建筑物下大采深堅(jiān)硬頂板煤層條帶開(kāi)采技術(shù)

以北京木城澗煤礦大臺(tái)井建筑物下壓煤開(kāi)采為例,提出了急傾斜煤層開(kāi)采條件下條帶煤柱尺寸的確定方法和偽斜條帶煤柱與邊界煤柱相結(jié)合的條帶布置方案,為急傾斜煤層開(kāi)采地表沉陷控制提供了理論依據(jù)。

為解決林西礦建筑物下煤炭資源回收的問(wèn)題,結(jié)合其埋深大、頂板堅(jiān)硬的地質(zhì)條件,提出先采用較小采寬和較大留寬進(jìn)行條帶開(kāi)采,等地表變形穩(wěn)定后,對(duì)條帶開(kāi)采的保留煤柱進(jìn)行二次條帶開(kāi)采。以關(guān)鍵層理論為基礎(chǔ),采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法研究了條帶開(kāi)采和二次條帶開(kāi)采;得出以亞關(guān)鍵層1為開(kāi)采設(shè)計(jì)依據(jù);確定了條帶開(kāi)采方案,采寬60m,留寬120m;二次條帶開(kāi)采時(shí)采用窄煤柱沿空掘巷,采寬60m,留寬55m。研究結(jié)果表明:亞關(guān)鍵層1控制著地表下沉變形;條帶開(kāi)采和二次條帶開(kāi)采引起的地表變形對(duì)建筑物的損壞均在ⅰ級(jí)損壞內(nèi)。在林西礦九東區(qū)域進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),取得了較好的效果。

文中針對(duì)開(kāi)灤某礦壓煤試采區(qū)地質(zhì)采礦條件和地面建筑情況,進(jìn)行了建筑群下多煤層條帶開(kāi)采方案設(shè)計(jì),并進(jìn)行了開(kāi)采試驗(yàn),通過(guò)實(shí)際開(kāi)采和地表觀測(cè)站觀測(cè)發(fā)現(xiàn),煤層條帶開(kāi)采后地表移動(dòng)變形輕微,未對(duì)該區(qū)域建筑群產(chǎn)生明顯影響,說(shuō)明條帶開(kāi)采設(shè)計(jì)方案是科學(xué)合理的,該研究成果對(duì)類(lèi)似條件下的建筑物下采煤具有借鑒作用。

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論,對(duì)某礦建筑物下條帶開(kāi)采斷層保護(hù)煤柱留設(shè)方案進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了建筑物下壓煤的安全開(kāi)采。

針對(duì)建下條采煤柱回收和井下矸石處理的重大技術(shù)難題,提出矸石置換開(kāi)采。通過(guò)闡述矸石充填巷集中與分散布置對(duì)地表移動(dòng)的影響、分析置換開(kāi)采留設(shè)煤柱的合理寬度,最終確定在條采煤柱中央集中布置2條矸石充填巷,充填巷尺寸為4.0m×5.0m(寬×高)、巷間煤柱寬4.0m;基于數(shù)值模擬方法分析置換開(kāi)采留設(shè)煤柱的穩(wěn)定性、條采與置換開(kāi)采老頂層面上垂直應(yīng)力分布,得出置換開(kāi)采留設(shè)煤柱滿(mǎn)足煤柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求、基本頂巖層結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的結(jié)論。并運(yùn)用相關(guān)的力學(xué)理論,分析置換開(kāi)采后頂板的運(yùn)動(dòng)和變形特征,得出基本頂不會(huì)破斷,地表變形沒(méi)有超過(guò)建筑物允許變形范圍。設(shè)計(jì)矸石置換開(kāi)采充填工藝,該研究成果已成功應(yīng)用于工程實(shí)踐。

回顧我公司４０年來(lái)建筑物下保安煤柱開(kāi)采史，介紹近年來(lái)我公司建筑物下條帶試采情況，并扼要總結(jié)了條帶試采技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和所取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在連續(xù)建筑物下進(jìn)行壓煤條帶開(kāi)采,作業(yè)人員應(yīng)該認(rèn)真監(jiān)測(cè)條帶開(kāi)采過(guò)程中地表的移動(dòng)和變形情況,根據(jù)具體的開(kāi)采環(huán)境制定出合理的開(kāi)采計(jì)劃,從而將壓煤條帶開(kāi)采對(duì)于地表的破壞情況控制在最小的水平.根據(jù)不同的開(kāi)采深度對(duì)開(kāi)采計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整,避免深夜施工,防止影響建筑物內(nèi)居民正常生活.連續(xù)建筑物下開(kāi)采深度的控制應(yīng)該與開(kāi)采的寬度相對(duì)應(yīng),符合安全系數(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn).本文根據(jù)連續(xù)建筑物下壓煤條開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)展開(kāi)討論,提出幾點(diǎn)提高連續(xù)開(kāi)采效率的可行性措施.

通過(guò)林西礦業(yè)公司井田東部建筑物下條帶開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用研究,從合理確定采留寬度、支護(hù)手段與開(kāi)采工藝的研究、移動(dòng)變形的觀測(cè)三個(gè)方面,進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析總結(jié),探討今后建筑物下條帶開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用前景

村莊建筑物下安全采煤?jiǎn)栴}是煤礦企業(yè)面臨的主要問(wèn)題之一。針對(duì)河南省登封市振興煤礦具體的地質(zhì)采礦條件及地表村莊建筑物的現(xiàn)狀,在理論計(jì)算、地表移動(dòng)和變形預(yù)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)村莊建筑物下壓煤條帶開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了分析研究,給出了條帶開(kāi)采方案及其參數(shù)。論述了振興煤礦村莊下建筑物壓煤采用條帶法開(kāi)采技術(shù)的可行性。

根據(jù)礦區(qū)建筑物下煤層群實(shí)施條帶上行開(kāi)采的技術(shù)條件,應(yīng)用理論分析、數(shù)值模擬等判定方法,對(duì)下層煤開(kāi)采后,上層煤的連續(xù)性和完整性及保留煤柱的穩(wěn)定性進(jìn)行研究,確定條帶上行開(kāi)采方案的可行性。同時(shí),驗(yàn)證不同判定方法聯(lián)合應(yīng)用的可行性。

利用光彈試驗(yàn)對(duì)條帶開(kāi)采方案進(jìn)行分析,并對(duì)開(kāi)采后引起地表移動(dòng)與變形程度進(jìn)行預(yù)計(jì),采用多種方法相互比較校核,為解決煤礦安全開(kāi)采“三下”采煤提供依據(jù),對(duì)煤礦生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

星村煤礦煤層埋藏深,地壓大,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,地面村莊壓煤占井田面積的80%。從經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面比較,條帶開(kāi)采法是首選的采煤方法。根據(jù)當(dāng)前條帶開(kāi)采最新研究成果,提出了星村煤礦開(kāi)采條帶寬度及留設(shè)煤柱寬度,并通過(guò)煤柱的寬高比、煤柱承受的極限荷載及實(shí)際荷載、煤柱的安全系數(shù)等進(jìn)行檢核,最終確定了方案設(shè)計(jì)。

　沙果園煤礦在瓷廠隧道窯下將原設(shè)計(jì)的長(zhǎng)壁工作面,改為采50m,留50m,回采率50%的條帶開(kāi)采。試驗(yàn)結(jié)果表明,條帶開(kāi)采工作面參數(shù)合理,地表變形與預(yù)計(jì)值相接近。建筑物下條帶開(kāi)采只要采留寬比選擇合適,并保證一定的采深比,一般不會(huì)對(duì)建筑物構(gòu)成破壞。

首先分析了開(kāi)展此類(lèi)研究的必要性,并就當(dāng)前中國(guó)建筑物下采煤中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),隨后介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要的建筑物下煤層開(kāi)采技術(shù)與措施,并結(jié)合自身知識(shí)對(duì)其未來(lái)發(fā)展做出分析,以期為廣大同行提供一些借鑒之處。

為了解決條帶開(kāi)采回采率相對(duì)較低和煤礦采空區(qū)全部充填開(kāi)采成本相對(duì)偏高的問(wèn)題,同時(shí)有效地控制建筑物下采煤圍巖變形和地表沉陷,提出了采空區(qū)膠結(jié)充填條帶開(kāi)采模式,并闡述了該模式的技術(shù)思路;以膠結(jié)充填體和覆巖結(jié)構(gòu)聯(lián)合控制開(kāi)采沉陷為原則,深入研究膠結(jié)充填條帶開(kāi)采模式下不充填區(qū)工作面采寬和充填區(qū)工作面采寬及兩者間的協(xié)調(diào)關(guān)系,并求得了兩者間的關(guān)系式;該模式對(duì)建筑物下開(kāi)采設(shè)計(jì)是十分有效的,能夠有效地控制地表移動(dòng)和變形,提高采區(qū)回采率,以實(shí)現(xiàn)建筑物下安全采煤并最大程度地減少充填開(kāi)采成本。

為了解放建筑物下煤炭資源，以邯鄲礦區(qū)某礦斷層發(fā)育區(qū)地質(zhì)采礦條件為研究背景，基于超高水材料充填開(kāi)采技術(shù)，提出了充填條帶、冒落條帶2種開(kāi)采方案的工作面布置。在分析了地表變形預(yù)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用概率積分法基本原理，進(jìn)行了地表變形預(yù)計(jì)，并對(duì)開(kāi)采方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出了安全開(kāi)采技術(shù)措施。結(jié)果表明：采用充填條帶開(kāi)采和冒落條帶開(kāi)采，分別可采出煤炭資源330．17萬(wàn)t、216．88萬(wàn)t，采出率分別為70％、45％，地表最大下沉分別為1390mm、1420mm，最大傾斜均為10．9mm／m，建議采用超高水材料充填條帶開(kāi)采方案。此方案設(shè)計(jì)為類(lèi)似地質(zhì)采礦條件下的煤炭資源開(kāi)采提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。

針對(duì)平煤集團(tuán)吳寨礦具體的地質(zhì)采礦條件及地表建筑物情況,在理論計(jì)算、地表移動(dòng)和變形預(yù)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)建筑物下壓煤條帶開(kāi)采方案及其參數(shù)進(jìn)行了分析研究。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施,提高了煤炭資源回收率;延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限;保證了地表建(構(gòu))筑物的安全

本文通過(guò)韓橋煤礦多年來(lái)在建筑群下采用大采面走向?qū)挆l帶開(kāi)采法試驗(yàn)取得成功，從理論和實(shí)測(cè)兩方面對(duì)條帶煤柱的受力分析和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，為推廣應(yīng)用大采面寬條帶開(kāi)采方法提供了理論依據(jù)。

介紹了峰峰礦區(qū)在密集建筑物下條帶開(kāi)采設(shè)計(jì)基本原則和適宜條件，列出了實(shí)測(cè)地表移動(dòng)觀測(cè)結(jié)果及主要影響因素，總結(jié)了條采的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和提高單產(chǎn)效率、生產(chǎn)技術(shù)管理措施，對(duì)條采煤柱的穩(wěn)定性與覆巖破壞特點(diǎn)進(jìn)行了探索。

為了提高煤炭資源的回收率,延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限,解決采掘接替困難等問(wèn)題;綜合分析該礦采用采條帶開(kāi)采回收建筑物下的保護(hù)煤柱。條帶開(kāi)采后,采用概率積分法預(yù)測(cè)地表移動(dòng)變形規(guī)律,并結(jié)合數(shù)值模擬軟件flac3d進(jìn)行數(shù)值分析,獲得該礦區(qū)條件下走向條帶開(kāi)采時(shí)地表移動(dòng)變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:條帶開(kāi)采后保護(hù)建筑物范圍地表最大下沉量為309mm,最大水平變形為±0.253mm/m;建筑物受損程度小于ⅰ級(jí)破壞范圍,產(chǎn)生較小影響,可以保證地表建筑(構(gòu)筑)物的安全實(shí)用。

林西礦業(yè)公司近年來(lái)進(jìn)行了建筑物下條帶二次協(xié)調(diào)開(kāi)采技術(shù)研究,取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,為探索建筑物下開(kāi)采尋求到一條新途徑。

研究開(kāi)采技術(shù)對(duì)提高煤炭資源回收率具有重要意義.根據(jù)地質(zhì)和開(kāi)采條件；提出并研究了大型建筑下厚煤層頂煤放頂開(kāi)采技術(shù).對(duì)厚煤層開(kāi)采后大型建筑的運(yùn)動(dòng)和變形進(jìn)行了預(yù)測(cè)；研究了開(kāi)采對(duì)大型建筑的影響.通過(guò)在大型建筑上設(shè)置測(cè)量站；觀測(cè)了建筑在采礦過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)和變形情況.通過(guò)對(duì)大型建筑采取一定的防護(hù)措施；成功地開(kāi)展了建筑下厚煤層頂煤放頂采技術(shù).研究表明；大型建筑下厚煤層的諧波開(kāi)采是可行的.確保了大型建筑開(kāi)挖后的安全；提高了煤炭資源回收率.