村庄下压煤条带开采技术
条带开采
二、条带开采设计方法
主控参数： 采出条带宽度b 保留条带宽度a 采出率C 设计方法： 经验方法 基于关键层的方法
采出率C
C b 100% ab
C一般为4060%
ba
采出条带宽度b
•地表要避免出现波浪形下沉盆地 采宽等于或大于三分之一埋深时，地表 就要出现波浪形的下沉盆地。
3、条带开采的岩层移动和变形特点
A
B
Line B---Pillar Line A---Gob
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 Subsidence /m
Distance to 400 coal seam
/m 350
300
250
200
150
100
50
0 0
Above gob: subsidence decrease gradually from gob to surface Above pillar: subsidence increase from down to up
松弛区 塑性区 x0
弹性区
塑性区 松弛区 x0
• 渐进破坏理论的煤柱稳定判别条件为：
Wp 2x0 65%
Wp
• 选择威尔逊公式计算煤柱屈服区宽度。
威尔逊（Willson）煤柱屈服区宽度简化 公式，即：
x0=0.00492hH 式中 x0——煤柱屈服区宽度，m；
h——煤层采高，m； H——煤层采深，m。
NO
陷
实
Y ES
测
纠
N o .1 关 键 层 条 件 下 开 采 和 充 填 参 数
偏
软
件
修
N o .N 关 键 层 条 件 下 开 采 和 充 填 参 数
建筑物下压煤胶结充填条带开采模式
建筑物下压煤胶结充填条带开采模式裴磊;胡昊【摘要】为了解决条带开采回采率相对较低和煤矿采空区全部充填开采成本相对偏高的问题,同时有效地控制建筑物下采煤围岩变形和地表沉陷,提出了采空区胶结充填条带开采模式,并阐述了该模式的技术思路；以胶结充填体和覆岩结构联合控制开采沉陷为原则,深入研究胶结充填条带开采模式下不充填区工作面采宽和充填区工作面采宽及两者间的协调关系,并求得了两者间的关系式；该模式对建筑物下开采设计是十分有效的,能够有效地控制地表移动和变形,提高采区回采率,以实现建筑物下安全采煤并最大程度地减少充填开采成本.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2013(022)006【总页数】4页(P24-27)【关键词】胶结充填;条带开采;建筑物下采煤;开采沉陷;绿色开采【作者】裴磊;胡昊【作者单位】潞安集团高河能源有限公司,山西长治047100;潞安矿业集团公司机电处,山西长治046204【正文语种】中文【中图分类】TD823.7已有的建筑物下采煤技术都存在一定的不足，难于收到理想的效果。
如何合理地解决建筑物下压煤一直是困扰我国煤炭企业的重要课题之一，特别是对于我国东部和华北一些煤炭企业来说，面临资源日益枯竭的困境，建筑物下采煤越来越受到人们的重视［1-2］。
目前，煤矿采空区全部充填开采增加的吨煤成本已达80～100元，部分矿区甚至更高，为了减少此项技术的吨煤费用，提出了胶结充填条带开采模式。
条带开采和充填开采是解决建筑物下采煤的主要技术途径，胶结充填条带开采模式是结合条带开采和胶结充填的优点而提出的一种建筑物下采煤技术思路［3-4］。
胶结充填技术具有充填材料来源广泛、成本低廉、制浆与输送工艺简便、充填体强度高等显著优势;条带开采技术能有效控制围岩变形和地表沉陷。
因此，将该模式应用到建筑物下采煤将延长老矿井服务年限、提高煤炭资源采出率、实现矿山安全生产和无废无害开采的目标［5］。
采空区胶结充填条带开采模式就是在煤层采出后顶板冒落前，采用胶结材料对采空区进行充填，构筑相间的胶结充填条带，靠充填条带支撑上覆岩层载荷。
元氏矿村庄下条带采煤技术应用
楼煤柱 ，东部小范 围为彭家庄煤 柱。原 “ 采煤方 案” 院家村下 考虑 ２０～ ５ 围采 用条 带开 采 。 ０ ２ ０ｍ范
现在 ，已采 的 ３ 工作 面 由于 是大采ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ宽工 作面 ，对 个
院家村 影响较 大 ，对其他 村庄 没有影 响 。 南 一采 区未采 范 围主要 为东部及 东北 区域 ，东
部 区域 计 划 布 置 １ ２ 、 ｌ２ 、１ ２ 、 １２ １ ６ １７ １ ８ １９四个 条
４ 地表 沉 陷预 计 及房 屋 破 坏 程 度 分析
４１ 预计 方法及参 数 ．
采工作面 ，原则上采 ４ ０ ｍ，留 ６ ０ ｍ的煤柱 。东北 部 区域计划 布 置 １２２ ０ 、１２６三个小 条带 ０ 、１２ １ １４ ０ １ 工作 面 ，原 则上 采 ４ ０ｍ，留 ６ ｍ 的煤 柱 。 ０ 南二采 区大部分 范 围没 有开 采 ，现 院家村 村庄 有所 扩大 ，又增 加 了牛家楼 村庄 ，该 区域地质 构造
庄 ，南一采 区已采工作面除 １２ 、１２ 工作面的 １５ １１ 北 半部 分外全 在村庄 煤柱 范 围内 。南二 采 区仅在西 北 部开采 了 １２ １ 作 面 （ ０４年 ） １２９工作 ２２ 工 ２０ 、 ２１
面 （ ０ ５年 ） １２ ５工作 面 （ ０ ６年 ） １ ２４ ２０ 、 ２１ ２０ 。 ２ １
１ 地质采矿条件
１１ 地层 ．
元 氏矿 现采 ２ 煤 ，上 覆岩层 从上 往下 为 ：
第 四系 ，总厚度 １３ ３ ｌ ４ ～ ３ ｍ，一般 厚约 ２０ｍ， ５ 地下 潜 水位 标 高 ＋４ ５～＋５ ５ｍ；第 三 系 ，厚 度 ０
ｌ７５ｍ；三叠 系 ，厚 度 ２ ０ １ ０ １． ２ ０ ０ｍ；二叠 系 。综
任务4-条带开采技术
4
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A─A
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2、条带开采的基本概念
❖ 2.2 条带开采的类型
❖以条带面推进方向 走向条带 搬家少 稳定性差 倾斜条带 搬家多 稳定性好
❖以采空区处理方法 充填条带
减少变形下沉
8
2、条带开采的基本概念
2.3 条带开采的优缺点
条带开采与一般长壁式采煤法相比，有采出率低、掘进率高、采煤工 作面搬家次数多等缺点。但它的突出优点是开后引起的围岩移动量小、 地表沉陷小。
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2、条带开采的基本概念
2.4 条带开采的适用条件：
地面为密集建筑群、结构复杂建筑物或纪念性建筑物下采煤； 难以搬迁或无处搬迁的村庄压煤； 铁路桥梁、隧道、或铁路干线下采煤； 水体下采煤以及受岩溶承压水威胁的煤层开采 。
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3、条带开采设计
3.1 条带开采设计的一般原则
任务4 条 带 开 采 技 术
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1 引言 2 条带开采的基本概念 3 条带开采设计 4 条带煤柱稳定性 5 影响条带开采地表下沉的因素
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1、引言
我国是一个产煤大国，开采所引起
Natural Gas
的地表沉陷及其环境灾害问题日益
3%
Oil
突出。全国“三下”压煤量达140亿 23%
由于充填开采成本高等原因，目前在我国应用较少。离层注浆 是近年来发展起来的新方法，尚处于试验研究阶段，在国内应 用也不广泛。
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1、引言
建筑物采动损害实例
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1、引言
条带开采由于能有效地控制上覆岩层和地表沉陷， 保护地表建筑物和生态环境，在我国煤矿被广泛采 用。
任务4-条带开采技术
Water Energy 7%
吨，建筑物下压煤开采已成为矿区
面临的主要问题，采动损害问题 突
出。
Coal 67%
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1、引言
全国建筑物下压煤量就达87.6亿吨，占“三下”压煤总量的 63.5％，居“三下”压煤量之首。
建筑物下采煤问题的关键是控制地表沉陷，控制地表沉陷的方 法主要有充填开采、条带开采、离层注浆等。
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2、条带开采的基本概念
2.4 条带开采的适用条件：
地面为密集建筑群、结构复杂建筑物或纪念性建筑物下采煤； 难以搬迁或无处搬迁的村庄压煤； 铁路桥梁、隧道、或铁路干线下采煤； 水体下采煤以及受岩溶承压水威胁的煤层开采 。
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3、条带开采设计
3.1 条带开采设计的一般原则
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6、小结
重点内容： 条带开采的定义 条带开采设计一般原则
了解内容： 条带开采岩层与地表移动机理 条带开采地表下沉的影响因素 条带煤柱稳定性
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2、条带开采的基本概念
2.2 条带开采的类型
以条带面推进方向 走向条带 搬家少 稳定性差 倾斜条带 搬家多 稳定性好
以采空区处理方法 充填条带
减少变形下沉 增加稳定性 垮落条带
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2、条带开采的基本概念
2.3 条带开采的优缺点
条带开采与一般长壁式采煤法相比，有采出率低、掘进率高、采煤工 作面搬家次数多等缺点。但它的突出优点是开后引起的围岩移动量小、 地表沉陷小。
变条带开采技术在“三下”压煤开采中的应用
炭
工
程
２ １ 第 ３期 ０ ２年
变 条 带 开 采 技 术 在 三 下 ＂ 压 “ 煤 开 采 中 的应 用
张 峰
（ 炭 科 学 研 究 总 院 唐 山 研 究 院 ，河 北 唐 山 煤 ０３１ ） ６ ０ ２
摘
要 ：文 章针对 我 国 东部 花 园煤矿 构造 复杂 、煤层赋 存 不稳 定 ，又是 建 筑物及 水体 下压 煤
、
抵抗地表变 形 的能力差 别较 大 ，再加上 该 区域煤层 开
采 深度 、岩 层 结 构变 化 大 ，为 了 既 有 效 保 护 地 表 建 （ ） 构 筑 物 又 能 提 高 煤 炭 采 出 率 ，在 该 区结构 、煤 层埋 深等条 件 ，确定 不 同的条 带采留宽度 ，达 到控制 地表 变形 的 目的 ，使 开采 后地 表建 （ ） 构 筑物不 出现 明显 的损坏 。 变条带开采 的采留宽度确定依据为 ： 保证条带开采 的平面 采出率在 ４ ％左右，条带的开采宽度控制在最小采深的 ９ ０ ％以 内，采用变条带开采的方法确定的条带采留宽度见表 １ 。
图 １ 变 条 带 工 作 面 平 面 布 置 图
３ 条 带 开采及 地 表变 形情 况
条带 开采本着先在地面建筑物较 稀疏 的位 置进行试 采 ，
取 得 试 采 经 验 后 再 扩 大 的 原 则 ，本 次 条 带 试 采 区 域 为 矿 井 的 首 采 区 ，从 ２０ ０ ８年 ７月 开 始 回采 到 ２ ０ ０９年 ７月 南 部 开 采
２１ ０ ２年第 ３期
煤
炭
工
程
按 照确 定 的条 带 采 留尺 寸 ，根 据 井下 断 层 、冲刷 带 、
火 成 岩 体 的位 置 及 走 向 ， 为 了 减 小 煤 炭 损 失 ，布 置 时 将 断
村庄下采煤方法探索
村马王兵，王业征，赵磊中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京，100083摘要：为提高村庄下压煤的回采率，本文基于条带开采是我国村庄下采煤减少沉降应用最普遍的技术，结合羊草煤业公司村庄压煤的具体情况，运用条带开采的理论与数值模拟，提出条带开采结合煤柱限厚充填开采的采煤法，进行村庄下采煤方法的探索，从而为条带开采技术的发展提供了新思路。
关键词：条带开采；限厚开采；充填；回采率1 引言据不完全统计，我国目前“三下”压煤量高达132亿t，其中建筑物下压煤达87.6亿t，村庄下压煤占建筑物下压煤量的比例为60%，达到52.56亿t。
村庄压煤几乎遍及各个矿区，一般占矿井储量的10%~30%，而且随着生产的推进和地面建筑物的增加，这一比例还在不断增加[2]。
羊草煤业公司村庄煤柱2815.66万t，目前涉及到的是二矿右翼，张家染房83户，村庄全部在开采范围之内，距地表垂距600m。
合理地解决村庄下采煤一方面可以合理开采和利用资源，提高煤炭资源回收利用率，延长矿井服务年限，使矿井延缓衰老。
另一方面，也可以避免地表沉陷给社会及人民生活造成影响，减少赔偿费用，减轻企业负担。
因此，探索解决村庄下采煤的新途径越来越受到重视，成为国内外专家和学者的研究课题。
本文结合羊草煤业集团二矿右翼所涉及的张家染房村庄压煤的现状，探索开采方法。
2 村庄下采煤方法的探索近年来我国学者在“三下”采煤方面进行了大量的研究工作，取得了一些可喜成果。
适用于“三下”采煤的开采方法有：条带式、房柱式、充填式、注浆减沉及多工作面协调开采方法等。
此外，还有就地重建抗变形房和抗变形盒子房等。
2.1 条带式开采条带开采法是一种特殊的开采方法，它是将被开采的煤层划分成比较正规的条带状，采一条，留一条，使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动和变形。
条带开采的关键是确定合适的采留比。
实践表明，条带开采采出率一般为40%~60%，下沉系数不超过0.3。
村庄下特厚煤层条带开采技术研究
东边界处有 Ｆ ３断 层 。
由于 条 带 长 轴 方 向 大 致 垂 直 于 Ｄ Ｆ ３ １—１ 断 层 ， Ｄ Ｆ ３ １ —１ 断层对条带工作 面开采后 的岩层 移 动不会 有影 响。 六采区东边界的 孙氏店 断层 由断层群 组成 ，条带 工作 面开 采范 围远离该断 层范 围 ，孙 氏店断层 对条 带工作 面开 采后 的岩层移动不会 有影 响。本 方案 第 １ ０采 出条带 约 有 ２ ０ ０ ｍ 穿过 Ｆ ３断层 ，这 ２ ０ ０ ｍ 不能 开采 ，加上 两侧 的保 留条 带 ， 对条带开采 的岩 层移 动不会 产生 加大 方面 的影响 ，由于不 采部分相 当于加 大 了保 留条带尺 寸 ，这对 减少 岩层移 动方
２ ０ １ ３年 第 ９期
ｄ ｏ ｉ ：１ ０． １ １ ７ ９ ９ ／ｃ ｅ ２ ０１ ３ ０ ９ ０ ２ ０
煤
炭
工
程
村 庄 下 特 厚 煤 层 条 带 开 采 技术 研 究
仲 涛 ，满 文 ，董桂漳
（ １ ．中国矿业大学 矿业工 程学院 ，江苏 徐州 ２ ２ １ １ １ ６ ； ２ ．山东省兖矿集 团 南屯煤矿 ，山东 邹城 ２ ７ ３ ５ ０ ０ ）
・
－
六采 区北 边 界 有 Ｄ Ｆ ３ １—１断 层 ，落差 ０～４ ｍ，倾 角 ２ 百 １ ２ ５ ０ Ｈ ＋ ４ ５ （ ０ ． ３ ＋ ０ ． １ ２ 音 ） ‘ （ １ ） ７５。，东边界 由孙氏店断层群形成井 田边界 ，在 靠近六 采 区
－
１ ４ ５０
式中
ｇ ——条带开采下沉系数 ； 。 ——保 留条带宽度 ，ｍ； ６ —— 采出条带 宽度 ，ｍ；
步研究 。
煤矿村庄下压煤采用条带开采方案的论述
１ 矿 井 概 况
４ 设 计 原 则
荆 宝煤业 井 田面积 １ ０ ． ６ １ １ ２ ｋ ｍ ， 生产 能力 １ ２ ０万
ｔ ／ ａ ， 现开采 ３ 煤层 。开拓 方式 为立 井 、 斜 井 单一 水 平 开拓 。由于矿井东部 除采空区 、 保护煤柱外 ， 只剩下 边 角地 区 ， 无法布 置 正规工 作面 ， 因此 ， 矿井 仅剩 村庄 下 压煤未 开采 。为充分 利用 资源 ， 延长 矿井 开采 服务 年 限， 全矿在西部村庄带 布置一个采区 ， 开采顺 序为 由浅
（ 主要方法有： 建 筑物下条带开采、 建 筑物下充填 开采、 铁路及建筑物下覆岩 离层注浆减沉开采 等） 。荆 宝煤 业通过地质勘 探 、 综合 经济分析 ， 以及 与有资质单位的多次项 目研究 ， 决定采用建筑物下条带开采方案 回收村庄下压煤 。 关键词 煤 矿 村庄下压煤 条带开采方案 论述
ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｌ ａ ｐ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ，ｒ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ；ａ ｎ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ（ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｒ ｅ ：ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｓ ｔ ｉ ｒ ｐ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ， ｉ ｆ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ， ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ ａ ｎ ｄ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｇ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ０ ｖ ｅ ｒ ｂ ｕ ｒ ｄ ｅ ｎ ｂ ｅ ｄ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｒ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｅ ｔ ｃ ． ） ．Ｊ ｉ ｎ ｇ Ｂ ａ ｏ ｃ ｏ ｌ ａ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｍｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｓ ｉ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｍ ｎｙ ａ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ，ｄ ｅ ｃ ｉ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｒ ｐ ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ
例析条带垮落法在村庄下采煤的应用
例析条带垮落法在村庄下采煤的应用近年来，随着煤矿向大型化机械化智能化发展，开采强度在逐年增大，有些矿井煤炭资源储量降低，村庄搬迁费用较大给煤炭企业带来较大的经济赔偿负担，“三下”压煤的开采影响到矿井的可持续发展乃至社会稳定。
曹庄煤业位于滕南煤田北部，隶属于山东滕州市管辖。
矿井于1995年12月正式投产，井田内可采和局部可采煤层为3下、12下、16、17四层煤，生产能力45万t/a，目前开采3下层煤，12下、16、17均为薄煤层，在村庄下压煤共计253万吨。
1建筑物下开采技术建筑物下开采方法：如条带开采、充填开采和限厚开采等。
条带开采法是指将开采的煤层区域划分为若干条带，间隔采和留，以条带煤柱的形式支撑上覆岩层，避免全部垮落法开采造成的覆岩破坏，控制冒落带、裂隙带的发育高度，达到回收煤炭、控制地表沉陷、保护地表建筑的目的。
2工程概况开采的地面村庄主要是赵庄和孙庄，两村庄下压煤量分别98.18万t和55.86万t，共计154.04万t；约占可采储量的10.3%。
由于下组煤较薄（12下煤平均厚度0.93m，16层煤平均厚度1.03m，17层煤平均厚度0.85m），如果采用村庄搬迁后回采，增加经济投入。
煤层赋存特点如下：12下煤：下距16煤层45.90～63.55m，平均56.66m；煤厚0.2～1.15m，平均0.84m，局部见夹矸，厚0.1～0.2m，夹石为泥岩；顶板为泥岩，底板为泥岩、石灰岩。
属结构简单、局部可采的不稳定煤层。
16煤层：下距17层煤11.05～16.8m，平均13.41m，煤厚0.45～1.35m，平均0.77m；顶板为灰岩，厚度4.4～6.11m，层位稳定，底板泥岩。
属结构简单、大部可采的较稳定煤层。
17煤层：煤厚0.54～1.00m，夹石为泥岩；顶板为灰岩，局部渐变为泥岩，底板一般为泥岩、砂质泥岩。
属结构简单、局部可采的不稳定煤层。
3方案步骤及参数确定目前，下组煤12101工作面已开采，从回采情况来看，12下煤层厚0.35～0.90m，平均厚度0.78m。
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。
条带法在村庄下采煤的应用
柱呈三 向受力状态 ．煤柱 尺寸按三 向受力状态计
算。 根据 英 国威 尔逊对 条 带采 煤法 的研 究成 果 ，若
进行条带设计时 ，涉及到试采 区的地质要 素 、 煤岩的物理力学参数及地表移动与变形参数 ，采用 实测和类 比法加以确定 。 ３ ． 参数的确定及村庄地表移动与变形 ２ 对村庄下煤柱 ９号层进行 回采 。采用倾斜条带
开 采 法 。采 煤 方 法 为 炮 采 ，顶 板 管 理 为全 部 垮 落
安全系数为 １ ，计算煤柱能承受的极限载荷为 ： 长煤柱 ：ｃ ４ｎ （－ ． Ｈ １ ｌ Ｆ ａ４ ｍ ｘ０ ） ＝ ９
矩 形 煤 柱 ：ｃ＝ ｒ ［ｄ ４９ （ ＋ ）ｍ ｌ ｚ４Ｈ ａ 一 ．２ ａ ｄ Ｈｘ ０ ＋
应用 ■ 技
国内外开采实践与有限元计算＿ 明，当 ６ ｌ ＿ 表 ＜
３ （ ：采 深 ） ，地 表 不 出现 波 浪 起 伏 的移 动 变 形 ， 上 述 所 列确 定 宽 度 ａ的公 式 ，是 当采 条 带顶 板 容易 冒落 时适 用 ，这 时所 保 留的条 带煤 柱 可 看成 是
３ ｉ，最 大 倾斜 值为 １ ｒｍ，地 面房 屋 进 行 了 ３ｍｌ ｌ ． ｍｒ １ ｄ 多次 观察 ．采 后对 地 面房 屋 影 响甚 微 ，根 本 不用 维
式 中，Ｃ 为长煤柱能承受 的极限载荷值 ，ｔ 。 ／ ｍ；ｒ 为
上 覆 岩层 容 重 ，ｔ ／ ｍ；Ｈ为 采深 ，ｍ； ａ为保 留煤柱 宽度 ，Ｉ；ｍ 为采 厚 ，ｍ；ｃ 为 矩 形煤 柱 能 承受 的 Ｔ Ｉ
２ Ｓ ａ ｘ ｏ ａｉｎ ｌａ ｄ Ｔ ｃ ｎｃｌＣ Ｈ ｇ ｆＣ ａ， ａｙ ａ ３ ０ １ Ｃ ｉａ ． ｈ ｎ ｉＶ ｃ ｔ ａ ｎ ｅｈ ｉ ｏ ｅ ｅｏ ｏ ｌ Ｔ ｉｕ ｎ ０ ０ ３ ｈｎ ） ｏ ａ
3-4-条带开采
4、条带开采注意的问题
•上行开采顺序有利于保留条带基本不再受 重复采动影响。
•当煤层间距较小时上下煤层或上下分层的 煤柱要对齐。 •保留条带中尽量不开掘巷道或少开掘巷道 •不得随意扩大采出条带宽度和缩小保留条 带宽度。
pm (0 .6 0 4 .3W p 6 /h )n
式中 σp——煤柱实际强度，MPa； σm——立方体煤柱强度，MPa； Wp——条带煤柱宽度，m; n——当Wp/h＞5时，n=1.4; 当Wp/h＜5时，n=1。
• 渐进破坏理论认为：煤体变形破坏是一 个复杂而渐近的过程。
对应煤体变形破坏过程的三个阶段，可将 煤柱变形破坏分成三个区，即松弛区、塑 性区及弹性区。
三、条带开采沉陷预计方法
•概率积分法 •数值模拟法 •实测纠偏法
200
200
500
60
60
500
50
2.5
2200
0 0
-0.02
-0.04
-0.06
300
600
900
a
ab
abc
-0.08
abcd
-0.1 -0.12 -0.14 -0.16
abcde ab+bc-b ab+bc+cd-b-c ab+bc+cd+de-b-c-d 下沉量 /m
轴抗压强度，通过下式来计算立方体煤柱
的原位强度：
m c
D 0.9
式中 σm——立方体煤柱的原位强度，MPa ; σc——实验室试样的平均单轴抗压强度，
村庄压煤条带开采综采工作面参数的确定
确 定 条 带 尺 寸 必 须 遵 守 两 个 基 本 原 则 ： １ 开 采 （）
１２ ２ 条 带 留宽 的确定 因素 ．． 条带 留宽 根 据 临界 范 围内选 定 的采 宽经 计算 得 出， 留设煤 柱 的受力 状 况 是不 同 的 ， 考虑 以下情 而 应
况：
后 条带煤柱应 有足够 的强 度和稳 定性 ， 以承受 上覆 岩 层 的压 力 ， 从而达 到减少地 表移 动与变形 的 目的； ２ （） 条带开采 的每 一采 出宽度 ， 尺 寸应 限制 在不 使地表 其
生产实践 和研 究 证 明 ， 柱 尺 寸取 决 于采深 、 煤 采 厚、 采宽 、 上覆岩层 的容 重、 的抗压 强度 等 因素。采 煤
｝收 稿 日期 ：０ １一 ｌ—ｌ ２１ Ｏ ３
作者简介 ： 刘文 民（９ ６一） 男 ， 学学历 ， １６ ， 大 工程师 ， 毕业 于山东科 技大学 ， 现在 山东新 巨龙能源有 限责任公司工作。
宽则 取 决 于 煤 柱 尺 寸 的大 小 和 上 覆 岩 层 的岩 性 及 力 学
强度。条带法开采 、 冒落法 管理 顶板 与全采 冒落法 管
理顶 板 比较 ， 能 大 幅 度 的 降低 地 表 下 沉 量 和 岩 移 变 它
形值 ， 而有效 地保 护地表建 （ ） 从 构 筑物免遭破坏 。 １２ 条 带开 采采 、 ． 留宽度 的确定
２１年 期 ０１ 第２
东 晨 甜技
ｌ ６ ５
村 庄 压 煤 条 带 开 采 综 采 工 作 面参 数 的确 定
刘 文民 ， 刘善 勇
（ 东新 巨龙能源有 限责任公 司， 山 山东 巨野
摘 要
２４１ ） ７ ９ ８
应用条带法开采时， 应尽 量 提 高 资 源 回 收 率 ， 确保 地 表 移 动变 形 限 制在 不 破 坏 （ 破 蚜 ） 筑 物 的 前 提 下 ， 理 确 定 条 带 开 采 的 采 在 少 ＝建 合
条带式采掘技术在村庄下开采中的应用
图 ｔ ２０ ４ ９采 焦 面 条 带 布 置 示 意 图
由于受 火成 岩 的侵 入 ， 部分 二层 煤 被焦 化 ， 大 形 成 天 然 焦 ， 部 含少 量 底 煤 ， 入 的 火 成 岩 成 为 局 侵 直接 顶 ， 度 为 ３ ９Ｔ 厚 ． Ｉ。 Ｉ
第 ３期
岩 的 移 动 破 坏 ， 制 地 表 沉 陷 ， 到 保 护 地 面 建 控 达
筑 的 日的 。
４ 开 采 工 艺
５ 有 关 措 施
① 为使 条 带 有 效 地 支 撑 顶 板 ， 保 地 面 建 筑 确
物 不 变 形 ， 带 式 开 采 掘 进 时 ， 严 格 按 照 设 计 条 要 的 条带 宽 度 留设 ， 带 的两 帮 要 有 防 ｌ 帮 的支 条 Ｅ折
维普资讯
第 ３期
２ ０ ０ ８年 ９ 月
水 力 采 煤 与 管 道 运 输 Ｈ ＹＤＲＡＵＬｌ Ｃ ＣＯＡＬ Ｍ Ｉ ＮＧ ＆ ＰＩ ＥＬＩ ＮＩ Ｐ ＮＥ ＴＲＡＮＳ （ＲＴＡＴｌ Ｎ Ｐ） ‘ ）
Ｎ Ｏ。３
Ｓｅ ．２００８ ｐ
动 观 测 数 据 可 知 ， 层 煤 开 采 地 表 下 沉 系 数 为 二
０． 最 大 下 沉 量 为 １ ｌＤ（ 采 厚 度 为 ７ ５， ．６ Ｉ 开 ０ － ２ ２ ｍ ） 最 大 变 形 超 过 ２ ０ ｍ， 到 《 程 》 定 ．０ ， ．ｒ ａ 达 规 规
２ ０ 材 料 探 焦巷 不 规 则 ， 度 ２ ０ 条带 长 ４ ３ ｍ， 长 ６ ｍ， ０
第四节 条带式采煤法
三向应力状态的强度要求
•保留条带能够承受的 极限载荷 A．H．Ｗilson两区约 束理论假设 周边是塑性区，中部是 柱核区，受塑性区约束， 柱核区处于三向应力状 x o 态，强度有一定程度提 高
B a
p2-25
4γ H
xo
保留条带能够承受的极限载荷
柱 核 区 的 强 度 ： =0+3tg 0—单向抗压强度 3—煤柱上的侧向压力； σ tg—三向应力系数
H
0.3H
0.3H
0.3H
γ H
abΒιβλιοθήκη a实测：距煤壁0.3H的水平距离处，上覆岩层的 载荷就能完全被采空区冒落的矸石支撑
p2-27
保留条带实际承受的载荷
保留条带仅承受一部分采出条带上方的岩层重 量,其余部分由采出条带采空区的矸石支撑
H
H
0.3H
0.3H
0.3H
a
b
a
b
a
保留条带实际承受的载荷
•b0.6H时
第五节
村庄下采煤
• 村庄下压煤量一般占矿井储量的1030% • 村庄民房建筑质量参差不齐 • 煤矿与房主之间的关系是公私关系 一、不迁村全采，采后维修和补偿 二、不迁村条带开采
不迁村全采，采后维修和补偿
理论基础： 临界安全开采深厚比（采深H与采厚之比） 临界安全开采深度H w0 0 1.52b r M 1.52b costg 103 H
b ? tg 2 H b 0 .3 H 2
b 1b H b P a H H 2 2( ) 实际 2 2 2 0.3H 2
保留条带实际承受的载荷
b 1 b H b P a H H 2 2( ) 实际 2 2 2 0.3H 2 b b 原式 aH bH
大采深厚煤层宽条带村庄下开采研究
大采深厚煤层宽条带村庄下开采研究王业征,马王兵,赵磊,王鹏（中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院采矿硕09，北京 100083）摘要：大采深厚煤层宽条带开采正是利用了下沉盆地的影响范围，在变形迭加不超过要求的条件下尽可能地加大条带开采宽度。
地表控制的关键点不只是开采的影响，更重要的是采场覆岩空间结构的稳定性，即留设煤柱的可靠性及其与上覆厚硬岩层组形成的空间支撑结构的作用效果。
文章简单介绍了大采深厚煤层宽条带开采的原理，并引出大采深厚煤层宽条带开采的另一个目的，就是要通过在大采深厚煤层条件下实行大采宽留宽宽条带开采技术，在控制地表沉陷的同时提高回采效率和回采率。
关键字：大采深厚煤层宽条带开采；留宽；采宽；地表移动1概述我国村庄下压煤量高达50多亿t，并且随着浅部煤炭资源逐渐减少和枯竭，大采深村庄下压煤的开采显得越来越迫切，本文以羊草煤业为例，着重介绍大采深厚煤层村庄下压煤的开采技术。
长春羊草煤业股份有限公司始建于1986年，地面标高+225～+230m，煤层倾角18°～40°之间，煤厚4.5～10m。
现在即将要开采的村柱是二矿-435以下，左翼倾角30°～40°之间，煤厚9～10m；右翼倾角25°～30°之间，煤层分为两层，一层厚5～5.5m，两层总厚10m左右，腰矸4m左右。
现在的开采方法有综放采煤，均为走向长壁后退式开采。
全公司村庄煤柱2815.66万t，大部分为333量。
目前涉及到的是二矿右翼，大羊草村226户，有68户在开采范围之内，是二矿最深部，距地表垂距900m。
由于限厚开采损失太大，因此考虑一次采全厚，但是由于一次采全厚开采要搬迁村庄，所涉及的问题较多，所以提出宽条带开采，并分析宽条带开采引起的地表沉陷对建筑物的影响，这就是本文所提到的大采深厚煤层宽条带开采技术。
2 大采深厚煤层宽条带开采的原理及参数优化2.1大采深厚煤层宽条带开采的原理大采深厚煤层宽条带开采适用于采深较大，煤层较厚的情况下，由于随采深的加大，地表变形影响会越来越小，所以可以适当增大开采条带宽度，这种开采方法虽然在开采后地表未形成均一盆地，但地表的迭加变形可以通过控制，使得最大变形影响不会增加，只是让最终下沉盆地留有一定的变形值。
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（ 2012 － 11）
·85·
村庄下压煤条带开采技术
冯锐敏1 ，李鑫磊2 ，符 辉1
( 1． 中国矿业大学( 北京) 资源与安全工程学院，北京 100083; 2． 河南煤业化工集团有限责任公司 赵固二矿， 河南 新乡 453633)
摘 要： 以小屯矿村庄下压煤的实际条件为基础，根据条带式开采现有的相关理论，运用现场数
据和经验公式预算的方法，确定采留宽度的安全范围，设计出不同煤柱采留宽度的开采方案; 进
而通过有限差分数值模拟分析，对各开采方案的煤柱稳定性进行数值计算，为最优方案的合理选
取提供依据; 并在此基础上，进行地表移动与变形的仿真预测，揭示条带开采的地表移动变形规
律，指导小屯矿生产实践。
关键词： 条带开采; 村庄下采煤; 采留比; 数值模拟
·86·
（ 第 43 卷第 11 期）
技术·创新
2． 1 采宽 b 的计算 国内多年的实践经验和诸多学者理论模拟分
析，采宽超过埋深三分之一时，地表会出现波浪形下 沉盆地，严重破坏地表建筑物和土地。为了避免波 浪形地表破坏，在进行条带开采时，采宽 b 应在（ 1 / 10 ～ 1 /4） H 之间取值，且为使地表建（ 构） 筑物的保 护效果好，损坏轻，取其低限为好； 结合小屯矿的实 际情况，借鉴周围矿井的条带开采经验，选取条带开 采的采宽为 55 ～ 65 m，设计中取值为 60 m。 2． 2 留设煤柱宽度 a 的计算
表 1 村庄下压煤储量表
煤层 2#煤
平面积/（ °）
14
斜面积 / m2
734 025
煤厚 密度 /（ t· 煤量
/m
m －3）
/万 t
4． 9 1． 35 485． 5
2 条带开采方案设计
条带开采方法就是合理地确定条带工作面的开 采宽度和条带煤柱的留设宽度，以控制或减少地表 变形，达到地表保护的目的。小屯矿借鉴附近矿井 村庄下开采经验，结合本矿井已开采损坏程度和村 庄建筑物抗变形能力，提出了本区村庄压煤开采，地 表建筑大部分控制在 Ⅰ 级 损 坏、少 量 Ⅱ 级 损 坏 的 开 采设计要求。
1 矿井概况
小屯矿村庄下压煤开采煤层为 2# 煤，厚度 4． 5 ～ 5． 5 m，平均 4． 9 m（ 2#煤储量表见表 1） ； 地表标高 平均 + 175 m，煤层标高为 － 260 ～ － 540 m，平均 － 450 m，平均采深 577 m； 煤层直接顶为厚 8． 9 m 砂
质页岩，老顶为厚 2． 5 m 细砂岩，直接底为厚 12． 3 m 砂质泥岩。经证实，本区断层较多，特别是小断层 形成断层带。
2． Zhaogu No． 2 Coal Mine，Henan Coal Chemical Industry Group Co． ，Ltd． ，Xinxiang 453633，China) Abstract: Based on the geological mining conditions under villages in Xiaotun coal mine，and according to the existing theories of the strip mining，the safety ranges of mining and retained widths could be confirmed and the mining schemes for different widths of coal pillar could be designed by using the methods of analyzing the field measurement date and calculating by empirical formula． Then the coal pillar stability of each mining scheme was calculated through numerical analysis of finite differetial method，which provided the basis for appropriately selecting the optimum scheme． On this basis，through simulation prediction of the surface movement and deformation，the surface movement and deformation laws of strip － partial mining were revealed to guide production of Xiaotun coam mine． Key words: strip mining; mining under villages; mining ratio; numerical simulation
中图分类号： TD823． 6
文献标志码： B
文章编号： 1003 － 496X( 2012) 11 － 0085 － 03
Strip Mining Technology Under Villiages
FENG Rui － min1 ，LI Xin － lei2 ，FU Hui1 ( 1． School of Resources and Safety Engineering，China University of Mining ＆ Technology( Beijing) ，Beijing 100083，China;
条带开采是能有效地控制覆岩移动和地表沉 陷，保护地表设施和生态环境，是减少采动破坏影响 的重要方法； 合理条带煤柱宽度的留设及采宽的设 计，不仅能提高煤炭资源的采出率，更能有效地保护 地面设施。条带法开采在我国东部地区煤矿生产中 被广泛应用。近些年来，条带法开采已经成为我国 村庄下、城镇建（ 构） 筑物下、不宜搬迁建筑物下及 生态保护区下等压煤开采的有效技术措施［1 － 3］。因 此，利用条带 法 开 采 解 放“三 下 ”压 煤，充 分 合 理 地 开发煤炭资源，提高煤炭资源采出率，保护地表设施 及开采区域生态环境具有重要意义。