塌陷坑或局部忽然下沉，其中的突然下沉在时间上无法估计到，很难预防；另一方面地表的变形使路基产生松动。铁路路基是狭窄的一条带状，其刚度和地表表土层相比是很低的，很容易发生断裂随地表的变化而下沉。由于铁路下煤层的陆续开采，铁路路基不仅在水平方向上将发生移动，而且在铁路路基的垂直方向上由于列车的动荷载的不断的作用下将发生变化，受到在原缩而发生变形。
2 铁路线路上部建筑的移动
铁路上部建筑是由钢轨、轨枕、道床、连接零件、道岔、防爬设备等组成。其中钢轨是主要的组成部分，他直接承受着列车的荷载，并通过轨道和道床将荷载传给路基；还是列车运行的导向。
铁路下采煤引起的地表移动与变形由路基传到上部的建筑，从而导致铁路线路上部建筑发生移动和变形；线路的移动和变化可以分解为竖直方向的下沉；水平方向的横向移动和纵向移动三个方向的分量。由于这三种移动的不均匀性，造成线路发生坡度的变化；竖曲线的变化；轨道轨面水平的变化；线路方向的变化；轨距的变化及轨缝的变化等，危及行车的安全。
3 线路下采煤的防护措施
铁路下采煤的防护措施主要有开采措施和线路维修措施。其中开采措施减少地表的移动和变形值，减少下沉的速度，从而相应的减少对铁路路基和线路的影响；线路维修措施的作用能及时消除由于开采引起的路基和线路病害，尽可能保证列车的正常安全运行。
3.1 铁路下开采的防护措施及安全措施
在笔者所在的地区由于煤层埋藏深浅、煤层的倾角、煤层的走向各不相同，开采可采用不同的方法。（1）用填充采空区来减少地表的下沉量，相应的减少了各种变形和下沉速度；（2）用合理的顶板管理可预防地表的忽然下沉；（3）用合理布置采区的方法，使线路出于地表移动的盆地有利位置，从而达到减少线路的移动与变形，减少铁路维修的工作量。
安全措施：（1）组织维修力量，成立专门的养路工区，配足维修人员。（2）加宽路基。（3）加强线路上部建筑维修，更换失效及损坏设备，补齐线路应有设备，在地表移动与变形较大的区段增设轨距杆或轨撑（4）准备充足的维修材料。（5）加强日常巡守工作，必要时可24小时进行巡守。（6）及时对路基和上部建筑进行维护。
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3.2 铁路的测量控制及监控
在铁路下采煤时，为了能更好地了解地表的变化，及时掌握铁路路基和线路的动态，我铁路的有效维护提供详细的资料，有必要根据开采设计的地表移动设立铁路观测站，以便在开采过程中对地表进行观测、对比，求得路基和钢轨的移动和变形值，计算出维修工作量，线路维修后再对维修后线路进行观测比较其结果，从而达到指导铁路维修的工作。
3.3 铁路维修防护措施
地表不均匀下沉可引起路基不均匀沉降，改变线路的坡度，造成线路单位质量的坡度阻力发生变化，而单位坡度阻力在数值上等于线路坡度值。即每1%的坡度产生的坡度阻力为其质量的1%。所以，在采煤区的铁路坡度必须不能超过《铁路技规》第28条规定：区间线路最大限制坡度，III级线路内燃机牵引一般为8‰、困难地区为12‰，否则必须对线路进行综合整理，以保证列车的正常运行。
道床是轨枕的基础，其主要作用：均匀地传布轨枕荷载于较大的路基面上，阻止轨枕移动；排除地表水，使轨道具有足够的弹性，并便于校正轨道的平面和纵断面；道床是保持轨道稳定弹性的重要设备。道床应经常保持饱满、均匀和整齐，以保持道床弹性和排水良好。所以建议对于塌陷区范围内的铁路专用线的道床应采用碎石，而不能用煤矸石代替碎石，使道床失去应有的功能。
（1）轨道线路
轨道线路随地表移动产生相应的垂直移动和变形，如果轨面的变化超过了以下规定必须对线路进行维修或大修，否则由于一次次的积累，很有可能超过一下限度，危及行车安全，造成事故。《铁路技规》第30条规定：线路平面及纵断面应经常保持原有的状态。区间线路变动时，须经铁路局批准，但曲线半径不得小于该区间规定的最小的曲线半径，坡度不得大于该区间规定的最大的限制坡度。第38条规定：线路两股钢轨顶面，在直线地段，应保持在同一水平。曲线地段的外股超高，应按铁路总公司规定的办法和标准确定。一般线路的两股钢轨水平，较上述标准的容许偏差规定：维修线路的正线、到发线不得大于4MM，其他线不得大于6MM；维修的道岔，在正线、到发线不得大于4MM，其他线不得大于6MM。
4 目前对于由于线路下采煤引起的铁路线路变形主要有以下的维修措施
4.1 顺坡
由于有些采煤工作面走向比较长，引起地表下沉盆地范围大，而且盆地边缘坡度变化平缓，对于铁路的影响范围比较大，铁路线路形成一个很长大漫洼，因此可以在较长的范围内顺坡，对小坑洼进行小量的起道，消除局部失格处所，这就是“找小坑，顺长坡”。采用这种方法应注意在顺坡维修过程中不能改变竖曲线的曲线半径。对凸形竖曲线，应尽量降低竖曲线中央标高，抬高曲线两端；对凹形竖曲线，尽量抬高竖曲线中央部分，降低曲线两端的标高。
4.2 起道、预起道
顺坡维修只能治标不能治本，当经过较长时间的顺坡和维修，线路下沉积累到一定数值时，在线路备料比较充足时应进行大幅度的起道，使轨面恢复到原始高程位置，或根据当时的实际情况重新进行纵断面设计，从而彻底的改变线路的技术状况，达到《铁路技规》规定的要求，以保证列车正常运行。
4.3 拨道
随着采空区的延伸，下沉盆地边沿的扩大，线路的横向移动不断发展，这就要求不断将线路的钢轨、轨枕等上部建筑拨道原来的平面位置，使线路保持在原始平面状态。直线上的拨道比较简单，可线路工长负责用目测或仪器测定进行拨正；曲线上的拨道一般用绳正法进行丈量计算，然后进行拨正。这种方法主要适用于横向移动量不大的情况。
如果横向移动量较大，可以不将线路恢复到原始平面位置，而将线路进行园顺，对于直线段的线路，可改成大半径（3000~4000M）的两个反向曲线，使线路不出现硬弯，形成的曲线头不出现鹅头，来保证列车安全运行。待线路趋于稳定后，可根据线路的实测平面位置，重新设计较合理的平面位置并拨道。对于曲线线路，则根据拨道量最小的原则选择合适的曲线半径，进行综合整理，恢复线路的正常状态。
4.4 改造、调整轨距
当由于某种原因拨道较为困难时，可以将枕木上的道钉拔起，改变钢轨在枕木上的位置，然后在新的位置上用道钉将钢轨固定。由于枕木的长度有限，因此用本法只能进行小量的调整。且应尽量的少用。调整轨矩通常在拔道之后进行，即把一条轨道在平面上拔正以后，将另一条轨道按标准轨道进行调整。这种方法适用于拔道比较困难，轨距变化比较大的情形，其优点是用工比较少，作业简单。
4.5 轨缝调整
线路由于受到列车运行时纵向力的影响，促使钢轨发生纵向位移，造成线路爬行；同时由于在铁路线路下采煤，地表的纵向移动将通过路基、道床传递道钢轨上，也造成线路的爬行。在有缝线路上线路的纵向移动在轨面上表现为线路轨缝的尺寸的变化，在地表拉伸区，线路的轨缝增加；在地表压缩区，线路的轨缝缩小。如果水平变化较大，可使轨缝到达或超过构造轨缝的最大值，产生瞎缝。极易拉断接头螺栓，甚至将接头夹板拉断，在压缩区使线路接头形成瞎缝，从而产生较大的应力，易造成线路涨轨迹跑道。
结束语：总之，铁路专用线是矿区煤炭运输主要通道，地形条件的限制使铁路下采煤有了可能，这种可能即使煤矿采煤工作面的连续性推进有了保障，又增加了煤矿的煤炭产量，减少因铁路保护煤柱使工作面重新布置造成的浪费，但千万不能忽视安全生产，必须经过采前的充分的论证，在做好测量控制，备足维修材料及素质高的养护队伍情况下才可实施。
论文作者:朱勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/8
标签：线路论文; 铁路论文; 路基论文; 地表论文; 坡度论文; 曲线论文; 钢轨论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;