山東龍口煤礦建筑物下條帶開采初步

基于巖層控制的關鍵層理論,對某礦建筑物下條帶開采斷層保護煤柱留設方案進行了研究,實現(xiàn)了建筑物下壓煤的安全開采。

針對建下條采煤柱回收和井下矸石處理的重大技術難題,提出矸石置換開采。通過闡述矸石充填巷集中與分散布置對地表移動的影響、分析置換開采留設煤柱的合理寬度,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采留設煤柱的穩(wěn)定性、條采與置換開采老頂層面上垂直應力分布,得出置換開采留設煤柱滿足煤柱強度設計要求、基本頂巖層結構保持穩(wěn)定的結論。并運用相關的力學理論,分析置換開采后頂板的運動和變形特征,得出基本頂不會破斷,地表變形沒有超過建筑物允許變形范圍。設計矸石置換開采充填工藝,該研究成果已成功應用于工程實踐。

為了研究密集建筑物下大采深條帶開采方案的合理性,以高家堡煤礦一盤區(qū)為研究背景,選取朱家溝村莊下開采為研究對象,基于概率密度函數(shù)基本理論分析條帶采寬和留寬的合理范圍并提出方案。在保證地表村莊建筑物不發(fā)生破壞的前提下,應用威爾遜理論對各個方案的煤柱穩(wěn)定性進行初步篩選。應用flac3d數(shù)值模擬,對不同采、留寬條帶開采參數(shù)及開采地表移動變形進行了預計模擬以確定最終方案,并通過地表沉陷預計軟件(ylh-12)進行驗證。研究結果表明,條帶開采采寬取120m,留寬130m,能夠實現(xiàn)在地表村莊建筑物下的安全經(jīng)濟開采。

以北京木城澗煤礦大臺井建筑物下壓煤開采為例,提出了急傾斜煤層開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合的條帶布置方案,為急傾斜煤層開采地表沉陷控制提供了理論依據(jù)。

建筑物下急傾斜煤層條帶開采的煤柱設計

利用光彈試驗對條帶開采方案進行分析,并對開采后引起地表移動與變形程度進行預計,采用多種方法相互比較校核,為解決煤礦安全開采“三下”采煤提供依據(jù),對煤礦生產(chǎn)具有指導意義。

回顧我公司４０年來建筑物下保安煤柱開采史，介紹近年來我公司建筑物下條帶試采情況，并扼要總結了條帶試采技術經(jīng)驗和所取得的經(jīng)濟效益和社會效益。

在連續(xù)建筑物下進行壓煤條帶開采,作業(yè)人員應該認真監(jiān)測條帶開采過程中地表的移動和變形情況,根據(jù)具體的開采環(huán)境制定出合理的開采計劃,從而將壓煤條帶開采對于地表的破壞情況控制在最小的水平.根據(jù)不同的開采深度對開采計劃進行調整,避免深夜施工,防止影響建筑物內居民正常生活.連續(xù)建筑物下開采深度的控制應該與開采的寬度相對應,符合安全系數(shù)應用標準.本文根據(jù)連續(xù)建筑物下壓煤條開采技術應用的特點展開討論,提出幾點提高連續(xù)開采效率的可行性措施.

通過林西礦業(yè)公司井田東部建筑物下條帶開采技術應用研究,從合理確定采留寬度、支護手段與開采工藝的研究、移動變形的觀測三個方面,進行技術經(jīng)濟分析總結,探討今后建筑物下條帶開采技術的應用前景

針對平煤集團吳寨礦具體的地質采礦條件及地表建筑物情況,在理論計算、地表移動和變形預計分析的基礎上,對建筑物下壓煤條帶開采方案及其參數(shù)進行了分析研究。通過現(xiàn)場實施,提高了煤炭資源回收率;延長了礦井服務年限;保證了地表建(構)筑物的安全

為解決林西礦建筑物下煤炭資源回收的問題,結合其埋深大、頂板堅硬的地質條件,提出先采用較小采寬和較大留寬進行條帶開采,等地表變形穩(wěn)定后,對條帶開采的保留煤柱進行二次條帶開采。以關鍵層理論為基礎,采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測的方法研究了條帶開采和二次條帶開采;得出以亞關鍵層1為開采設計依據(jù);確定了條帶開采方案,采寬60m,留寬120m;二次條帶開采時采用窄煤柱沿空掘巷,采寬60m,留寬55m。研究結果表明:亞關鍵層1控制著地表下沉變形;條帶開采和二次條帶開采引起的地表變形對建筑物的損壞均在ⅰ級損壞內。在林西礦九東區(qū)域進行了工業(yè)性試驗,取得了較好的效果。

為了解決條帶開采回采率相對較低和煤礦采空區(qū)全部充填開采成本相對偏高的問題,同時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)膠結充填條帶開采模式,并闡述了該模式的技術思路;以膠結充填體和覆巖結構聯(lián)合控制開采沉陷為原則,深入研究膠結充填條帶開采模式下不充填區(qū)工作面采寬和充填區(qū)工作面采寬及兩者間的協(xié)調關系,并求得了兩者間的關系式;該模式對建筑物下開采設計是十分有效的,能夠有效地控制地表移動和變形,提高采區(qū)回采率,以實現(xiàn)建筑物下安全采煤并最大程度地減少充填開采成本。

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)地質采礦條件為研究背景，基于超高水材料充填開采技術，提出了充填條帶、冒落條帶2種開采方案的工作面布置。在分析了地表變形預計參數(shù)的基礎上，采用概率積分法基本原理，進行了地表變形預計，并對開采方案進行了優(yōu)化設計，并給出了安全開采技術措施。結果表明：采用充填條帶開采和冒落條帶開采，分別可采出煤炭資源330．17萬t、216．88萬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采方案。此方案設計為類似地質采礦條件下的煤炭資源開采提供了理論依據(jù)和技術參考。

為了提高煤炭資源的回收率,延長礦井服務年限,解決采掘接替困難等問題;綜合分析該礦采用采條帶開采回收建筑物下的保護煤柱。條帶開采后,采用概率積分法預測地表移動變形規(guī)律,并結合數(shù)值模擬軟件flac3d進行數(shù)值分析,獲得該礦區(qū)條件下走向條帶開采時地表移動變化規(guī)律。研究結果表明:條帶開采后保護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級破壞范圍,產(chǎn)生較小影響,可以保證地表建筑(構筑)物的安全實用。

星村煤礦煤層埋藏深,地壓大,地質構造復雜,地面村莊壓煤占井田面積的80%。從經(jīng)濟技術方面比較,條帶開采法是首選的采煤方法。根據(jù)當前條帶開采最新研究成果,提出了星村煤礦開采條帶寬度及留設煤柱寬度,并通過煤柱的寬高比、煤柱承受的極限荷載及實際荷載、煤柱的安全系數(shù)等進行檢核,最終確定了方案設計。

文中針對開灤某礦壓煤試采區(qū)地質采礦條件和地面建筑情況,進行了建筑群下多煤層條帶開采方案設計,并進行了開采試驗,通過實際開采和地表觀測站觀測發(fā)現(xiàn),煤層條帶開采后地表移動變形輕微,未對該區(qū)域建筑群產(chǎn)生明顯影響,說明條帶開采設計方案是科學合理的,該研究成果對類似條件下的建筑物下采煤具有借鑒作用。

針對開灤林西煤礦井田東部地面建筑物下大量壓煤的現(xiàn)狀,進行了建筑物下大采深(九東、十東)堅硬頂板煤層條帶開采技術研究。為提高采出率,利用煤層采深大、非充分采動、頂板堅硬的特點,確定了合理的采留寬度,并對條帶留設煤柱進行了二次開采。通過改變回采工藝和有序協(xié)調開采,對堅硬頂板實行淺孔強制放頂,達到了地表變形小,地面建筑物不損壞、不搬遷、不維修以及工作面安全開采的目的。

介紹了峰峰礦區(qū)在密集建筑物下條帶開采設計基本原則和適宜條件，列出了實測地表移動觀測結果及主要影響因素，總結了條采的實踐經(jīng)驗和提高單產(chǎn)效率、生產(chǎn)技術管理措施，對條采煤柱的穩(wěn)定性與覆巖破壞特點進行了探索。

針對許廠煤礦面臨的村莊建筑物下的壓煤、條帶煤柱的置換開采、井下矸石處理3個主要問題,在矸石物理力學指標測試、數(shù)值模擬研究的基礎上,提出了可行的矸石置換開采建筑物下條帶煤柱的方案。結果表明,在保證地表變形在ⅰ級保護范圍內前提下,通過在條采煤柱中掘充填巷,并利用井下矸石進行充填的技術手段,對條帶開采后留設的煤柱進行置換開采,是一條節(jié)約資源、保護環(huán)境、提高經(jīng)濟效益的科學之路。

受地面建(構)筑物壓覆,又受底板高承壓水嚴重威脅且失去隔離條件的102采區(qū),通過理論計算和相似類比,采用條帶開采技術,并輔以注漿加固加改造隔水層等安全措施,既保證了建(構)筑物所允許的地表移動變形值,同時又減小礦壓對煤層底板的破壞及誘發(fā)水害事故的機率,實現(xiàn)安全開采。

山東省煤礦建（構）筑物下煤炭開采監(jiān)督管理暫行規(guī)定 作者：山東省煤炭工業(yè)局發(fā)布時間：2010年3月2日瀏覽次數(shù):1109 （征求意見稿） 根據(jù)《中華人民共和國煤炭法》等法律法規(guī)，為了進一步規(guī)范建 （構）筑物下煤炭開采管理，切實維護煤炭企業(yè)和有關建（構）筑物 權利人的合法權益，制定本規(guī)定。 一、各級煤炭管理部門和煤炭企業(yè)主要負責人是建（構）筑物下 煤炭開采管理的第一責任者，煤炭企業(yè)總工程師和各級煤炭管理部門 的技術負責人在技術上負總責。 二、煤礦企業(yè)需進行建筑物下采煤的，必須按照國家的法律法規(guī) 規(guī)定，委托乙級及以上資質的煤礦設計單位編制建（構）筑物下煤炭 開采方案設計（以下簡稱設計），并報省煤炭管理部門批準后方可實 施。 三、煤礦必須按照批準的設計組織施工和生產(chǎn)，切實抓好建（構） 筑物下采煤全過程的日常管理工作。 （一）采區(qū)（工作面）方案設計必須按照批準的設計原則和技術

建筑物下傾斜條帶開采，通過加強生產(chǎn)管理、組織好工作面搬家倒面銜接準備工作，和同條件下的全采相比，同樣能取得較高的單產(chǎn)和效率．