建筑物下大采深堅硬頂板煤層條帶開采技術(shù)

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(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)。

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(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建筑物的損壞均在ⅰ級損壞內(nèi)。在林西礦九東區(qū)域進(jìn)行了工業(yè)性試驗,取得了較好的效果。

文中針對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,并進(jìn)行了開采試驗,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(shè)計方案是科學(xué)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。

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論,對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地表移動的影響、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(shè)計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。

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)驗和所取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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(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、移動變形的觀測三個方面,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

村莊建筑物下安全采煤問題是煤礦企業(yè)面臨的主要問題之一。針對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,在理論計算、地表移動和變形預(yù)計分析的基礎(chǔ)上,對村莊建筑物下壓煤條帶開采技術(shù)進(jìn)行了分析研究,給出了條帶開采方案及其參數(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,對下層煤開采后,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,確定條帶上行開采方案的可行性。同時,驗證不同判定方法聯(lián)合應(yīng)用的可行性。

利用光彈試驗對條帶開采方案進(jìn)行分析,并對開采后引起地表移動與變形程度進(jìn)行預(yù)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(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。

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

首先分析了開展此類研究的必要性,并就當(dāng)前中國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)前國內(nèi)主要的建筑物下煤層開采技術(shù)與措施,并結(jié)合自身知識對其未來發(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(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;該模式對建筑物下開采設(shè)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(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，并對開采方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，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。

針對平煤集團(tuán)吳寨礦具體的地質(zhì)采礦條件及地表建筑物情況,在理論計算、地表移動和變形預(yù)計分析的基礎(chǔ)上,對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

本文通過韓橋煤礦多年來在建筑群下采用大采面走向?qū)挆l帶開采法試驗取得成功，從理論和實(shí)測兩方面對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采設(shè)計基本原則和適宜條件，列出了實(shí)測地表移動觀測結(jié)果及主要影響因素，總結(jié)了條采的實(shí)踐經(jīng)驗和提高單產(chǎn)效率、生產(chǎn)技術(shù)管理措施，對條采煤柱的穩(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地表移動變化規(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)公司近年來進(jìn)行了建筑物下條帶二次協(xié)調(diào)開采技術(shù)研究,取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,為探索建筑物下開采尋求到一條新途徑。

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