1、密集建筑物下首采區條帶充填開采方法探摘要：本文根據密集群建筑物下首采區煤層賦存的特點， 確定采用條帶開采采煤方法，同時，采用概率積分法，研究 了不同回采率和采煤方法對地表移動特征的影響，采用超高 水材料充填開采回收條帶煤柱的方法，提高了煤炭資源回采 率，為其它類似礦井提供借鑒。關鍵詞：建筑物下；條帶充填；概率積分法；地表移動 中圖分類號：tu198文獻標識碼：a文章編號：我國煤礦的"三下”壓煤比較普遍，據不完全統計，建 筑物下壓煤量達到94. 68億t,很多礦區建筑物下壓煤量占 到礦區可采儲量的40%以上1-3 o建筑物下壓煤嚴重制約著 礦區的生產和可持續發展，造成生產接替緊張、服務

2、年限縮 短等一系列問題4-6。濟寧地區是我國華東地區最大的煤 炭生產基地，經過30年的大強度開發，該區分布較好的煤 炭資源幾乎全部列入開采計劃或正在開拓開采中，而未開發 利用的煤炭資源基本上為埋藏深或處于建筑物下壓煤。因 此，研究探索合理有效的建筑物下壓煤開采技術，合理開發 建筑物下壓煤資源，是濟寧地區煤炭生產可持續發展的重要 保證。本文以濟寧某礦密集建筑物下采煤為研究對象，分析 合理的建筑物下采煤方法研究，從而取得最大的經濟效益和 社會效益，具有重要的研究意義。1某礦密集建筑物下煤層賦存特征某礦井田內村莊壓煤共計2502. 5萬t,占井田基礎儲量 的70. 4%o其中首采區上部村莊建筑物密集

3、，共有十個村莊, 壓煤量達到1154.6萬t,占全礦井村莊壓煤量的46%。該井 田內煤質優良，低灰、低硫、低磷、高發熱量的優質焦煤， 具有較強的市場競爭力和市場優勢，能極大地促進地方經濟 的發展。井田首采區共有3層可采煤層，劃分為四個采區， 首采區為一采區。首采區可采煤層三層，為3煤、16煤和 17煤。其中，3煤為首采煤層，埋藏深度596996m,厚度 為2. 383. 60m,平均3. 0m,屬中厚較穩定煤層。直接頂板 一般為粉砂巖、泥巖及中、細砂巖，粉砂巖抗壓強度為35. 2 80. 6mpa,中、細砂巖抗壓強度為37. 895. 2mpa,屬較穩定 非常穩定頂板，設計采用綜合機械化采煤工

4、藝。經分析可知，3煤開采深度與煤層厚度的比值為339 565,大于250倍，有利于建筑物下開采。同時，礦井井田 內潛水面一般深1315m左右，地下水對下沉后的建筑物基 本無影響，一般不會積水，有利于地表下沉后對建筑物的保 護。2密集建筑物下開采采煤方法選擇建筑物下開采主要的技術目標是減少或控制地表的移 動變形。根據該礦煤層的地質賦存條件、建筑物的結構特點、 地面建筑物與開采煤層的位置，以及礦井開采的經濟效益， 密集建筑物下壓煤開采可能的方案有村莊搬遷后全采、井下 充填法、協調開采與采后加固維修、房柱式采煤法、條帶開 采法7-9:(1) 村莊整體搬遷通過計算村莊整體搬遷過程中建設臨時用地的補償、

5、地 面附著物補償、村莊異地重建費、新址公共設施建設費及公 路建設費和原村址土地復墾費等給用，得出村莊村莊下整天 搬遷總費用為76860萬元。同時，與條帶開采(回采率40%) 進行對比，隨著噸煤利潤提高，遷村開采的經濟效益比條帶 開采表現出更大的優勢，從經濟效益來講，遷村開采比較有 利。但由于村莊搬遷工作困難重重，涉及到國家、地方、個 人等方方面面的利益及諸多社會問題，搬遷難度較大，且村 莊位于一采區，首采工作面的回釆將對其造成影響。如果村 莊搬遷，工作需提早進行，否則將影響礦井的正常生產。因 此，村莊搬遷不宜在首采區采用。(2) 井下充填充填開采技術是指采用具有充填支撐能力的各類材料， 通過泵

6、壓管道輸送、機械/重力作用達到回采工作面，適時 充填采空區的綠色開采技術。目前，用于采礦業的充填材料 主要包括111：井下殲石、河砂、山砂、黃土、洗殲、工業 廢渣、電廠粉煤灰、膏體材料、似膏體材料、高水材料、超高水材料、高水膨脹材料以及經過袋裝固化的城市垃圾等 等。井下充填開采，雖然采出率高，但因附加投資高，工藝 復雜，生產管理比較復雜，義能礦井還未正式投產建設，從 企業獲利角度考慮，投產初期不宜采用。(3) 協調開采全部冒落法協調開采主要是通過合理地布置采煤工作面，避免或減少因開采造成的變形疊加,以減輕對地面建筑物的破壞程度。通常要對建筑物采取采后維修或采后補償的 方法處理。這種方法主要適用

7、于建筑物面積小且結構較好的 情況，對于大面積城下采煤，協調開采在井下實施過程中有 很大的困難。協調開采采后維修的方法優點是采出率高，但 由于地面維修補償費用高，以及可能民事糾紛突出，所以經 濟效益不明顯。同時，由于井下構造復雜、村莊建筑物密集, 協調開采在首采區開采不宜采用。(4) 房柱式采煤房柱式開采對于控制地表沉陷有著十分顯著的效果，尤 其是在淺部開采時，由于采寬小，其效果很好。兗礦集團南 屯煤礦曾采用房柱式開采回收邊角煤柱，并很好地控制了地 表沉陷，保護了地面鐵路專用線的安全。但該采煤方法存在 巷道支護強度大，噸煤巷道的支護成本和掘進成本增加；采 深的較大時采出率和開采效率降低等缺點。另

8、外，根據相鄰 煤礦的開采實際，各煤層存在自然發火傾向，3煤發火期有的僅35天，房柱式開采采出率低、煤柱暴露面多，易造成 煤層自燃。因此，房柱式開采在該礦不宜大面積采用。(5) 條帶開采法條帶開采法是大面積建筑物下采煤所采用的主要方法， 這種開采方法能十分有效地減小地表沉陷，與重建抗變形建 筑物和充填開采相比，其費用少，工藝較簡單，容易被礦方 接受，因此，多年來條帶法開采應用較多。這種技術方法的難點是礦方不僅要求建筑物破壞控制在1 -ii級范內，至要求建筑物不破壞或看不到破壞。同時，條帶采煤法突出的優點是開采后地表下沉小，尤其適合于地面為不能或不宜 搬遷的密集建筑群、結構復雜的或紀念性的建筑物，

9、以及難 搬遷的城鎮、密集村莊等條件下開采。此外，首采區面斷層 煤柱約占村莊煤柱面積的20. 4%,進行合理設計可作為條帶 煤柱，十分有利于條帶開采。綜上所述，該礦密集村莊下村莊下開采首采區確定采用條帶法進行開采。3密集建筑物下首采區條帶充填參數選擇概率積分法是把巖層移動過程看作一種服從統計規律 的隨機過程來研究巖層與地表移動的一種方法，認為單元開 采引起的地表單元盆地呈正態分布，且與概率密度的分布一 致10-11 o這種方法計算過程較簡單，系統性和適用性較 強，因而在我國應用較廣泛。采用概率積分法分析密集建筑 物下首采區不同開采方法地表的變形移動特征。3. 1首采區開采方法方案該礦首采區位于井田北部，一采區為df25斷層以東的 區域，首采區是義能礦井初期開采采區，也是礦井最大、煤 層賦存條件最好的塊段，為保證初期試采成功，最大程度地 回收煤炭資源，提出以下采煤方案：(1) 開采3煤層對地表村莊移動變形預計，全采；(2) 開采3煤層對地表村莊移動變形預計，面積回采率 約 40% (采 80m,留 120m)；(3) 開采3煤層對地表村莊移動變形預計，面積回采率 約 50% (采 8