浅谈矿区铁路专用线施工方案
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【摘要】作为矿区产品外运的纽带，矿区铁路专用线通常是矿藏资源开采项目的配套工程，铁路专用线的修建可以切实的保障矿藏资源的有效外运和矿区的正常生产。而由于矿区地形的多样性，地质条件的复杂性以及受矿层开采过程中的影响，矿区铁路施工方案的制定一直是困扰工程技术人员的难题。本文从专用线修建过程中的影响因素入题，同时结合多年的工程实践，论述了专用线施工方案的制定过程。
【关键词】矿区铁路专用线；影响因素；施工方案
1 前言
矿区铁路专用线是指由矿区企业与国家铁路或者其他铁路线路接轨的一条岔线，其长度通常不超过30公里。与普通路线的铁路相比，矿区铁路专用线存在线路等级低，小曲线和平面交叉多，路况条件差等特点。因而对于矿区铁路专用线施工方案的分析和研究具有非常重要的现实意义。
2 影响因素分析
矿层开采是影响矿区铁路专用线修建的主要因素，地下矿层的开采通常会引起地表移动与变形，而位于采动区域内的铁路路基由于受到地表的拉伸与挤压作用的影响，势必也会随之发生沉陷与移动。当采深与采厚之比（称深厚比）较大（大于20）时，路基的移动是连续、渐变的，一般不会出现突然的、局部的下陷。只有地质采矿条件满足出现塌陷坑的条件时，路基才有可能出现塌陷坑，此时进行矿层开采时，应采取特别的安全措施。采动过程对于路基的影响程度可根据地表移动变形预计结果进行评价。一般情况下，采动影响下铁路路基的移动变形在空间上是连续分布的，在时间是连续渐变的，可以通过维修消除开采的影响，保证铁路行车的安全。地下开采通常将引起线路产生如下变化：
2.1 线路坡度的变化
由于路基下沉的不均匀，使路基产生倾斜，从而导致线路原有坡度变化。当地表倾斜方向和线路的方向一致时，线路坡度增大。反之，线路坡度减小，或形成反坡。线路坡度的增减将使列车运行阻力增减。铁路下采煤时，必须保证线路在开采后的坡度满足列车运行允许的坡度。
2.2 竖曲线段曲率半径的变化
线路倾斜的不均匀变化，会导致铁路竖曲线段曲率半径的变化。当地表发生移动倾斜时的竖曲线段曲率为正值时，线路长坡道处线路的凸竖曲线半径变小，路线的几何形态变为凸竖曲线；当地表发生移动倾斜时的竖曲线段曲率为负值时，线路长坡道处线路的凸竖曲线半径变大，路线的几何形态变为凹竖曲线。
2.3 钢轨下沉差的影响
两条钢轨下沉不等，使两条钢轨出现下沉差，改变了两条钢轨原由的超高。当超高超过允许值或出现反超高时，对列车运行将产生极为不利的影响，甚至导致列车翻车事故。
2.4 路线的纵向移动变形
线路的纵向移动变形主要表现为线路的爬行和轨缝的变化，线路爬行的方向、大小与地表水平移动的方向和大小有关，而轨缝的变化与地表水平变形有关，在地表拉伸区，轨缝增大。如果变形太大，能使轨缝达到或超过线路的允许值，并能将鱼尾板拉断或将螺栓切断。
2.5 路线的横向移动变形
线路的横向移动与线路相对于工作面的位置有关。当线路的方向与工作面推进方向平行，且位于地表移动盆地主断面上，线路的横向移动量较小；线路方向与工作面推进方向垂直，且位于移动盆地主断面上时，线路的横向移动规律为：当工作面向线路推进时，线路的移动方向与工作面推进方向相反，横向移动量由小到大；当线路的方向与工作面推进方向平行或垂直，但不位于移动盆地的主断面上时，线路的移动方向总是指向采空区方向。增大或减小线路的平面曲线半径或使直线变为曲线。
3 施工方案
通过上述对影响矿区铁路专用线施工因素的分析，现就一工程实例介绍具体的施工方案。
3.1 工程简述
某矿区计划修建2km专用铁路线，线路中包含一条400米的曲线路段，曲率半径为R=420m。
3.2 工程分析
该矿区的此段专用线路依据国家相关规程的规定可按三级铁路进行管理和修建，其路基沉降移动判定指标如下：最大限制坡度为±15％，两轨水平高度差为±5mm，曲线度内外轨道差不得大于200mm。
3.2 设置观测点
按照预计的塌陷范围设置铁路沿线的地表沉降变形观测点，按照相关测量规范，首期观测站长度可设1000m，两相邻的观测点间距为25m，这样一个站区范围内要建立40个地表观测点。观测点的结构和埋设应考虑地表沉降变形的影响，进行适当的接高和加固处理。
3.3 地表沉降变形观测
3.3.1 观测站、控制点的连测：测点与矿区控制网之间按一定精度进行平面连接测量和高程连接测量。
3.3.2 全面观测：当地表观测点测得地表下降50-100mm左右时，预示着将发生地表移动。移动发生前，要进行至少3次的全面测量，测量观测站内部各测点的高程测量值、点间距测量值和支距测量值。
3.3.3 巡视测量：按照一定的时间间隔对观测站内局部工作测点的沉降值单独进行水准观测，以推算地表移动的趋势，确定全面测量的时间。
3.3.4 测定、记录地表设施：按照一定的时间间隔，对观测站沿线的地表、输电线路、桥涵及轨道附属物的破损及位移状况进行观测、记录很勘察。
3.4 路基加高及回填基础
根据观测站测得的该区域各阶段的塌陷深度，按一定标准进行预加高路基，同时应确保严格保证两轨之间的水平宽度，之后，应参照测得的路基位移及塌陷值，逐次完成路基的回填。
3.5 技术措施
矿区铁路专用线修建的技术措施主要有两类：开采措施和维修措施。开采措施是减小地表的移动变形和下沉速度。维修措施是消除开采对铁路线路的影响，保证铁路的安全运行。
3.5.1 开采措施
开采措施包括以下一些方法：采用充填开采、柱式开采减小地表移动变形；选取合理的开采方法和顶板管理方法防止地表突然下沉；合理的布置工作面，尽量不使线路与工作面斜交，使线路位于地表移动盆地的有利位置，减小线路的移动变形和维修工作量；控制工作面推进速度，减小地表下沉速度，以便及时维修。
3.5.2 维修技术措施
加宽、加高路基，保证路基的稳定性；对于地表下沉而引起的线路倾覆，可以采用起道和顺坡的方法加以消除；对于地表的横向水平移动引起的线路倾覆，可以采用拨道、改道的方法进行消除；而对于地表的水平移动引起的线路倾覆，可以采用串道的方法进行轨缝的调整。
3.6 沿线设施的处理
对于大孔径涵洞要视具体情况处理，而对于处在整体下沉范围内的小孔径涵洞可以采用接长桥洞在回填、加高路基的方法；而对于通讯电缆，在路基回填期间，可以采用埋杆架设的方式进行处理，塌陷稳定后在按有关规定另行处理。
4 结语
矿区铁路专线作为矿区建设的配套工程，可加快矿区产品的流转速度，节省矿品在途时间，提高生产效率。近年来，随着各矿区对其专线运载能力及安全性能要求的不断提高，工程建设单位也应与时俱进，做好矿区铁路专用线施工方案的分析和研究工作具有十分重要的现实意义。
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