”三下“采煤技术及发展

“三下”采煤技术及其发展

煤炭科学研究总院北京开采研究所康永华

建筑物、铁路、近水体条件下压煤开采问题普遍存在于矿区内，其开采技术亦渐趋成熟。而且随着煤炭科学技术水平的不断进步以及煤矿开采技术水平和地质采矿条件的不断变化，“三下”采煤技术也在不断发展提高。

１“三下”压煤的处理原则与途径

１．１“三下”压煤的处理原则

处理“三下”压煤的总原则是“采、迁、留”统筹考虑。采是指开采煤柱：迁是指搬迁建筑物、铁路，或处理水体，如疏、堵、排等：留是指留设煤柱不采。其中采是根本目的，首先应立足于采，只有尽量用开采煤柱的办法才能达到提高矿井资源回收率及实现合理开采的目的。迁只是一种手段，在当前技术上不可能或经济上不合理的情况下，能够采取迁移办法处理的，可以采取迁移办法处理，同样可达到提高矿井资源回收率及实现合理开采的目的。当既不能采又不能迁时，应保留煤柱不采，以达到确保矿井安全及建筑物、铁路、水体安全的目的。

１．２“三下”压煤的处理途径

１．２．１建筑物、铁路压煤的处理途径

１．２．１．１在建筑物、铁路下采煤

一般可分为以下几种情况：即不采取任何措施，或只采取简单的开采措旆进行开采：采用一定的开采与加固保护措施进行试采；采前不采取任何措施，采后维修；采后建筑物破坏严重，但可以就地重建。

１．２．１．２搬迁建筑物、铁路后采煤ｆ注意避免二次搬迁）

一般可有以下几种做法：即迁到无煤区或煤层露头以外；迁到薄煤区：迁到大断裂带上；迁到深部采区上：迁到已采区上。

１．２．１＿３保留煤柱不采

一般可分为两种情况：一是完全保护，不允许发生任何移动与变形：二是在允许变形范围内的保护。如全部按Ｉ级变形保护；煤柱边缘部分按Ｉ级变形保护以及对于立井井简浅部按Ｉ级或ＩＩ级变形保护；深部完全保护。

１．２．２水体压煤的处理途径

１．２．２．１近水体采煤

主要有顶水（或带压）开采；疏于或疏降（或降压）开采：顶疏结合开采；处理补给水源后开采等。

１．２．２．２迁移水体后采煤・

迁移水体需要一定的条件。只是在某些情况下，迁移水体才是在技术上可能、经济上合理的。例如水库可以废弃等

１．２．２．３保留煤柱不采

一般在没有隔水层，且水体又不可能疏干、疏降或不能迁移的条件下保留煤柱不采。

２“三下”采煤技术的主要内容

２．１建筑物、铁路下采煤技术的主要内容

２．１．１建筑物、铁路下采煤综合开采技术

主要有全柱开采：等厚开采；同时丌采；择优丌采；协调开采；连续开采；平行长轴开采：对称背向开采等。

２．１Ｉ’矿区采动减沉技术

主要有充填开采，如全部充填开采ｆ传统的水砂充填ｎ＝０．１￣ｏ．３：传统的风力充填ｑ：ｏ．３如．∞及部分充填开采（采空区高浓浆充填；电厂粉煤灰充填采空区等）；部分开采，如条带开采（传统冒落条采ｎ＝Ｏ．０６－－－０．１６；充填条采ｎ＝０．０１－－．０．０５）及房柱式开采等；以及减少或控制地表下沉的离层带注浆技术等。．

２．１．３采空区地面建筑物抗变形设计与加固维修及整体搬移技术

主要有高潜水位抗变形结构房屋设计与建造技术：农村抗变形结构房屋的设计与施工技术；就地重建抗变形结构房屋及分区治理技术；抗变形；可搬迁新型盒子结构房屋设计与建造技术；采空区建筑物倾斜调平技术；现有房屋的抬升及整体平移技术；房屋、桥梁、高架线、烟囱等建筑物的加固和维护：受采动影响区建筑物地基评价及处理技术：建筑物损害等级的鉴定与评价等。

２．１．４岩层与地表移动变形预测技术

主要有地层内部沉降与变形探测；建（构）筑物观测站设计、实测及观测成果的分析；岩层与地表移动观测站设计、实测及观测成果分析；开采引起的岩层与地表移动变形的预计和参数分析：岩层与地表采动附加应力与移动变形的力学计算；岩层移动的相似材料模型实验及计算机模拟分析；地表移动计算程序可视化技术等。

２．１，５铁路观测及维修技术’

主要有铁路下采煤方案的编制；铁路移动观测站的设计、观测及资料处理与分析；地表下沉区内铁路路基、道床的培填以及横跨铁路的线路的加高与处理等；地表下沉变形后铁路的整修等。

２．２近水体条件下采煤技术的主要内容

２．２．１水体下采煤综合开采技术

主要有分层间歇开采；长走向小阶段间歇开采；正常等速开采：试探开采；分区开采等。

２．２．２水体下采煤预测分析技术

主要有水体类型划分与富水性评价；地层结构分析；覆岩破坏探测及预计；室内相似材料模拟实验与计算机模拟分析；安全开采深度设计；水体下采煤可行性、安全性及经济效果评价等。

２．２３承压水体上采煤综合开采技术

主要有充填开采：条带开采：短壁式开采：房柱式开采；分区隔离开采；协调开采等。

２．２．４承压水体上采煤预测分析技术

主要有底板突水机理分析；不同开采条件下底板采动裂隙带深度的预计：底板

在水压及矿压作用下的物理模型模拟、数值模拟及现场综合观测；工作面底板突水预测及合理疏水降压设计；承压水上长壁工作面合理开采尺寸的确定：承压水上采煤方法优选及开采参数确定：承压水上条带开采煤柱强度计算及煤柱尺寸、开采宽度的设计；承压水上采煤安全技术措施的制定等。

２．２．５防治水技术

主要有地下水动态监测：矿井、采区、工作面涌水量预计；井下探放水技术；

地下水疏干或疏降技术：注浆堵水技术；底板注浆加固技术；底板含水层位置及小构造的物探探测；防治水安全技术措施的制定等。

２．３井筒煤柱开采技术的主要内容

主要有井筒煤柱开采方案的合理选择：井简在开采过程中的受力和变形分析；

井柱开采引起的地表及岩层内部移动与变形计算：生产期间井简损坏的防治技术等。

３“三下”采煤技术的主要手段

３．１现场测试技术手段

主要有以下几方面：

１）地层内部沉降与变形探测系统

使用仪器为ＤＩＧＩＴＩＬＴＲＰＰ倾斜仪、ＳＯＮＤＥＸ沉降系统，可测量地层内部的横向、垂向位移及变形等。在抚顺露天开采损害治理和兖州、淮北井筒损坏防治等项目中应用。

２）地表移动测量

使用仪器主要有经纬仪、水准仪、激光测距仪等。

３）建筑物受力状态与变形以及煤柱稳定性观测

使用仪器主要包括精密测尺、ＺＰＹ系列钢弦频率仪、ＴＸＧ—ＩＩ型系列弦式传感器、ＨＣ液压测力计、油枕应力计、钻孔油压枕及其附属设备等。

４）采动区建筑物倾斜调平系统

使用液压控制顶升调平系统。可用于沉陷区乃至城市建筑物沉降与倾斜变形的治理，如抬升、调平甚至整体平行移动等。

５）覆岩破坏探测

主要有钻探、钻孔物探、地面物探等手段。

６１她质透射雷达探测，

使用仪器主要为ＥＫＫＯ型探地雷达系统。应用领域主要包括：煤层采空区探测与评价、浅层工程地质调查和地基评价、浅部埋藏物探测（各种管道，电缆以及未知不良异常体）、环境污染范围圈定与监测、地下潜水位测定、考古调查、采煤工作面不良地质异常体（陷落柱，断层，突水涌道，火成岩侵入体等）探测、掘进迎头超前探测、覆岩破坏“两带”高度探测等。该仪器在总理基金项目“三峡链子崖～治理工程”、老采空区探测、地裂缝探测、覆岩破坏范围探测、环境污染范围测定、地下管线测定以及采动损害鉴定等方面应用效果较好。

７）高分辩率数字地震探测．

使用仪器主要为Ｒ，。数字地震仪。主要用于采区补充勘探、煤炭资源详查与精查、采空区探测与评价、地质构造填图、不良地质异常体的探测、浅层工程地质调查和地基评价、覆岩破坏范围测试与评价等。该仪器在采区地震开发勘探中应用

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