山東龍口煤礦建筑物下條帶開采初步

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論,對(duì)某礦建筑物下條帶開采斷層保護(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,提出矸石置換開采。通過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采留設(shè)煤柱的穩(wěn)定性、條采與置換開采老頂層面上垂直應(yīng)力分布,得出置換開采留設(shè)煤柱滿足煤柱強(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,地表變形沒有超過建筑物允許變形范圍。設(shè)計(jì)矸石置換開采充填工藝,該研究成果已成功應(yīng)用于工程實(shí)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(duì)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(yīng)用威爾遜理論對(duì)各個(gè)方案的煤柱穩(wěn)定性進(jìn)行初步篩選。應(yīng)用flac3d數(shù)值模擬,對(duì)不同采、留寬條帶開采參數(shù)及開采地表移動(dòng)變形進(jìn)行了預(yù)計(jì)模擬以確定最終方案,并通過地表沉陷預(yù)計(jì)軟件(ylh-12)進(jìn)行驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,條帶開采采寬取120m,留寬130m,能夠?qū)崿F(xiàn)在地表村莊建筑物下的安全經(jīng)濟(jì)開采。

以北京木城澗煤礦大臺(tái)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(jié)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(shè)計(jì)

利用光彈試驗(yàn)對(duì)條帶開采方案進(jìn)行分析,并對(duì)開采后引起地表移動(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,為解決煤礦安全開采“三下”采煤提供依據(jù),對(duì)煤礦生產(chǎn)具有指導(dǎo)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(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)行壓煤條帶開采,作業(yè)人員應(yīng)該認(rèn)真監(jiān)測條帶開采過程中地表的移動(dòng)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(jì)劃,從而將壓煤條帶開采對(duì)于地表的破壞情況控制在最小的水平.根據(jù)不同的開采深度對(duì)開采計(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)建筑物下開采深度的控制應(yīng)該與開采的寬度相對(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)建筑物下壓煤條開采技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)展開討論,提出幾點(diǎn)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(shù)應(yīng)用研究,從合理確定采留寬度、支護(hù)手段與開采工藝的研究、移動(dòng)變形的觀測三個(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采技術(shù)的應(yīng)用前景

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采方案及其參數(shù)進(jìn)行了分析研究。通過現(xiàn)場實(shí)施,提高了煤炭資源回收率;延長了礦井服務(wù)年限;保證了地表建(構(gòu))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(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)行條帶開采,等地表變形穩(wěn)定后,對(duì)條帶開采的保留煤柱進(jìn)行二次條帶開采。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)場實(shí)測的方法研究了條帶開采和二次條帶開采;得出以亞關(guān)鍵層1為開采設(shè)計(jì)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(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;條帶開采和二次條帶開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。

為了解決條帶開采回采率相對(duì)較低和煤礦采空區(qū)全部充填開采成本相對(duì)偏高的問題,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)合控制開采沉陷為原則,深入研究膠結(jié)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(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采技術(shù)，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(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)開采方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出了安全開采技術(shù)措施。結(jié)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(shè)計(jì)為類似地質(zhì)采礦條件下的煤炭資源開采提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。

為了提高煤炭資源的回收率,延長礦井服務(wù)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(hù)煤柱。條帶開采后,采用概率積分法預(yù)測地表移動(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)條件下走向條帶開采時(shí)地表移動(dòng)變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:條帶開采后保護(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。

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,條帶開采法是首選的采煤方法。根據(jù)當(dāng)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(shè)煤柱寬度,并通過煤柱的寬高比、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)。

文中針對(duì)開灤某礦壓煤試采區(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采方案設(shè)計(jì),并進(jìn)行了開采試驗(yàn),通過實(shí)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(dòng)變形輕微,未對(duì)該區(qū)域建筑群產(chǎn)生明顯影響,說明條帶開采設(shè)計(jì)方案是科學(xué)合理的,該研究成果對(duì)類似條件下的建筑物下采煤具有借鑒作用。

針對(duì)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(jìn)行了建筑物下大采深(九東、十東)堅(jiān)硬頂板煤層條帶開采技術(shù)研究。為提高采出率,利用煤層采深大、非充分采動(dòng)、頂板堅(jiān)硬的特點(diǎn),確定了合理的采留寬度,并對(duì)條帶留設(shè)煤柱進(jìn)行了二次開采。通過改變回采工藝和有序協(xié)調(diào)開采,對(duì)堅(jiān)硬頂板實(shí)行淺孔強(qiáng)制放頂,達(dá)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(shè)計(jì)基本原則和適宜條件，列出了實(shí)測地表移動(dòng)觀測結(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。

針對(duì)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(gè)主要問題,在矸石物理力學(xué)指標(biāo)測試、數(shù)值模擬研究的基礎(chǔ)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(jié)果表明,在保證地表變形在ⅰ級(jí)保護(hù)范圍內(nèi)前提下,通過在條采煤柱中掘充填巷,并利用井下矸石進(jìn)行充填的技術(shù)手段,對(duì)條帶開采后留設(shè)的煤柱進(jìn)行置換開采,是一條節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)之路。

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

山東省煤礦建（構(gòu)）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(shí)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(jìn)一步規(guī)范建 （構(gòu)）筑物下煤炭開采管理，切實(shí)維護(hù)煤炭企業(yè)和有關(guān)建（構(gòu)）筑物 權(quán)利人的合法權(quán)益，制定本規(guī)定。 一、各級(jí)煤炭管理部門和煤炭企業(yè)主要負(fù)責(zé)人是建（構(gòu)）筑物下 煤炭開采管理的第一責(zé)任者，煤炭企業(yè)總工程師和各級(jí)煤炭管理部門 的技術(shù)負(fù)責(zé)人在技術(shù)上負(fù)總責(zé)。 二、煤礦企業(yè)需進(jìn)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(jí)及以上資質(zhì)的煤礦設(shè)計(jì)單位編制建（構(gòu)）筑物下煤炭 開采方案設(shè)計(jì)（以下簡稱設(shè)計(jì)），并報(bào)省煤炭管理部門批準(zhǔn)后方可實(shí) 施。 三、煤礦必須按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)組織施工和生產(chǎn)，切實(shí)抓好建（構(gòu)） 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(shè)計(jì)必須按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則和技術(shù)

建筑物下傾斜條帶開采，通過加強(qiáng)生產(chǎn)管理、組織好工作面搬家倒面銜接準(zhǔn)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．