淮南矿区采煤沉陷特征与治理对策

［ 收稿日 ２０ －８ １ 期１０６ ０ 一８ ［ 作者简介〕 王晓波（９０ ， 安徽淮南人， １ 一）男， ７ 工程师， 主要从事矿山 测量和采煤沉陷技术的研究和管理工作， 电话：
１０ ５ ８７ ３ ３ ８０ ９ １ ０
万方数据
淮 南 职 业 技 术 学 院 学 报 表２ 淮南矿区概率积分法参数表
差。新区矿井煤层埋藏深， 松散层较厚， 一般为 １ 一 ８ ４ ４５ ０ ｍ 构造相对简单， ， 开采条件较好。老区采煤方法以普采、 炮 采为主； 新区主要以长壁综采和综放开采为主。顶板管理方 法均采用全部陷落法。
２ 矿区采煤地表沉陷特征
矿区采煤地表沉陷规律研究始于 １５ 年， ９５ 其中较大规 模的地表移动观测站３ 个， ０ 取得了大量基础资料， 并掌握了 符合矿区实际的地表移动规律及其计算方法。淮南矿区地 表移动角量参数综合分析成果见表 １淮南矿区概率积分法 ；
ｎ 一回采分层数 （５ １０＜ａ＜５ ０ ０） （ 不含急倾斜煤层）
０２ ． ５＋０ ０ ４ ． ３ ０ ａ
０ １ ． Ｈ １９ ．７一１７ａ Ｈ ． ／ ａ ２ 不含急倾斜煤层） （ 不含急倾斜煤层） （
Ｄ 一开采区段高 Ｉ ｓ
新区
９０ ０６ ０ 一 ． ａ
０８ ．８
０３ ．５
参数见表２ ０
表 １ 淮南矿区地表移动角量参数综合分析成果表
６ ０ ２ ０ ａ ６ 一 ２ｓ ｉ ｎ （０ ０ ＜ａ ０ ） ＜ ０ ９
６０ ５
７０ ０
“＜ ５ ） ５０
６０ ９
６０ ６
６ ０ ８
５“ ０ ａ２ ｅ１－ ５一 ． １ ６ （５ ５ ０＜ａ＜９ ０ ０）
１ 概况 淮南煤田 位于安徽省北部， 东西长 １ ｋ ， 煤田 ８ ｍ 南北宽 ０ 约１ － ｍ面积约３ ｋ２ 部分地区 ５ ｋ ， ２ ５ ６０ 。 ０ ｍ 为丘陵、 外， 岗地 其余均属冲积平原， 地表标高一般为十 ０ ３ ｍ ２ － ０ ＋ 。煤系地 层为石炭二迭系， 其中山西组、 下石盒子组和上石盒子组
ｔ 尹 １９ ａ 上二 ． ｎ ｔ Ａ ２０ ａ ｆ二 ．５ ｎ ｔ 刀二 ． ａ ｎ ２０
０ １ ． Ｈ
塌陷、 断裂、 地堑沟， 对地表建筑设施构成严重危害。新区下 沉盆地弯曲程度较小（ 值偏小）工作面收作二三个月后， Ｋ ， 下沉盆地各点的下沉值达到其最终下沉值的９ ％。 ０ 在移动 角范围以外至下沉盆地边缘， 虽然下沉量与变形值都较小， 仍有部分房屋受损坏的现象。 经综合分析， 新区长壁全陷法开采条件下的地表移动延 续总时间与开采深度之间的关系为：
４０ １
４ ０ ９
ａ － 煤层倾角， 度。
矿区采煤沉陷一般特征与规律为： 矿区为煤层群开采，
地表受地下采煤引起的采动次数多， 采动影响持续时间长。
严重。
煤田 地势平坦（ 地表标高一般 ＋ ０ ３ ｍ ２ 一＋ ０ ， ）且潜水位高 （ 新区十 ８ １ ｍ以上）由于采用全陷法管理顶板， ， 且累计采出 煤层厚度大， 地表沉陷显现十分明显， 地表沉陷面积与沉陷 程度大， 导致沉陷区大面积积水， 积水对居民区构成严重威 胁。开采缓倾斜煤层， 在无大断层影响下， 塌陷盆地各条特 性曲 线呈连续性。由 于地质构造复杂， 采动诱发断层“ 活化” ， 使地表沉陷规律复杂化， 断层露头区域的地面非连续性破坏
２０ 年第 ３ ０６ 期 第６ 总第 ２ 期） 卷（ ０
淮南职业技 术学院学 报
Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｎ Ｏ Ａ Ｉ Ｎ Ｌ＆ Ｔ Ｃ Ｉ Ａ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｅ ＨＮ Ｃ Ｌ Ｌ Ｇ Ｏ
Ｎ ． ０ ６ Ｏ ３２０ ， Ｖ Ｌ ６ Ｓｒ ｌ ． Ｏ ． ｅ ａ Ｎ ２ ， ｉ ｏ ０
（ 下段） 为主要含煤岩系 （ 厚约 ８０ ， ０ ｍ ）一般含煤 ４ 层， ０ 可 采总厚度平均 ３ ｍ ０ ａ煤田地层为一复向斜构造， 两翼边缘 发育一系列逆冲断层， 致使部分地层直立、 倒转、 推复。 淮南矿区 按照矿井投产时间和地理位置分为淮河以南 老区和淮河以 北新区。老区断裂构造较多， 开采条件相对较
出版社， ８． １９ ９ 国家煤炭工业局． 建筑物、 水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与 压煤开采规程［ ３北京： Ｍ． 煤炭工业出版社， ０． ２０ ０
万方数据
淮南矿区采煤沉陷特征与治理对策
王晓波， 曹贵昌
（ 淮南矿业集团地质管理研究院， 安徽 淮南 ２２０） ３０１
【 要〕 针对淮南矿区采煤沉陷对环境影响越来越大的状况， 摘 研究采煤沉陷与治理意义重大； 通过多年 对地表移动观测站资料的分析和总结； 基本掌握了矿区采煤沉陷特征； 为减少采煤沉陷的危害， 提出了留设保护 煤柱、 采空区充填法、 条带开采法、 离层带充填法和监测监控等多种防护措施。 ［ 采煤； 沉陷； 特征； 治理 关键词〕 ［ Ｔ ８ 十１ ［ 中图分类号］Ｄ２ ２ 文献标识码］ Ｂ ［ 文章编号１ ７ －７３ ６０ 一 ０３ ０ １ １ ３（ ０ ） （１ － ２ ６ ４ ２ ０ ３０
新、 老区因地质采矿条件不同， 其沉陷特征与规律各有 特点如下： 新区的新生界第三纪和第四纪冲积层厚度大， １０ 达 ４－ ４５ ８ ｍ且含有多层流砂层。该区域采煤地表下沉系数大， ， 沉 陷范围相对扩大， 沉陷程度严重。 地表下沉盆地边界范围扩 展很大， 以下沉 １ ｍ ０ ｍ求取边界角无实际意义， 这应是含水 层失水造成的。 在采煤方法上新区采用了综合机械化放顶 煤开采， 开采强度大， 覆岩破坏严重， 地表沉陷导致地面出现
的载荷。在整个开采条带全部采出 地表形成单一均匀的 后， 下沉盆地， 并产生微小的移动与变形。 该方法与全部开采方 法相比， 尽管采出率很低， 但它能有效地控制地表的沉陷。 １ ９ １ ８ 九龙岗矿和李二矿就是采用条带开采法成 ９ 一９ 年， ７ ８ 功地采出了 部分井筒煤柱， 有效地控制了地面沉陷， 避免了 地面建筑物损坏。 覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降技术， 就是通过地面 钻孔向采空区上方覆岩中的离层带高压注人液体充填材料， 几 二 ０ 十０ Ｈ ２３ ． ７ 控制覆岩下沉为途径， 最终实现控制地表沉降。１ ９ ９ 年， ９ 式中： 地 几为 表移动 续总时 ｄＨ 开 深度，ｏ 以 延 间， 为 采 ； ｍ 在李一矿一 ０ Ｗ石Ｗ １工作面和谢二矿４１Ｃ３ ６２ Ｃ ３ １１１ 工作面 老区部分矿井为急倾斜煤层开采， 受采动影响， 不仅顶 都采用了离层充填粉煤灰的开采技术， 有效地控制了地面沉 板覆岩产生移动， 而且产生底板滑移， 煤层露头上方出现沿 降， 减沉率分别达４ ％和４ ％， ５ ０ 有效地保护了地面建筑物。 煤层走向的槽形非连续塌陷。同时， 急倾斜煤层开采导致地 ３３ 建立沉陷监测监控系统 ． 表裂缝十分发育， 造成的损害相当严重。 为防止煤矿井下开采引起地表沉陷造成地面建筑物损 ３ 沉陷治理综合防护措施 害， 在地面设立地表移动观测站， 对地下开采影响进行实时 ３１ 留设保护煤柱 ． 监测， 调控井下开采， 及时对地面建（ 筑物采取加固、 构） 保 为避免地下开采引起地面沉陷造成地面居民区建筑设 护措施； 沉陷监测监控系统的建立是保护地面建筑设施不受 施的损坏， 采用留 设保护煤柱是最有效的措施。 对于现在已 经建在煤田区域内的人口 密集、 面积较大的居民区、 城镇区， 开采沉陷危害的一种有效途径。 ４ 结语 要留设永久保护煤柱； 对于今后新的城镇规划区， 煤矿开采 目 淮南矿区各矿井均处于非稳定沉陷状态， 前， 老区浅 必须与城镇建设相结合， 统筹规划， 规划区应选择在无煤区 部小井的开采对建筑物的损害时有发生， 村镇下压煤制约了 域或无经济开采价值的煤层区域， 并留设永久保护煤柱。 根据开采沉陷学原理， 合理选用科学开采技术， 为保证保护煤柱留 设的准确、 可靠， 尽可能缩小压煤量， 矿井的发展； 深人开展地表沉陷控制实验和研究， 完全可以控制采煤沉 通过研究取得了 适合本矿区不同地质条件下的煤柱留设参 陷， 防止采煤沉陷造成的危害。对已 形成的沉陷区须采用综 数和方法。 例如， ０２ 在２０ 年完成的（ 淮南潘谢矿区巨厚松散 合治理方法， 统筹规划和 设计， 本着因地制宜的原则， 运用生 层工广及风井煤柱优化设计研究） 科研项目， 已在新建矿区 态学原理， 对不同条件的沉陷区采取合理的技术对策， 例如 煤柱留设方面进行应用。 采用塌陷区土地复垦、 水资源利用、 林、 渔以及旅游开 农、 牧、 ３２ 控制地面沉陷 ． 发等治理措施， 以利矿区的可持续发展。 矿区目 前控制地面沉陷的主要方法有井下采空区充填 法、 条带开采法、 覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降。 井下采空区充填法是一项比 较成熟的控制地表沉陷的 措施。不仅可以大大减少渡岩的破坏程度， 而且可 使地表下 沉值大幅度减少。早在６ 年代， ０ 孔集煤矿根据急倾斜煤层 特点， 曾采用研石自 流充填采空区的方法， 进行过采煤试验， 地面减沉可达６ ０％以上。该种方法尽管费用较高， 但效果
该方法与全部开采方法相比尽管采出率很低九龙岗矿和李二矿就是采用条带开采法成功地采出了部分井筒煤柱有效地控制了地面沉陷避免了地面建筑物损坏覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降技术就是通过地面钻孔向采空区上方覆岩中的离层带高压注入液体充填材料以控制覆岩下沉为途径最终实现控制地表沉降l3工作面和谢二矿4111c13工作面都采用了离层充填粉煤灰的开采技术有效地控制了地面沉减沉率分别达45建立沉陷监测监控系统为防止煤矿井下开采引起地表沉陷造成地面建筑物损在地面设立地表移动观测站对地下开采影响进行实时监测调控井下开采及时对地护措施
良好。
参考文献：
ｒ 卫Ｌ
１
一古 ．Ｊ
ｌｌ ．Ｌ
， 山
． ｝ ｌｅｓ
中国 统配煤矿总公司生产局． 煤矿测量手册［ ３北京： Ｋ． 煤炭 工业出版社， ９． １０ ９ 中 华人民 共和国 能源部． 煤矿测量规程［ ３北京： Ｍ． 煤炭工业
｝ｌ ｅｓ Ｊ
ｌｌ Ｊ
内」
条带开采法是将开采区段划分为比 较规则的条带形状， 采一条， 留一条， 使留下的条带煤柱能够充分支撑上覆岩层
参数
９ ０一０６ ． ０ ａ
ｔ 刀 ａ ｎ
第６ 卷
（ ｓ５ ） ０ ａ ５ ＿
１４ ａ 一１ ０ ． ２ ８ ０ ６ １ １ ｎ ． ０ ２ｎ ＋ ．
老区
（５ ５－＜ａ ０ ＿ ６ ｓ７ ）
ａ ｔ ２ｏ ， ｒｇ Ｈ／ ｓ ｃ（ Ｄ ）
（ ） ａ＞７ ０ ６