煤矿采空区选线方案研究

煤矿采空区选线方案研究

王向荣

中铁第一勘察设计院集团有限公司  

摘要：山西自古矿藏丰富，吕梁地区离柳矿区，矿产资源储量丰富，各类开采、规划矿区密布，压覆矿产资源问题无法避免。太绥高铁作为我国“八纵八横”高铁主通道之一，其需要穿越离柳矿区，跨越黄河，引入绥德。而高速铁路技术标准高，对线路沉降要求及其严格，在采空区范围内如何选线成为值得研究的问题。本文通过对矿区内选线过程研究，总结出以下选线原则：①线路应绕避大型、重要矿区或规划矿区，线路宜设置在采空塌陷影响区范围外一定距离，并处于安全保护带内；②线路无法绕避规划矿区时应尽量沿矿区边界走行，并分析对铁路工程的影响，减少压覆矿产资源；③结合煤矿及采空区分布，本项目在穿越离石区时应减少过境长度，且从北川河、东川河南侧通过；穿越柳林县时应沿三川河河谷或傍山设置工程，绕避既有塌陷影响区。

一、引言

离柳矿区简介：线路经过区域主要为大同、吕梁地区的河东煤田、西山煤田，其中河东煤田离柳矿区呈南北带状分布，临近本项目，区内煤矿密布，采空区极其发育，以现代煤矿采空区为主。

吕梁市坐落于三川河及其支流东川河、北川河和南川河河谷区，河谷两侧山体均有大面积采空区连片分布。柳林县为典型的黄土梁峁区两山夹一河的地貌，柳林县域中心由5个组团构成、沿三川河谷呈东西向带状分布，河谷内建筑物密集，两侧井田密布、煤矿规模较大，明显塌陷区集中于县城北侧。

二、方案研究

（一）吕梁线站位方案研究

结合地形与采空区分布特征，引入吕梁地区原则上宜选择沿河谷或并行既有交通设施布线。通道1和2：东川河谷较为开阔，南北均可引入；通道3：北川河谷东侧地形狭窄、引入困难，经北川河谷可选择由河谷西侧并行太中银铁路引入。安全性角度，通道1=通道2>通道3。

基于客运集约化与共享配套设施，首先研究北川并站方案（D），站位符合城市发展方向，线路并行既有线并站，距采空区较近、安全性较差（通道3），既有线运营干扰大，且线路展长14km、线形条件差，投资增加显著，不予推荐；

基于吕梁市“北”、“东”的发展方向，布局研究东川设站方案（B），线路由东川河谷（通道2）北岸引入、安全性较好，站位契合城市发展方向，但该站位周边高楼林立，引线切割中心城区、拆迁巨大、实施难度高，不予推荐；考虑南川河谷设站以兼顾中阳县城，研究南川设站方案（C），线路穿行于南川河东侧大片的采空区之间、安全风险高、不符合城市规划，不予推荐；考虑李家湾河谷阶地地形开阔，研究三川设站方案（E），线路由东川河谷南岸（通道1）引入、安全性较好，但切割李家湾电子产业园、拆迁难度大，不予推荐；考虑靠近中心城区设站、高效服务出行，研究了中心城区设站方案（A），线路由东川河谷南岸引入，安全风险低（通道1），站位设站条件好、接驳既有公路客运设施便捷、迁改规模小，线路顺直，故予推荐。

（二）柳林县线站位方案

受采空区限制、线路仅可沿既有走廊于河谷走行，结合县城规划组团布局及塌陷区分布特征等因素研究4个站位：首先考虑客运集约化和设施共享研究柳林南并站方案(A)，其次靠近中心设站于密集区、乘降便捷，研究中心组团北侧设站方案(B)；最后考虑城市规划布局，研究不同组团的穆村组团设站方案(C)与薛村组团设站方案(D)。

薛村组团设站（D）方案站址条件好、毗邻G307及青银高速匝道，交通便捷、拆迁较少，但引线与绥德地区引入方向不符，不予推荐；穆村组团设站方案（C）车站拆迁巨大，对穆村组团影响较大，不予推荐；中心组团北侧设站方案（B）距离中心城区较近、旅客乘降便利，受拆迁规模及采空区安风险较高等因素影响不予推荐。柳林南并站方案（A）远离采空区、安全性好，车站及两侧引线拆迁规模小，充分利用既有客运设施、车站改建工程较小，工程可实施性好，予以推荐。

三、研究结论

由本次研究可知，针对大型矿区的穿越方案，应在详细收集沿线矿区现状、规划资料基础上，科学运用“资料收集、现场调查、无人机调绘、InSAR沉降分析、物探探查、钻探验证、采空区影响宽度计算”等由浅入深的综合勘察方法，查清采空区范围性质，在满足安全选线前提下，进行不同方案比选，得出以下结论：

（1）线路应绕避大型、重要矿区或规划矿区，线路宜设置在采空塌陷影响区范围外一定距离，并处于安全保护带内；

（2）线路无法绕避规划矿区时应尽量沿矿区边界走行，并分析对铁路工程的影响，减少压覆矿产资源；

（3）线路必须通过时，应绕避采空区地表变形活跃、移动盆地边缘地带和因地表移动、变形可能引起边坡失稳和山崖崩塌的的地段。

（4）结合煤矿及采空区分布，本项目在穿越离石区时应减少过境长度，且从北川河、东川河南侧通过；穿越柳林县时应沿三川河河谷或傍山设置工程，绕避既有塌陷影响区。

参考文献：

[1]杨英.成贵客运专线采空区地质选线思路与实践 [J].高速铁路技术.2016(10):56-59.

[2]姚成志.铁路通过小型采空区的综合勘察与线路优化[J].铁道标准设计.2013(2):16-19.

[3]山西交通规划勘察设计院.采空区公路设计与施工技术细则,JTG/T D31-03-2011[S].北京:人民交通出版社,2011.