“三下”采煤技術(shù)探析

楊炳瑞

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

“三下”采煤技術(shù)探析

楊炳瑞

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

在建筑物下、鐵路下、水體下采煤務(wù)必具有相應(yīng)的條件，并且應(yīng)當(dāng)實(shí)施不一樣的技術(shù)，以及確保建筑物、鐵路和水體的安全。為此，本文了論述了“三下”采煤技術(shù)，對(duì)今后煤礦企業(yè)開展“三下”采煤工作具有一定的借鑒意義。

采煤技術(shù) 建筑物 鐵路 水體

目前，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有大中型礦井“三下”壓煤量達(dá)到140萬億噸以上，其中建筑物下壓煤占整個(gè)“三下”壓煤量的60%以上，水體下(包括承壓廢巖水上)壓煤占28%左右，鐵路下壓煤占12%左右，然而，到目前為止，我國(guó)僅有“三下”采出的煤炭約有10億噸，只占整個(gè)“三下”壓煤量的7%左右。隨著一些大中型煤礦開采時(shí)間的增長(zhǎng)及其地表鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和農(nóng)村住宅的建設(shè)和擴(kuò)展，目前，已有很大一部分礦井已無較為正規(guī)完整的采區(qū)可供開采，造成很多礦井有儲(chǔ)量而無法大規(guī)模開采的局面。而有些礦井強(qiáng)行開采(不管對(duì)地表的影響)，有些礦井因采掘接替協(xié)調(diào)順序不對(duì)進(jìn)行開采，引起對(duì)地表設(shè)施的大量或不該有的損壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和緊張的工農(nóng)關(guān)系，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。從目前調(diào)查看，很多礦井都面臨著“三下”壓煤?jiǎn)栴}，這些“三下”壓煤量目前占礦井儲(chǔ)量的10-15%，個(gè)別礦井甚至更多。因此，如何逐步開采“三下”壓煤，或如何規(guī)劃礦井的采掘接替順序，把對(duì)地表的影響控制在最低限度；或者如何搭配開采“三下”壓煤，有計(jì)劃地控制逐年的采動(dòng)損害賠償；或者以經(jīng)濟(jì)效益為第一要素采用一些特殊的開采方法，在不影響地表建(構(gòu))筑物的前提下部分開采出一些“三下”壓煤量。這些都是目前煤炭企業(yè)已經(jīng)面臨而且必須研究解決的問題。本文重點(diǎn)論述“三下”采煤技術(shù)。

1 建筑物下的采煤技術(shù)

第一，在采掘非常關(guān)鍵的建筑物下面的時(shí)候，能夠?qū)嵤┓謱硬筛呋蛳拗泼簩拥牟呗?，要么是使得分層層?shù)或采掘煤層減少。在回采位置盡量地確?；夭傻母蓛?，在一定要?dú)埩裘褐臅r(shí)候，需要盡量地確保煤柱寬度在0．25r以下。

第二，在高敏感建筑物下采掘的時(shí)候，能夠?qū)嵤l帶采掘，要么是通過充填矸石和水砂等技術(shù)對(duì)頂板進(jìn)行管理。需要堅(jiān)持的原則是：在采掘厚煤層分層或近距離煤層的時(shí)候，以及在通過充填方式對(duì)頂板進(jìn)行管理的時(shí)候，需要遵循上行采掘的順序；在對(duì)厚煤層分層或近距離煤層群進(jìn)行采掘的時(shí)候，需要上下對(duì)齊每一層的保留條帶煤柱，盡量地避免在條帶煤柱當(dāng)中穿巷，針對(duì)不容易冒落的直接頂板需要進(jìn)行強(qiáng)制性地放頂，確保條帶煤柱位置的狀態(tài)是三向應(yīng)力的；采出條帶寬度需要確保地表不會(huì)發(fā)生波浪形的下沉盆地；所有的帶煤柱需要具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，能夠?qū)ο赂矌r層足以支撐。

第三，在關(guān)鍵建筑物與密集型建筑群下采煤，且較難在采煤之前加固建筑物的情況下，能夠?qū)嵤┒鄠€(gè)工種面或長(zhǎng)工作面共同采掘的全柱式采掘技術(shù)，要么是對(duì)采掘邊界和工作位置進(jìn)行科學(xué)地安排，使得建筑物處在沉盆地的中央位置，從而使得采掘邊界處的地表變形減少。

2 鐵路下的采煤技術(shù)

第一，地表變形疊加的減少與消除。通過協(xié)同采掘、順序采掘，以及無煤柱完全采掘，能夠使得地表變形疊加減少與消除，進(jìn)而使得地表變形對(duì)鐵路的影響減少。

第二，減少地表的下沉。實(shí)施全部充填技術(shù)是為了使得地表下沉減少，這是非常有效的，再者通過條帶與柱式的采掘，如果借助長(zhǎng)壁采煤技術(shù)，應(yīng)當(dāng)具備充足的采厚與采深比。

第三，工作面的科學(xué)安排。需要在鐵路的正下方安排工作面，且盡可能地使鐵路縱向方向和工作推進(jìn)方向是一致的，以使鐵路位于移動(dòng)盆地的主要斷面上，防止線路的橫向變形。

第四，避免地表下沉的突然性。鐵路下面存在淺部煤層或處在煤層露頭的位置，對(duì)它的積水、填實(shí)等狀況進(jìn)行檢查；煤層上部存在石灰?guī)r層、老空區(qū)的時(shí)候，需要借助注漿法和充填等對(duì)空間進(jìn)行填實(shí)以及排水，進(jìn)而避免采掘?qū)Φ乇淼南鲁廉a(chǎn)生影響。對(duì)急斜煤層采掘的時(shí)候，將充足的煤柱留設(shè)在露頭位置，避免抽冒上部的煤柱。對(duì)厚煤層采掘的時(shí)候，需要進(jìn)行分層地采掘，且將第一、二分層的厚度減少一些。在堅(jiān)硬的頂板處，實(shí)施人工強(qiáng)制放頂技術(shù)，進(jìn)而避免面積較大的冒頂出現(xiàn)。

3 水體下的采煤技術(shù)

第一，在基巖含水層或采空區(qū)積水采煤的時(shí)候，要么是會(huì)碰到充水?dāng)鄬悠扑閹У臅r(shí)候，需要借助鉆孔、巷道或孔和巷道相統(tǒng)一的技術(shù)，首先是探放、疏降水，然后再進(jìn)行采掘。

第二，需要重視監(jiān)測(cè)采空區(qū)與水威脅工作面的水情，以及及時(shí)地分析與觀測(cè)水位、水質(zhì)、水量的動(dòng)態(tài)情況；預(yù)計(jì)地表水以及采空區(qū)的積水區(qū)范圍、采空區(qū)附近井巷會(huì)發(fā)生的突水通道，實(shí)施一定的策略，合理地選用避災(zāi)線路。

第三，在強(qiáng)含水層、石灰?guī)r巖溶水土、地表面水體采掘的時(shí)候，需要將穩(wěn)定的防水閘門設(shè)置在采取間，以及對(duì)排水的容量與能力進(jìn)行加大。

第四，在采掘傾角是55度——90度煤層的時(shí)候，需要實(shí)施分階段間歇性的回采技術(shù)，并且使得回采面的走向長(zhǎng)度增大。通常第一、二小階段垂高需要在20m以下。在回采的時(shí)候，不允許超限。

第五，在采掘傾角小于55度時(shí)且僅僅留設(shè)防塌煤巖柱或防砂安全煤巖柱的厚煤層，需要實(shí)施的采煤技術(shù)是傾斜分層長(zhǎng)壁式，且盡量地使得第一、二分層的采高減少，以及使得分層間采掘的間歇時(shí)間增加。

4 結(jié)語

總之，“三下”采煤技術(shù)是一項(xiàng)集多領(lǐng)域、多專業(yè)為一體的綜合性工程技術(shù)，雖然已經(jīng)取得了大量理論和技術(shù)成果，成功地采出了不少滯留的煤炭資源，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是由于地下條件的復(fù)雜性和多變性，很多方面尚待進(jìn)一步探索，如覆巖移動(dòng)與破壞的控制技術(shù)、覆巖動(dòng)態(tài)破壞規(guī)律的理論研究，防治水技術(shù)的發(fā)展與完善，回采工作面涌水量的預(yù)計(jì)、探測(cè)水平的提高，新工藝條件下的“三下”采煤技術(shù)的探索等。因此，需要多學(xué)科、多專業(yè)、多方面的共同努力，才能進(jìn)一步帶動(dòng)該領(lǐng)域的快速發(fā)展，從而適應(yīng)煤炭行業(yè)對(duì)“三下”開采的迫切需求。所以說在建筑物下、鐵路下，以及水體下的采煤，都需要在事前、事中和事后實(shí)施合理的技術(shù)策略，以確保煤礦的安全性和采煤的有序性。

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楊炳瑞(1978-),男,漢族,山西晉城人,現(xiàn)在山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司從事采礦技術(shù)與管理工作,采煤助理工程師。