CN113215953A - 一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法步骤一：根据煤层开采与道路的位置确定钢浮桥布置位置；步骤二：确定搭建刚浮桥所需用的承压舟的数量、相邻承压舟的间距和承压舟的舟身尺寸；步骤三：确定承压舟的深度；步骤四：通过设置连接机构依次连接承压舟；步骤五：钢浮桥两侧的河床均固定设置多组锚桩，每两组锚桩通过两根钢丝绳对应连接一艘承压舟的两侧，通过钢丝绳对刚浮桥进行横向限位，每组钢丝绳和承压舟的侧部均通过设置长度自动调节装置连接；步骤六：长度自动调节装置设定适应的钢丝绳拉应力阈值；步骤七：完成钢浮桥的钢板桥面和两侧防护栏的铺装。本方法提高了桥梁施工的效率，提升了经济效益，安全性大幅提升。

Description

一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法

技术领域

本发明属于煤矿开采及道路桥梁技术领域，更具体地说，本发明涉及一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法。

背景技术

现如今随着经济和科学技术的飞速发展,矿产资源的需求量越来越大。煤炭资源不仅存储量大,而且分布较为广泛,是重要的矿产资源之一,其广泛应用于生产生活的各个领域。然而煤炭资源的开采必然会带来矿区及周围地表的沉降与塌陷等一系列地质灾害，同时也会对地上建筑产生影响，而危及人们的生产、生活安全。据粗略统计,1949年以来,我国地面沉降造成的损失累计高达4500至5000亿元,其中,年均总损失为90至100亿元,年均直接损失8至10亿元。地面沉降是一种累进性的缓变地质灾害。其发展过程是不可逆的,一旦形成便难以恢复。

随着地下煤层的开采，往往会引起地表及地表上附着物随之沉陷，此沉陷是渐进的并且持续时间很长，一般需要几年甚至十几年才能沉降稳定，对地表的建构筑物构成严重威胁。目前开采沉陷区的交通跨河方法，或采用加固既有老桥并分次垫高桥面的方案，或借助河床建设桥梁并分次垫高桥面的方案，或改道绕行的方案，然而对于沉降区域的河流，河底必然与地表一样随煤层开采而渐进下沉，因此任何一种依赖于河底土层提供支反力的渡河方案，其结构都必然始终处于渐进下沉状态，而改道绕开沉降区域的方案周期长，造价高，社会影响面大，动辄需要拆迁安置，劳民伤财，确是无奈之举。因此急需一种可以跨过采煤沉陷区域河流维持既有交通，且不受地表沉陷影响的跨河方法。

而当使用浮桥作为此类问题的跨河方法时，由于河底沉降，连接浮桥和锚桩之间的钢绳会随之被越拉越紧，随着河底沉降量的增大，钢绳的应力逐渐增大最后会影响到浮桥的稳定安全，所以怎样使浮桥结构不受河底沉降的影响亦是一个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，本方法可保证道路安全通畅，且效率十分高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：包括以下步骤：

步骤一：根据煤层开采与道路的位置确定钢浮桥布置位置；

步骤二：确定搭建刚浮桥所需用的承压舟的数量、相邻承压舟的间距和承压舟的舟身尺寸；

步骤三：确定承压舟的深度；

步骤四：通过设置连接机构依次连接承压舟；

步骤五：钢浮桥两侧的河床均固定设置多组锚桩，每两组锚桩通过两根钢丝绳对应连接一艘承压舟的两侧，通过钢丝绳对刚浮桥进行横向限位，每组钢丝绳和承压舟的侧部均通过设置长度自动调节装置连接；

步骤六：长度自动调节装置设定适应的钢丝绳拉应力阈值；

步骤七：完成钢浮桥的钢板桥面和两侧防护栏的铺装。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤一中，所述煤层开采与道路重合的位置布置所述刚浮桥，道路通过刚浮桥连通。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤二中，所述承压舟的数量为N，所述相邻承压舟的间距为S,且两端的承压舟与公路贴近，所述道路的宽度为B，所述承压舟的长度为1.2B,承压舟的宽度为0.6B，道路所需连通的距离L、承压舟的数量以及相邻承压舟的间距S之间的公式为：

L＝0.6BN+(N-1)S。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤三中，承压舟的深度与所述道路荷载的要求相适应，所述刚浮桥的浮力承载安全系数需大于等于3，刚浮桥浮力承载安全系数为K,所述道路上的重车受重力为G_车，刚浮桥所需的浮力为F_浮，K值为最小，浮力承载安全系数K_min为:

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，根据所述刚浮桥所需的浮力F_浮设置相应的所述承压舟的深度。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤四中的连接机构是通过设置大型的工字钢纵梁连接所述承压舟，纵向的工字钢纵梁上固定焊接设置工字钢分配梁。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤五中的长度自动调节装置由应力传感器和自调节机构组成，应力传感器固定设置在钢丝绳靠近所述承压舟的外表面，钢丝绳通过应力传感器与所述自调节机构固定连接。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述自调节机构是由电机、可编程逻辑控制器和所述收放钢丝绳的线盘组成，所述应力传感器的信号输出端通过可编程逻辑控制器中设置的AD转换器与可编程逻辑控制器的信号输入端连接，可编程逻辑控制器通过可编程逻辑控制器中设置的中间继电器与所述电机的信号输入端连接，电机的工作端通过设置联轴器与线盘中部设置的旋转孔固定连接，钢丝绳缠绕布置在线盘上。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤五中的长度自动调节装置中自调节机构具有的可编程逻辑控制器在输入程序时，录入所述步骤六中的钢丝绳拉应力阈值。

本技术方案提供的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，所述步骤七，所述铺设好的承压舟上铺设钢板桥面，且钢板桥面的两侧固定设置有栏杆。

采用本技术方案，本方法设计的科学合理且实施起来十分高效，使用了钢浮桥结构，使该跨河方法不须接触沉降的河床，避免了传统的桥梁结构会受河床底沉降影响的缺点；钢浮桥结构的建造成本低并且不需要大型机械施工，施工周期短；经济性好、通行能力强；本方法极大程度的提高了桥梁施工的效率，极大幅度的提升了经济效益，且安全性得到大幅提升。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的承压舟铺设的俯视示意图；

图3为本发明的长度自动调节装置的结构示意图；

图4为本发明的自调节机构的结构框架图；

图中标记为：1、承压舟；2、主纵梁；3、分配梁；4、锚桩；5、钢丝绳；6、长度自动调节装置；7、应力传感器；8、自调节机构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例：

某煤炭开采区的区域上有一河流，省道桥梁从上跨过，由于煤炭的持续开采导致的沉降，该跨河桥梁出现沉陷损坏而不能通行，需要新的跨河方法，依据一种浅部煤层开采条件下维持地表公路不间断的跨河方法。

图1所示的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法包括包括以下步骤：

步骤一：根据煤层开采与道路的位置确定钢浮桥布置位置；

步骤二：确定搭建刚浮桥所需用的承压舟1的数量、相邻承压舟1的间距和承压舟1的舟身尺寸；

步骤三：确定承压舟1的深度；

步骤四：通过设置连接机构依次连接承压舟1；

步骤五：钢浮桥两侧的河床均固定设置多组锚桩4，每两组锚桩4通过两根钢丝绳5对应连接一艘承压舟1的两侧，通过钢丝绳5对刚浮桥进行横向限位，每组钢丝绳5和承压舟1的侧部均通过设置长度自动调节装置6连接；

步骤六：长度自动调节装置6设定适应的钢丝绳5拉应力阈值；

步骤七：完成钢浮桥的钢板桥面和两侧防护栏的铺装。

步骤一中，煤层开采与道路重合的位置布置刚浮桥，道路通过刚浮桥连通。

步骤二中，承压舟1的数量为N，相邻承压舟1的间距为S,且两端的承压舟1与公路贴近，道路的宽度为B，承压舟1的长度为1.2B,承压舟1的宽度为0.6B，道路所需连通的距离L、承压舟1的数量以及相邻承压舟1的间距S之间的公式为：

L＝0.6BN+(N-1)S。

此省道的宽度B为10m，承压舟1的长度为12m，承压舟1的宽度为6m，道路所需连通的距离L为69m，则承压舟1的数量N可取8,相邻的承压舟1的间距S为3m。

步骤三中，承压舟1的深度与道路荷载的要求相适应，刚浮桥的浮力承载安全系数需大于等于3，刚浮桥浮力承载安全系数为K,道路上的重车受重力为G_车，刚浮桥所需的浮力为F_浮，K值为最小，浮力承载安全系数K_min为:

根据刚浮桥所需的浮力F_浮设置相应的承压舟1的深度。取深度为3m，由浮力公式F_浮＝ρgv_排，再根据承压舟1内部凹槽，可得单个承压舟1的F_浮为1800KN。浮桥设计荷载要满足公路荷载的要求，该省道属二级公路，双向4车道，设计荷载为公路-I荷载。考虑两台重车错车时最不利工况，考虑2个承压舟1承受2台重车荷载G_车，计算得出浮力承载安全系数为K＝3.27，K大于3，所以符合要求。

步骤四中的连接机构是通过设置大型的工字钢纵梁连接承压舟1，纵向的工字钢主纵梁2上固定焊接设置工字钢分配梁3。

步骤五中的长度自动调节装置6由应力传感器7和自调节机构8组成，应力传感器7固定设置在钢丝绳5靠近承压舟1的外表面，钢丝绳5通过应力传感器7与自调节机构8固定连接。锚桩应设置有16组，以固定8搜承压舟1。

自调节机构8是由电机、可编程逻辑控制器和收放钢丝绳5的线盘组成，应力传感器7的信号输出端通过可编程逻辑控制器中设置的AD转换器与可编程逻辑控制器的信号输入端连接，可编程逻辑控制器通过可编程逻辑控制器中设置的中间继电器与电机的信号输入端连接，电机的工作端通过设置联轴器与线盘中部设置的旋转孔固定连接，钢丝绳5缠绕布置在线盘上。

步骤五中的长度自动调节装置6中自调节机构8具有的可编程逻辑控制器在输入程序时，录入步骤六中的钢丝绳5拉应力阈值。根据钢绳计算拉应力的阈值并输入进可编程逻辑控制器的程序，以保证绳子的张力不可过大断裂或张力过小而无法横向限位。

步骤七，铺设好的承压舟1上铺设钢板桥面，且钢板桥面的两侧固定设置有栏杆。钢板的厚度为1cm。

采用本技术方案，本方法设计的科学合理且实施起来十分高效，使用了钢浮桥结构，使该跨河方法不须接触沉降的河床，避免了传统的桥梁结构会受河床底沉降影响的缺点；钢浮桥结构的建造成本低并且不需要大型机械施工，施工周期短；经济性好、通行能力强；本方法极大程度的提高了桥梁施工的效率，极大幅度的提升了经济效益，且安全性得到大幅提升。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据煤层开采与道路的位置确定钢浮桥布置位置；

步骤二：确定搭建刚浮桥所需用的承压舟的数量、相邻承压舟的间距和承压舟的舟身尺寸；

步骤三：确定承压舟的深度；

步骤四：通过设置连接机构依次连接承压舟；

步骤五：钢浮桥两侧的河床均固定设置多组锚桩，每两组锚桩通过两根钢丝绳对应连接一艘承压舟的两侧，通过钢丝绳对刚浮桥进行横向限位，每组钢丝绳和承压舟的侧部均通过设置长度自动调节装置连接；

步骤六：长度自动调节装置设定适应的钢丝绳拉应力阈值；

步骤七：完成钢浮桥的钢板桥面和两侧防护栏的铺装。

2.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤一中，所述煤层开采与道路重合的位置布置所述刚浮桥，道路通过刚浮桥连通。

3.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤二中，所述承压舟的数量为N，所述相邻承压舟的间距为S,且两端的承压舟与公路贴近，所述道路的宽度为B，所述承压舟的长度为1.2B,承压舟的宽度为0.6B，道路所需连通的距离L、承压舟的数量以及相邻承压舟的间距S之间的公式为：

L＝0.6BN+(N-1)S。

4.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤三中，承压舟的深度与所述道路荷载的要求相适应，所述刚浮桥的浮力承载安全系数需大于等于3，刚浮桥浮力承载安全系数为K,所述道路上的重车受重力为G_车，刚浮桥所需的浮力为F_浮，K值为最小，浮力承载安全系数K_min为:

5.按照权利要求4所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：根据所述刚浮桥所需的浮力F_浮设置相应的所述承压舟的深度。

6.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤四中的连接机构是通过设置大型的工字钢纵梁连接所述承压舟，纵向的工字钢纵梁上固定焊接设置工字钢分配梁。

7.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤五中的长度自动调节装置由应力传感器和自调节机构组成，应力传感器固定设置在钢丝绳靠近所述承压舟的外表面，钢丝绳通过应力传感器与所述自调节机构固定连接。

8.按照权利要求7所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述自调节机构是由电机、可编程逻辑控制器和所述收放钢丝绳的线盘组成，所述应力传感器的信号输出端通过可编程逻辑控制器中设置的AD转换器与可编程逻辑控制器的信号输入端连接，可编程逻辑控制器通过可编程逻辑控制器中设置的中间继电器与所述电机的信号输入端连接，电机的工作端通过设置联轴器与线盘中部设置的旋转孔固定连接，钢丝绳缠绕布置在线盘上。

9.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤五中的长度自动调节装置中自调节机构具有的可编程逻辑控制器在输入程序时，录入所述步骤六中的钢丝绳拉应力阈值。

10.按照权利要求1所述的一种浅部煤层开采时道路不间断跨河方法，其特征在于：所述步骤七，所述铺设好的承压舟上铺设钢板桥面，且钢板桥面的两侧固定设置有栏杆。

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