“三下一上”采煤理论技术

“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％。

前苏联目前在建筑物下采煤的产量每年达5000万t以上，取得了丰富经验、编制了30多个煤矿和金属矿保护建筑物免受采矿有害影响的保护规程及指南。

英国在建筑物下开采只对井筒和绞车房留保安煤柱，其它一律不留保安煤柱进行开采。

德国对城市和建筑物下采煤研究最早，从1902年就开始用水沙充填法回采重要建筑物下的保安煤柱。例如埃森采了九个煤层总厚达10.2m。

法国和保加利亚分别用水沙充填和风力充填在建筑物下进行开采。

日本用房柱式进行建筑物下及大型公路桥厂的开采。

我国建筑物压煤的问题比较普通。如山东的肥城、河北的唐山、河南的密县、安徽的随溪、东北的本溪、徐州的贾汪，湖南的韶山等都压着大量的煤炭资源c目前全田已有近百个矿井，数百个工作面进行了建筑物下的开采。鹤壁、本溪、抚顺、枣庄、东庞、冷水江、利民、里兰、东罗、红茂等局矿部在各种建筑物下进行了成功的开采。如抚顺胜利矿用充填条带法在石油一厂下开采厂厚达16．6m的煤层，东北欧河矿用陷落条带法在城镇下开采，资江在一俱乐部下开采、利民矿在村庄下、里兰在合山市下开采等。

1．2 铁路下采煤

铁路下开采系指铁路干线与支线下所压煤层的开采，矿区专用线下开采已不存在问题，故不包括在内。过去对铁路的保护也是采用留设矿柱的方法，目前对铁路矿柱的开采已取得了足够的经验。如波兰在卡托维茨通往沃波雷省的干线和具托姆车站下进行了开采、采厚达20m，车站普遍下沉了3m，最多达3.7m；前苏联的顿巴斯煤团内就有5条铁路，压煤达368亿t，从l 961—1964年间已采铁路煤柱1320万t；德国的鲁尔煤田有一半以上的铁路线受开采影响，鲁尔煤田在铁路下开采已有几十年的历史；印度苏丹迪矿用水砂充填方法于1971一l 975午12月首次升采ADR—AGOMOH铁路干线煤柱，煤厚为7.5m；日本于1966—1967年在北海道地区清水泽煤矿的铁路干线和铁路桥下采煤，煤厚2.4m、采后地表最大下沉速度达8mm／月．用限速方法获得成功。

我国矿区专用线下开采，在技术上已完全过关，所以铁路下开采不包括专用线下开采；支线下开采效果良好，如焦李、三万、薛枣、娄邓等；干线下开

采的不多。在鸡西麻山、滴道两矿的林口——密山干线下开采获得成功、本溪局在沈阳——丹东的干线下试采。还有枣庄局在邹坞车站下，阜新局在露天剥离站下。开滦及平顶山、涟邵在铁路桥下，南桐局在二万线的板塘隧道下开采都取得成功。

1．3 水体下采煤

水体下开采包括地面水体下和地下水体下的开采。地面水体包括江河湖海、水库池塘、沼泽洪区、灌区水田、山沟小溪以及地表沉降区积水等。地下水体包括表土层的砂层水、顶板灰岩中的岩溶水、砂岩含水层及老窟水等。

水体下开采的实质是如何确定防水和防砂矿柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全开采深度。

水体下开采主要是防止覆水和泥砂溃人井下，有时还要保护地面水体，如水库、堤坝等。水体下开采通常用疏干、排放、隔离等措施，使资源尽量采出，还要减少排水费用。

前苏联已在一些较大河流下来出了干百万吨的煤炭；日本、英国、加拿大和智利等国家海下开采经验丰富。

我国在淮河下、微山湖下、资江河漫滩下来煤也取得了不少的经验。

1．4 承压水体上采煤

承压水体上开采指可采矿层以下的承压水体上的矿层开采，即受基盘岩溶水威胁矿层的安全开采。

我国华北太行山以东石炭二迭系地层的基盘，就是含有丰富岩溶水的奥陶系石灰岩。如山东的淄博、肥城、河北的井烃、湖南的恩口、斗笠山、广西合山等矿都存在受基盘岩溶水威胁的煤层开发问题。底板突水是承压水体上矿层升采的主要威胁。如何解决底板突水与井下开采的安全问题是承压水体上开采的主要任务。我国在井陉、峰峰、王凤等局矿成功地进行了承压水体上的开采；匈牙利受底板承压水的威胁也很严重．因此积累的经验较多。

2．“三下一上”采煤的特点

2．1 与一般开采方法的区别

2．1．1.具有特殊的技术要求

“三下一上”开采即要采出资源，又要保护地面建筑物和构筑物(如水坝、铁路等)，同时还要防止上覆水体和下伏水体溃入，保证生产安全，出而在技