_三下采煤_地表建筑与铁路移动变形破坏程度的分析
三下压煤安全开采综合技术研究与思考-山西兰花科技创业股份有限
“三下”压煤安全开采综合技术研究与思考卢晋敏（山西兰花科技创业股份有限公司技术中心）摘 要：本文系统的介绍了“三下”压煤开采技术在国内的研究及部分应用情况，如果能够在保证地表沉陷符合国家规定的前提下，最大限度地回收“三下”压煤，将为公司带来显著的经济效益和社会效益。
关键词：“三下”压煤;开采技术1前言煤炭占中国一次能源的70%左右，而且在未来几十年内，我国以煤为主的能源结构不会改变，随着国民经济的迅速发展，对能源的需求日益增加，致使采矿规模不断扩大。
为了保证煤炭的持续供给，现有易采可采的资源枯竭，必然使难采煤层、城市和村庄（镇）建（构）筑物下、铁路下、水体下（简称“三下”）压煤的开采成为矿区发展的趋势。
我公司下属各煤矿井田范围内，村庄下、铁路下、水体下有大量的压煤，均为较为优质的无烟煤，初步调查统计仅大阳、伯方、唐安三个生产矿井总计约8914万吨压盖储量。
不仅影响采区的布置和回采的连续性，而且大大降低了煤炭资源采出量，影响矿井经济效益。
如果能够在保证地表沉陷符合国家规定的前提下，最大限度地回收“三下”压煤，将为公司带来显著的经济效益和社会效益。
２ “三下”压煤开采技术目前，国内外在解决“三下”压煤问题时，选择的开采技术主要分为以下几类：（1）部分开采技术；（2）长壁式充填开采技术；（3）条带开采、充填相结合开采技术；（4）充分采动覆岩离层注浆开采技术。
2.1部分开采技术部分开采与长壁式全部陷落法开采不同，由于仅有部分煤炭被开采，而留设了保护煤柱，以支撑上覆岩层，从而达到减少控制地表沉陷和变形，实现对地面建筑物、地形、地貌及地下结构保护的目的。
在所有开采方法中，部分开采法相对最简单、成本低，但最大的缺点是采出率低，大约为40%，越是厚煤层和煤层群，采出率越低。
常用的方法包括：条带开采、房柱式开采、刀柱法等。
（1）条带开采方法属于部分采矿法，也叫压矿采矿法，是控制地表移动、变形和覆岩破坏的一种有效措施。
对“三下”采煤技术未来的思考 姚鹏
对“三下”采煤技术未来的思考姚鹏摘要：我国地大物博煤炭资源丰富，但是煤矿在开采过程中却会遇到众多困难，其中“三下”煤层的开采问题最为突出。
“三下”煤层由于其地理位置分布的影响，在实际开采过程中风险较大。
主要针对“三下”采煤技术的应用进行分析，并对其未来的发展状况做了进一步探索。
关键词：“三下”采煤技术；填充技术；应用现状；发展趋势煤炭资源的开采在推动国民经济发展的同时，对地面及其环境造成较大程度的影响与破坏，随着人们对环境要求的提高及国家环境保护政策的落实，“三下”采煤已面临严峻的挑战，一方面是环境保护的要求迫使“三下”采煤技术改变原有的思路，另一方面是环境政策的改变，对“三下’采煤技术提出了更高的要求。
随着对煤炭资源价值认识的提高，伴随着矿井乃至矿区资源接近枯竭的实际，许多煤矿将“三下”采煤设计的首要考虑因素放在了提高资源采出率上。
煤矿的开采必将导至地面的沉降，从而引起一系列破坏，由此而产生的工农矛盾层出不穷。
如何解决好地下开采与地面环境保护的矛盾、资源回收与地面沉降控制的矛盾、企业效益与工农关系的矛盾、近期效益与可持续发展的矛盾，是“三下”采煤设计与实践中均需考虑的问题。
1.“三下”采煤技术的发展简介“三下”采煤技术起源于19世纪的西方国家，当时西方国家为了对教堂下的煤层进行开采，又要保护教堂不受到毁损，因此开发出了井下填充、地面加固等方式来开采位于教堂下煤层的技术，该技术即是“三下”采煤技术的雏形。
我国对“三下”采煤技术的研究起源于上世纪50年代，最开始主要是依靠引入西方先进技术和经验。
直到后来我国地质学和建筑学等学科有了较大发展之后，才开始逐渐形成了具有我国特色的“三下”采煤技术。
尤其在近些年，与世界信息技术交流逐渐深入之后，我国“三下”采煤技术得到了迅速发展和提高，已经接近世界先进水平。
在煤炭资源需求日益提高和采煤技术要求日高的情况下，煤炭开采行业必须立足现在，展望未来，以高标准要求自己，不断创新提升“三下”采煤技术。
最新版本三下压煤留设开采规程
《建筑物、水体、铁路及主要 井巷煤柱留设与压煤开采规程》
第一章
总则
第12条 煤炭开采必然伴随着发生围岩及 地表移动和变形。各矿区的围岩及地表移 动规律及有关参数具有地区特性，获取和 积累有关围岩及地表移动的科学依据，是 煤矿企业工程技术人员有关业务部门的职 责。每个矿区应有计划、有目的地开展上 述科学试验与现场监测，综合分析，求取 参数，总结规律，用于解决本区的开采沉 陷问题。
第一章
总则
第6条 土地和耕地的破坏与保护是煤矿企 业生产建设中面临的量大面广的课题，它直 接关系到煤炭生产和农业生产、关系到农民 生活和工农关系，政策性很强。应根据《中 华人民共和国土地管理法》《中华人民共和 国环境保护法》的规定执行，经过技术经济 论证，本着谁损坏，谁修复，恢复利用，因 地制宜、综合治理的原则，与有关方面协商 解决。
极轻微损坏
不修 简单 维修
轻微损坏
Ⅱ
≤4.0
≤0.4
≤6.0
轻度损坏
小修
Ⅲ
自然间砖墙上出现宽度小于30mm的裂缝；多条裂缝总 宽度小于50mm，钢筋混凝土梁、柱上裂缝长度 小于1/2截面高度；梁端抽出小于50mm；砖柱上 出现小于5mm的水平错动；门窗严重变形
≤6.0
≤0.6
≤10.0
中度损坏
中修
自然间砖墙上出现宽度大于30mm的裂缝；多条裂缝总 宽度大于50mm；梁端抽出小于60mm；砖柱出现 小于25mm的水平错动 Ⅳ 自然间砖墙上出现严重交叉裂缝、上下贯通裂缝，以 及严重外鼓、歪斜；钢筋混凝土梁、柱裂缝沿截 面贯通；梁端抽出大于60mm；砖柱出现大于 25mm的水平错动；有倒塌危险 ＞6.0 ＞0.6 ＞10.0
关于铁路下采煤及后期铁路修复技术的分析研究
关于铁路下采煤及后期铁路修复技术的分析研究摘要:我国某些铁路干线下蕴藏丰富的煤资源,其在开采过程之中班让会受到铁路因素的制约种种。
采煤作业也相应的对铁路干线造成一定的影响,面对不可避及的问题,我们又将如何解决？本文将主要进行分析采煤作业通常会对铁路造成怎样的原理,从其作用原理出发,浅谈我们又将如何对其进行修复。
关键词:铁路地质修复采煤引言煤炭作为我国主要能源之一,随着开采效率的提升,开采时日的增加,其资源便越来越为稀少。
作为“三下”(铁路下、公路下、建筑下)的采煤问题也随之越来越多。
据相关资料显示,我国三下区域藏煤量约达2Gt。
可见我国三下采煤问题在我国采煤作业中具有重大的意义。
本文将以铁路下采煤以及后期修复技术作为研究对象进行探讨研究。
1 我国铁路下采煤特点通常来说铁路下采煤作业都会对影响范围之内的铁路线路以及路基产生一定的移动或是变形;一种是连续性的,随着采煤作业的持续进行,铁路线路以及路基的移动与变形是与该地区地表相一致的,此类型通常不会对列车行车造成重大影响;另一种则是非连续性的,在采煤作业中,铁路线路以及路基没有变化规律,其发生较为突然而且严重,通常表现为铁路线路的地表产生急剧性下降、裂开,最为严重的是铁路线路地表出现塌方,此种类型的变化通常会对铁路造成巨大的安全隐患。
铁路线路下采煤由于其开采条件的特殊性呈现不同的特点,首先,铁路下采煤作业必须保障在保证列车正常运行的前提下进行,其要求相对来说较高。
其次,铁路车身较重,加上其速度也越来越快,相对带来的铁路线路路基变化更为复杂化。
最后,铁路线路下开采煤资源之后,对其修复技术要求相比普通煤矿地表修复要高出很多。
2 采煤作业对铁路的影响铁路是一个相对较为复杂的地表建筑,其主要包括有路基以及线路上部建筑。
路基作为铁路线路的基础其承担着来之开动列车所带来的动力。
在铁路线路下进行采煤作业时,由采煤作业所引起的地表移动以及变化通过线路地基展现出来。
铁路下采煤作业是不允许出现非连续性的突然局部地表下陷;连续性的地表下陷或是移动是铁路安全运行的前提。
三下采煤
（2）当急倾斜煤层倾角大于岩石安息角时，出现三带倒置
5.移动盆地形成条件：（1）采深大于100—150米或采深大于20倍采高（2）没有大的地质破坏（3）煤层采出一定的面积
6.走向主断面和倾斜主断面：通过移动盆地的最大下沉点沿煤层走向或倾向作主断面，称移动盆地的主断面，前者称为走向主断面，后者称为倾斜主断面。
优点：简单易行，符合实际。缺点：具有局限性
13.负指数函数法中各主要参数的计算公式：见笔记第三章第三节
优缺点：比较可靠，但是计算复杂没有观察资料的情况下a和n无法求得
14.几何理论法的假设条件：埋藏相当深的一个水平煤层，用相当长的工作面开采
15.几何理论法中各参数的计算方法：见笔记第三章第四节
三下采煤.txt人生在世 ，难敌宿命，沉沦其中。我不爱风尘，似被前缘误！！我只为我最爱的人流泪“我会学着放弃你，是因为我太爱你”赢了你,我可以放弃整个世界1.三下一上采煤：是指在建筑物下，水体下，铁路下和承压水体上采煤。
2.采动影响：煤层大面积采空后，周围岩层失去平衡，在重力作用下产生的变形与移动。
10.下沉w，曲率k，倾斜i三者之间的数学关系：见课本421，倾斜式下沉的导数，曲率是倾斜值的一阶导数或是下沉值的二阶导数
11.地表移动和变形的预计的实质目的是：根据已知的地质条件和开采技术条件，在开采之前对地表可能产生的移动和变形进行计算，以便对地表移动和变形的大小和人范围以及对地面建筑物或铁路的危害程度进行估计
矿山测量技术专业考试试题及答案
矿山测量技术专业考试试题及答案矿山测量技术专业考试题库一、填空题：1. 矿山测量工作应依照高级控制低级、每项测量工作要有检查、测量精度应满足工程要求这三项原则进行。
2．一个矿井或井田范围的测量工作，主要包括地面测量、井上下联系测量、井下测量。
3.进行矿区土地复垦及环境治理研究是矿山测量工作的主要任务之一。
4井下测量的主要对象是各种巷道，受条件限制，平面控制只能采用导线测量方法。
5．井下导线测量因边短和定向等因素影响，其误差由井田中央向边界增大，图纸各处精不同6．1980年国家大地坐标系的坐标原点位于陕西省，简称西安原点。
7．国际公认的通过英国格林尼治天文台的子午线叫首子午线。
8．为便于使用，一般把每带坐标原点向西平移500公里。
9．测量工作中，所谓标准方向通常有真子午线磁子午线和直角坐标纵线三种,统称三北方向。
10．从标准方向的北端起，顺时针算至某一直线的夹角称为该直线的方位角。
11．从标准方向的北端或南端起，顺时针或逆时针算至某一直线所夹的锐角，称为该直线的象限角。
12．在实际测量工作中，为防止测量误差的积累，在布局上要从_整体到局部，在程序上要_先控制碎部_，在精度上要由_高级到低级_。
13．测量工作的基本任务是为了确定___地面点之间_的相对空间位置。
14．_角度_、__距离及___高差___是确定点位的三个基本要素。
15．在测量工作中，通常用___方位角_或__象限角__来表示直线的方向。
16．图上某一线段的长度与地面上相应线段的___水平投影长度之比，称为图的比例尺。
17．一般来讲，在半径为___ 10KM__的范围内，可不考虑地球曲率对水平距离的影响。
18．在计算高差时，即使距离很短，也应该考虑__地球曲率的影响。
19．地面点到____大地水准面_的铅垂距离称为高程。
20．我国的水准原点位于__青岛市，该点高出海平面72.260。
21．为便于使用，在高斯平面直角坐标系中，把每带的坐标原点向西平移_500_公里。
“三下”采煤地表变形预计系统的研究及实现
1.2 地表沉陷预计理论的研究与发展 1.2.1 地表沉陷预计理论研究的意义
煤炭是重要的社会能源，随着国民经济的发展，煤炭需求量越来越大，同时煤炭资 源的开采会导致不同程度的地表沉陷，对矿区及其周边的生态环境及人民的生产、生活 带来了不同程度的影响，严重制约着矿区的可持续发展。据不完全统计，我国每年因采 煤塌地 3.2 万公顷，其中，全国矿山塌陷区面积约 80 万公顷[4] 。地表沉陷对矿区环境和 经济发展造成了严重的影响，地表塌陷后造成地面大面积的积水，耕地破坏，有些矿区 每年为此支付的赔偿款达数千万元。同时开采沉陷还带来一系列的社会问题，如由于过 量采煤导致地表发生沉陷，山东省邹城市昔日大片良田如今变成一片汪洋，整个邹城市 地表塌陷面积达 6 万亩[30] 。据报道，有“江南煤都”之称的江西省萍乡市，因长期无限制 采煤已经累计发生 82 平方公里的地表沉陷区， 近九万城乡居民生产、 生活受到影响[1][3] 。 我国人均耕地量不到世界平均值的三分之一，珍惜土地是我国的一项基本国策。 但 是，开采沉陷对耕地破坏十分严重，在低洼的平原矿区，地下开采使下沉盆地积水， 导 致大片土地无法耕作。在干旱地区，地表发生变形 (裂缝、塌陷坑、滑坡等 )，造成地表 水土流失，农作物减产，土地易被风、雨等侵蚀，土地使用价值降低等[31] 。 为了减少由于煤炭开采引起的地表沉陷，在进行“ 三下”采煤时，通常采用留设保护 煤柱的方法来保护构筑物免遭破坏，通常把这些保护煤柱称为“ 三下”压煤。据不完全统
system functions meet the design requirements.
Key words: Surface subsidence Thesis : Application Research
Visualization
“三下”采煤实施细则及补充规定
《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》实施细则及补充规定第一章总则第1条为了合理的开采和优化利用煤炭资源，保护受开采影响区域内的主要井巷、建（构）筑物、水体、铁路和地面生态环境，保护矿井开采不受水体的威胁，结合冀中能源峰峰集团生产实践，特制定本实施细则及补充规定。
第2条建筑物、水体、铁路及主要井巷所压煤炭资源应遵循煤炭资源优化利用原则，受护对象安全原则，保护生态环境原则和企业经济与社会效益原则，凡技术上可行、经济上合理，丢弃后带来不可采或其他严重后果的，必须进行开采；技术条件可能，但尚无成熟经验的应积极进行试采；在目前技术条件下难以开采，但采用搬迁、就地重建、就地维修、改河道和疏干或改造等特殊措施，在经济上合理时，可进行开采。
否则应当留设永久保护煤柱或经有资格的技术咨询部门评估和主管部门批准放宽回采率要求，采出部分煤量。
第3条建筑物下、铁路下、近水体下安全采煤的原则是：建筑物下采煤时，对于零散建筑物，受开采影响后经过维修能满足安全使用要求；对于大片建筑群，受开采影响后大部分建筑物不维修或小修，少部分建筑物经中修和个别经大修能满足安全使用要求；在铁路下采煤时，经采取措施不影响列车安全运行；在近水体采煤时，受影响的采区和矿井涌水量不超过其排水能力、不影响正常生产，以及地面水利设施经维修不影响正常使用。
第4条有关单位在煤矿矿区范围内需要建设公用工程或者其他工程的，应当事先与各矿协商，经各矿同意后，方可建设，否则，煤矿不负责赔偿。
发现在井田范围内擅自进行项目建设的，煤矿应以书面形式报告政府并通知项目建设单位。
第5条建筑物及交通、水利等工程设施搬迁的新址，应尽量利用已经稳定的沉陷地，防止重复压煤。
第二章保护煤柱留设与压煤开采第一节煤柱留设管理第6条凡井田范围内及井田周边需要保护的建筑物、构筑物、铁路及对井下安全开采存在威胁的水体都要留设保护煤柱。
第7条煤柱分永久煤柱和呆滞煤柱两种。
永久煤柱为应用现有技术至矿井报废永远不能采出的煤炭资源，可列为矿井设计损失的煤炭资源；呆滞煤柱即临时煤柱是指暂时不能开采，必须经过专门研究才能开采的煤炭资源。
三下采煤技术现状
“三下一上”采煤理论技术1.“三下一上”采煤技术现状建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采，简称“三下一上”开采。
据目前不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到140亿吨以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下（包括承压废岩水上）压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右，然而，到目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有10亿吨，只占整个“三个”压煤量的7%左右。
随着一些大中型煤矿开采时间的增长及其地表乡镇企业和农村住宅的建设和扩展，目前，已有很大一部分矿井已无较为正规完整的采区可供开采，造成很多矿井有储量而无法大规模开采的局面。
而有些矿井强行开采（不管对地表的影响），有些矿井因采掘接替协调顺序不对进行开采，引起对地表设施的大量或不该有的损坏，造成巨大的经济损失和紧张的工农关系，严重影响了煤矿企业的生产和经济效益。
从目前调查的结果得出，几乎所有的井下开采的煤炭大中型企业，都面临着大量的“三下”压煤问题，这些“三下”压煤量占目前矿井储量的10~15%，个别的甚至更多。
因此，如何逐步开采“三下”压煤，或如何规划矿井的采掘接替顺序，把对地表的影响控制在最低限度；或者如何搭配开采“三下”压煤，有计划地控制逐年的采动损害赔偿；或者以经济效益为第一要素采用一些特殊的开采方法,在不影响地表建（构）筑物的前提下部分开采出一些“三下”压煤量。
这些都是目前煤炭企业已经面临而必须研究解决的问题。
1．1 建筑物下采煤建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压矿层的开采，其中包括井筒矿柱的回收。
做到即采出资源，又要保护地面建筑物。
采取的措施主要是在井下开采时采取一些不同于普通的开采方法，以减少地面移动与变形，另外对地面的建筑物或构筑物采取加固与维修的方法，使其所受的采动影响和破坏程度在其本身允许的范围之内。
这在国内外都取得了诸多成功的经验。
波兰，从1950年起开始进行建筑物下采煤试验，到1980年，已从各种煤柱中采出近7000万t左右，占产量的40％一42％。
复杂地质体下开采矿体引发地表移动变形致灾的危险性预测分析
复杂地质体下开采矿体引发地表移动变形致灾的危险性预测分析本文通过对矿体开采地质条件分析，概括总结了矿区地表移动变形的影响因素，针对不同的地表破坏形式，结合地面塌陷变形的定量化计算方法，对复杂地质体条件下采空区引发的地质灾害进行预测分析，估算采空区移动盆地影响范围内地表移动变形量，预测结果对于矿区的安全生产具有一定的指导意义。
标签：覆岩移动地面塌陷地质灾害危险性预测0前言矿区采矿工程引发的地表移动变形是矿区工程活动存在的主要工程地质问题，特别是复杂地质体下开采矿体引发的地质灾害对矿区地表稳定性影响日趋严重。
本文正是基于某煤矿区工程开采技术现状与环境地质条件来对复杂地质体下开采活动引发地表移动变形进行预测分析。
1矿区地质环境条件1.1地质条件该矿区地处场地地貌类型为冲洪积平原地带，局部地形稍有起伏，地形地貌较为简单，地表上部为褐色黄土、砂砾层覆盖，矿井揭露地层由老至新主要为：奥陶系马家沟组，石炭系本溪组，二叠系山西组，二叠系石盒子组，侏罗系三台组，古近系官庄组。
区域内岩浆活动剧烈，分布主要受构造控制。
中生代晚期活动最强烈，第三纪以来也有活动，多以断裂形式出现。
1.2水文地质条件矿区地下水按赋存介质类型可分为松散岩类孔隙潜水、碎屑岩裂隙水以及岩溶水。
孔隙潜水主要分布在第四系覆盖层内，岩性主要由黏性土、中砂等组成，埋藏浅，该含水层富水性强，循环条件好，直接接受大气降水补给，动水补给循环条件较好，平时地下水水位埋深季节变化幅度一般为2～3m，一般埋深在6.50～10.50m，平均8.47m。
裂隙水，埋藏较深，主要赋存于下伏基岩，为砂岩地层裂隙中，属非可溶岩组。
富水性差，水循环条件差，该层接受第四系潜水补给。
岩溶水主要赋存太原组和本溪组薄层石灰岩中，由于石灰岩层随着埋藏深度加大水头压力也相对增高。
2采空区地质及开采煤层概况该矿区内矿井可采煤层为第2、4、7、9、15、19煤层，共6层，目前矿区主要开采2、4、7、15煤层，估算深度为标高-300～-500m，采煤方法采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。
浅谈”三下“采煤技术
文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 前言 在建筑物下、水体下和铁路下采煤炭（一般称为“三下”采 煤） ，凡在技术上可能、经济上合理的，必须进行开采。在进 行“三下”采煤前，应科学稳妥地制定“三下”开采规划和 设 计 ， 并 按 《 煤 矿 安 全 规 程 》， 报 主 管 部 门 批 准 后 ， 科 学 组 织实施。编制“三下”开采设计时，应尽可能在井下开拓布 置、巷道布置、开采程序、采煤方法和顶板管理等方面，采 取相应措施，必要时在地面采取保护措施以减轻开采影响的破坏 作用。“三下”采煤的目的，在于既保护地面建筑物、铁路、 地下水体不被破坏，又尽可能把煤采出来，实现多出煤、降成 本、高效率、保安全。合理地开采和利用煤炭资源，提高资 源回收率。
３ 水体下采煤的条件要求与技术措施 ３．１ 水体下采煤的条件要求 水体下采煤的条件要求是：开采后受影响的采区和矿井涌水 量不超过其排水能力，不影响正常生产。因此，当开采煤层上 覆水体时，必须留设安全煤岩柱，确定允许的开采上限标高。 安全煤岩柱应按煤层上覆水体的类型不同，按下述要求留设。 （ １ ） 当开采煤层上方地表直接为湖泊、江河等水体，不允 许导水裂缝带波及水体，必须留设防水安全煤岩柱。 （２） 当开采煤层上方地表为松散弱含水层或是已疏降的松散 强含水层时，允许导水裂带波及这类水体，但不允许冒落带接 近它。这时，可留设防砂安全煤岩柱。其高度应大于或等于冒 落带高度加上保护层厚度。 （３） 开采煤层上方地表为松散弱含水层或是疏干的松散含水 层，当允许冒落带接近松散层底部时，可留设防塌煤岩柱，其 高度应近似等于冒落带高度。 ３．２ 水体下采煤的主要开采技术和安全措施 （１） 当开采倾角＜５５°并只留设了防砂安全煤岩柱（或防塌煤 岩柱）的厚煤层时，应采用倾斜分层长壁式采煤方法，并尽可能 减少第一、二分层的采高，增加分层之间开采的间歇时间。 （２） 当开采倾角为５５－９０°的煤层时，应采用分小阶段间歇 回采措施，同时加大回采工作面的走向长度。第一、二小阶段 的垂高一般应不大于 ２０ ｍ。回采时严禁超限开采。如煤层顶底 板岩层坚硬不易冒落时，宜采取强制分段切断顶底板的措施， 以防抽冒、切冒。 （３） 在地表面水体、石灰岩岩溶水体或强含水层下采煤时， 应在开采水平、采区之间留设隔离煤柱或建立可靠的防水闸门 （ 墙） ，适当地加大排水能力和容量。 （４） 在水体下采煤时，应对受水威胁的工作面和采空区的水 情加强监测，对水量、水质和水位动态等进行系统观测及时分析； 对采区周围井巷、采空区及地表的积水区范围和可能发生的突水 通道作出预计，采取相应的措施，正确选择安全避灾路线。
三下采煤浅析
“三下”采煤浅析李正杰，卢国斌，张大明，柳善忠辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail:lizhengjieshuai@摘要：针对国内建筑物下、水体下、铁路下压有大量煤炭的实际问题，简要介绍了现阶段国内外在解决“三下”压煤问题时采用的不同方法及技术手段，由此提出了各种优化措施。
各个煤炭企业可以以此作为参考并结合自身的开采条件和技术优势，合理开采压煤，以达到充分利用资源、安全采煤的目的。
关键词：建筑物；水体；铁路；压煤；优化开采中图分类号：TD3530. 引言我们常常把开采建筑物下、水体下和铁路下的压煤，称为“三下”采煤。
我国煤炭资源丰富，分布范围广，一些城市和村镇的建筑物下、铁路下、水体下压煤量也很大。
据不完全统计，仅我国煤矿生产矿井“三下”压煤量就达137.9亿t，其中建筑物下压煤约87.7亿t，占“三下”压煤量的60%左右（可供28个年产量500万t的大型矿井开采100年）[1]；水体下的压煤量也是相当可观的，我国有125条较大的河流压煤，还有微山湖、太湖、大冶湖和渤海等湖海下压煤[2]；铁路下压煤约20亿吨[3]。
现阶段我国的主要能量来源是煤炭，煤炭开采行业是关系国计民生的支柱产业之一，煤炭储量大小及可采煤量多少都会直接影响我国经济的发展速度。
而“三下”压煤问题造成回采工作面接续紧张、缩短矿区煤炭生产服务年限，使矿区过早地进入衰老报废期，这不仅给国家造成极大地浪费，还必将引发资源可持续发展的社会问题。
传统的“三下”采煤技术是通过条带开采、充填开采、搬迁开采等部分开采来减少沉降、保护建筑物与水体的，这些开采方式存在着资源损失大、成本高、效率低等弊端。
如何安全、合理地采出如此大量的压煤，无论从国家利益还是从煤矿企业的自身利益来讲，都是必须要亟待解决的实际问题，因此，需要对各开采方式进行优化及改进。
1. 建筑物下煤炭的开采工艺1.1部分开采部分开采方法可以在保护地面建筑物的前提下采出一部分煤炭资源，具有较好的经济效益。
浅谈“三下”压煤开采方法
浅谈“三下”压煤开采方法摘要：我国“三下”压煤量大，严重制约了煤炭的正常开采，降低了开采回采率，增加了开采成本。
为了解放“三下”压覆的煤量，各煤炭企业都积极进行“三下”压煤开采，积累了大量经验、方法。
关键词：“三下”压煤；开采；方法一、前言“三下”压煤一般是指建（构）物下、铁路下、水体下压覆的煤炭资源。
目前我国煤矿“三下”压煤约为137.9亿吨，严重影响了煤炭资源的正常开采。
如何安全、经济解决“三下”压覆的煤量是国内、外专家一直在努力的方向。
本人自从毕业以来多次参与“三下”压煤开采方法的研究，对国内一些“三下”压煤开采方法进行了总结分析。
国内的“三下”开采技术分为二类：一类是地下开采保护技术；另一类是建筑结构保护技术。
一、地下开采保护技术控制采煤区地表沉降关键在于控制覆岩的下沉，最终达到保护地面建筑设施，使之受采动损害程度最小的目的。
矿区地表沉陷控制方法主要分10类。
1、留设保护煤柱法此法多用于保护工业广场、井筒及重要建筑物或用于浅部开采。
针对不同的保护对象，按要求留设一定尺寸的保护煤柱，对煤柱外的煤炭资源加以回采。
这种方法对于保护地面建筑与设施无疑是最有效的，但造成煤炭资源的损失；同时，由于煤柱留设尺寸的特殊性，使得柱外采区与工作面布设难度增大，影响高效生产。
此方法经常作为重要建（构）筑物及基础设施下的开采措施。
2、井下采空区充填法井下采空区充填方法是一项比较成熟的控制地表沉降措施，不仅可以大大减小覆岩的破坏程度，而且可使地表下沉值大幅度减少。
根据具体保护对象，可选择水砂充填、风力充填、矸石自溜充填、矸石带状充填等。
此方法的不足在于开采工序增多，影响生产效率，生产成本及矿井建设投资增大。
但在煤炭效益比较好的地区，此方法被广泛地应用。
采取此方法缺点是影响矿井高产高效及经济效益的提高。
3、局部开采法局部开采法主要包括条带开采法、房柱开采法及限厚开采法等。
该开采法在保证地面不出现波浪式下沉的前提下，选择适当的采留比，可回收煤炭资源40%~65%，目前在我国应用较多。
“三下”开采缩印版
1.三下采煤技术P1:三下采煤新技术是指建筑物下,铁路下,近0水体下煤炭资源开采技术的统称,是多学科交叉的边缘学科技术.该技术涉及采煤,测量学,开采沉陷学,岩石力学和建筑学等学科,包括开采沉陷的理论计算分析和特殊采煤技术两大方面.包括地面建筑物留设煤柱的设计也属于三下采煤技术的范畴.2.条带开采P49：是指将要开采区域划分成比较正规的条带，采一条，留一条，利用保留的煤柱支撑上覆岩层，从而减少覆岩沉降，控制地表移动与变形，达到地面保护的目的。
优点：（1）：条带开采不改变原有的采煤方法（2）条带开采可依据保护体的要求，设计开采方案。
缺点：主要体现为采出率低、生产效率相对较低和巷道掘进量大三个方面。
条带开采的一般设计步骤：（1）初步确定条带开采宽度（2）初步确定条带留设煤柱宽度（3）分析确定条带尺寸（4）确定条带开采的实际尺寸（5）最终确定条带开采方案3.原位张裂理论P19：底板移动的原位张裂和零位破坏理论认为在自重和下部水压力的耦合作用下，其超前压力压缩段岩体整个结构呈现上半部受水平挤压、下半部受水平引张的状态，因而在其中部附近的底面上的原岩节理、裂隙等不连续面就产生岩体的原位张裂。
4.协调开采P55：协调开采技术是三下采煤技术中控制地表变形的采煤方法，它利用地表移动规律和工作面的相对位置及开采方向布置来实现减少开采影响变形。
5.全柱开采P56：全柱开采是利用开采影响的动态变形相对较小的特点，将保护柱置于开采区域中央，采用多工作面同时，匀速推进方式进行整个煤柱的开采，达到既开采煤柱又保护地面建筑物的目的。
6.充填开采P57：是利用顶板管理方法实现减少地表变形的开采技术，其实只是利用沙子、碎石或炉渣等材料充填采空区，借以支撑围岩，达到减少沉降的目的。
充填开采的优缺点：优点：（1）充填开采适用于各种条件的三下采煤问题，且对煤矿安全的通风，瓦斯、防灭火、顶板压力与冲击危害问题也有较好的防治作用。
（2）充填开采可最大限度回收三下压煤资源，减少煤炭资源损失。
三下采煤
数个煤层同时开采时的协调开采，上下煤层工作面之间的错距
L=0.4*（H1+H2）/tanβ
23.消除或减小开采影响的叠加：a顺序开采b合理布置工作面开采边界或停采边界c干净回采
24.建筑物的地面保护措施：a设置抗变形缝b设置铨圈梁c设置钢拉杆d设置变形补偿沟
4.岩层移动三带的划分：（1）倾斜或缓倾斜煤层自下而上可以分为：a冒落带b裂隙带c弯曲下沉带
（2）当急倾斜煤层倾角大于岩石安息角时，出现三带倒置
5.移动盆地形成条件：（1）采深大于100—150米或深厚比大于20（2）没有大的地质破坏（3）开采要有一定的面积
6.走向主断面：通过移动盆地的最大下沉点沿煤层走向作主断面，称为移动盘地的走向主断面。
9.充分采动区的主要特点：（1）在每个层面上，岩层各点都达到最大下沉值2）每个层面上各点移动均匀3）各点移动方向大致一致，沿层面法线的方向4）AOB大小与岩层性质、采深以及开采范围有关5）o点位置随着开采面积增大上移
10.下沉w，曲率k，倾斜i三者之间的数学关系：i=Δw/Δx;k=Δi/Δx;ε＝Ｂｋ；ｕ＝Ｂｉ倾斜是下沉的导数，曲率是倾斜值的一阶导数或是下沉值的二阶导数
2）倾斜：地表倾斜会使建筑物产生倾斜，重心偏移。倾斜对于一些面积较小而高度大的建筑物影响较大。当倾斜较大时，建筑物重心的投影会转移到基础底面以外，可能造成建筑物倒塌。
3）水平变形：水平变形对建筑物的影响较大。水平变形通过建筑物基础的底面和侧面，使基础受到土壤的摩擦力，粘着力，被动土压力的作用，在建筑物上产生附加的水平拉伸和压缩应力。建筑物越长，其受到的附加水平应力越大。
采矿引发地表变形对建筑物的损坏程度预测评估
采 矿 引 发 地 表 变 形 对 建 筑 物 的 损 坏 程 度 预 测 评 估
继 藏
… …
（ 山西 省 地 质 环 境 监 测 中 心 ， 山西 太 原
０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘
要： 以某煤 矿为例 ， 经实地野外调查 ， 充分分 析了矿区地形地貌、 地层岩性 、 地质构造 、 工程 地质特征 等 ， 预 测评 估 了煤矿 开采
主要 由石灰岩 、 泥灰岩、 白云 岩组 成 。地 层平 均 厚度 １ ３ ９ ． ７ ０ ｍ。 ２ ） 石 炭系中统本溪 组（ Ｃ ｂ ） 。主要 由黑色泥岩 、 粉砂岩 、 石英砂 岩
ｌ ６ ． Ｏ ～１ ９ ． ２
ｌ ７ ． ６
Ｏ ． ５～ ０ ． ６
Ｏ ． ６
组成 。地层平均厚度 ２ ６ ． ３ １ ｍ。３ ） 石炭 系上统 太原组 （ Ｃ ， ｔ ） 。主 要由黑色泥岩 、 石英 砂岩 和 煤层 组 成。含 ４号 ， ５号 ， ７号 ， ８号 ，
建筑 物将 产生 不同程度 的破坏。因此 ， 预测煤层 开采后 引发地表 店大断层 ， 走向 Ｎ Ｅ １ １ 。 ， 倾向ｓ Ｅ ， 倾角７ ２ 。 ， 落差 ４ ８ ｍ～ １ ８ ０ ｍ 。井 变形对建筑物 的损坏 程度有 重要 的现实 意义 ， 为矿 方提 出 目标 、 田内未发现陷落柱和岩浆岩侵入现象 ， 地 质构 造简单。 决策 等提 供科 学的理论依据 。
０ ． ５～０ ． ６ ０ ． ５
０ ． ３ ８ ～０ ． ４
１ １号煤层 大范 围采 出后 ， 上 覆 岩层井 田内采 空 区面积将 逐 渐增
一
自北而南倾 向由南东 渐变为 东 以至北东 的宽 缓褶 曲构 造。 中
浅谈“三下”采煤技术研究与应用
浅谈“三下”采煤技术研究与应用作者：刘红卫来源：《中国科技纵横》2017年第17期摘要：“三下”采煤技术在我国煤炭企业的发展建设过程中发挥着至关重要的作用。
要想进一步提高我国三下采煤技术的开采能力，煤炭开采人员必须了解并熟练掌握“三下”采煤技术。
本文首先介绍了“三下”采煤技术及其应用现状，重点论述“三下”采煤技术的发展方向，为提高煤炭行业的发展水平提供重要的参考价值。
关键词：“三下”采煤；技术研究；应用中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0138-01三下采煤技术是指在建筑物下、铁路下和水体下的采煤方法。
据相关调查结果显示：我国各重大煤炭企业中三下采煤量逐年增长，随着煤炭开采技术难度的增加，煤炭开采后地表塌陷问题不仅会引起严重的生态问题，还会给建筑物、铁路、公路、桥梁以及管道等生活设施的正常使用带来极大的困扰，煤炭企业因此承受较大的经济负担，同时也影响国民经济的发展建设。
因此，强化三下采煤技术，有利于减少实际开采过程中引发的各种问题，是促进煤炭企业发展的重要手段。
1 “三下”采煤技术及其应用现状1.1 建筑物下采煤技术及其应用现状建筑物下煤层占据三下煤层当中的六成，因此三下煤层整体采煤量受到建筑物下采煤技术的影响。
在开采建筑物下煤层的时候，应当结合地下条件、建筑物的受力现状、建筑物的构造、地表变形的状况等全面地评价，实施合理、科学的采煤对策，注重保护建筑物，降低对地表的影响，并且实现采煤量的提升。
当今建筑物下采煤技术涵盖限厚采掘、填充采掘、房柱式采掘、条带采掘等。
房柱式采掘技术是指在开采煤层的时候，掘进煤层当中的煤房，借助巷道联通煤房，从而连接整体煤房为一个长条煤柱。
1.2 水体下采煤技术及其应用现状水体下采煤技术具备悠久的历史，也累积了很多丰富发技术与经验。
水体下采煤有着很多的技术类别，重点划分为水体下充填采掘技术、疏水降压采掘技术、间隙采掘技术等。
_三下_采煤对地表破坏程度分析
科技论坛作者简介：张维君，43岁，职称：采矿工程师，现职务：鸡西分子公司安全监察部采煤科科长。
“三下”采煤对地表破坏程度分析张维君（鸡西分子公司安全监察部，黑龙江鸡西158177）1概述鸡西分子公司正阳煤矿于1958年建矿，1960年1月1日正式生产，矿井开拓方式为斜井单水平上、下山分区式开拓，经历了三次改扩建后矿井设计能力150万吨/年。
矿区位于长白山系完达山脉的南麓，地势北高南低，平均海拔高度200~300m ，属低丘陵为主的老年期地貌，矿井位于鸡西煤田北部条带中段，鸡西市区东北10km 处，行政隶属于鸡西市城子河区，矿井开采煤层为上侏罗系鸡西群城子河含煤组，井田内有可采煤层16层，平均煤层总厚度为21m ，倾角5~25°，发育较稳定。
2问题提出长期以来，受资金短缺的影响，矿井开拓工程欠账严重。
如何对矿井“三下”压煤进行合理利用，成为解决矿井“三量”不足的可靠途径。
我矿一采浅部37#左六和左七工作面现已构成，该工作面地面区域为正阳煤矿西部边界，地表为东南高西北低的农田缓坡地，地面高程215~225m ，杏花矿铁路专用线沿南北方向从采面中部通过，该工作面回采后，将引起上方地表下沉、水平移动变形，使地面农田和铁路造成不同程度的破坏，为此根据该工作面的实际地质条件与开采情况，对该工作面开采后引起的地表移动变形与铁路破坏程度进行分析（图1）。
图1井上下对照图3地表移动参数计算3.1计算依据。
该工作面开采范围位于一采西部F 5～F 62断层之间，经距在425875～426210m 、纬距在5024130～5024580m 之间范围的37#煤层内。
煤层上覆岩层主要有表土、砂岩、页岩、煤页岩及煤组成。
煤层倾角α=15°40′、采高m=2.5m 、走向回采平均长度10=295m 、倾斜平均长度L 0=352m 、下山平均采深H 下=346.2m 、上山平均采深H 上=241.8m 、平均采深H 0=294.0m 、回采储量40万吨。
郭二庄矿铁路下采煤地表变形监测及沉陷治理
（上接第196页）影响特别明显。
首先的原因就是层滑构架下的的煤矿结构无法形成一个整体而是取而代之的破碎分离，使得煤矿自身的分层急剧增加厚度，煤矿自身蕴含的瓦斯更加容易集合聚拢；然后是整体煤矿的厚度以及煤层之间的间距发生了强烈的变化，使得煤矿自身瓦斯的涌出数量发生了极大的改变。
整个层滑的构架会对整个煤矿的煤层进行破坏和分解，使得整个煤矿变形，形成了揉皱煤、碎裂煤或者是碎粒煤等各种结合并不紧密的构造煤。
对于煤矿自身的整体破坏必然会直接导致煤矿碎粒之间的空档增加，整个游离的瓦斯数量和对瓦斯进行吸附的煤矿数量也大幅度增加，瓦斯自身的压力也随之增大。
由于当前的层滑构架造成了力学压迫，煤层或者增厚或者变薄，整体瓦斯的富集区域一般来说就会产生在煤层厚度发生异常的转换位置。
尤其是针对煤矿的厚煤层和薄煤层之间的过渡区域，也就是煤层自身厚度转变很大的区域。
所以相对来说，层滑自身的构造特征对于当前煤矿的瓦斯蕴含规律有着很强的指导意义，对于瓦斯在煤矿当中的赋存构造更是有着极强的控制和引领作用。
2.4构造组合所谓的构造组合指的就是对于瓦斯自身的分布所形成的构造状态的组合形式。
一般说来可以分成下面的几种：首先是压性断层矿井边界封闭型构造。
在这种形态构建中，压性断层作为整体矿井的对边边界构架，七段层面一般来说是相背倾斜的构建形式，在这种形势下控制的矿井，其瓦斯含量比较高。
第二种是构造盖层封闭型构架。
在这种情况下，瓦斯自身的赋存条件完全取决于自身的保存条件。
如果有什么比较大的逆掩断层把大量的低透气性岩层推到了煤层，对原有盖层条件进行了改变，就会造成瓦斯封闭。
正是在这种构架当中，我们可以对瓦斯的预测进行科学化的构建。
在影响煤层自身含量的各种因素当中，煤层的自身深度就是控制着瓦斯含量的最关键一点。
在这其中，断层构造、褶皱形成等等都会对每一个煤矿当中的瓦斯含量产生重大的影响。
3结论本文通过对各种构造情况下的煤矿瓦斯地质规律进行了研究，并经过研究发现，瓦斯的预测跟断层、褶皱、层滑构造以及各种构造组合等方面都有重要的关系。