減少地表下沉和變形的采煤方法探討

王立明 岳龍?zhí)?/p>

(山東華源礦業(yè)集團有限公司,山東泰安 271200)

減少地表下沉和變形的采煤方法探討

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(山東華源礦業(yè)集團有限公司,山東泰安 271200)

在我國,隨著煤炭能源被過度的開發(fā)和挖掘,地表下沉甚至變形已經成為我國眾多煤礦企業(yè)無法回避的問題,選擇不同的采煤方法會引起不同程度的地表下沉,而且地表下沉和變形與煤礦所處的地理位置也有關系。本文對不同地質條件下的煤礦地表下沉和變形的不同要求做了相應的對比,有針對性的提出了多種減小地表下沉和變形的采煤方法,并且對我國目前多數煤礦企業(yè)采用減少地表沉陷的采煤方法的優(yōu)缺點做了闡述,希望對我國煤炭能源的開采起到一些參考價值。

地表下沉 地表變形 煤礦開采

21世紀以來，隨著全球經濟的高速發(fā)展，世界各國對煤炭能源的需求急劇增加，我國煤礦企業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，面臨的地表下沉和變形的問題越來越嚴峻，因此如何減小和避免由于煤層開采引發(fā)的地表下沉及變形已經成為眾多煤礦企業(yè)迫切需要解決的問題，也可以把它稱之為現代煤礦企業(yè)追求的目標[1]。從開采技術上尋求改變或者對采空的區(qū)域加以填充都可以相應的減少地表下沉和變形的程度，但是這樣的方案是否符合企業(yè)的經濟追求依然有待考證。本文針對不同地質條件且有著不同地表沉陷要求的煤礦所使用的各種采煤方法做了對比，對不同方法的適用條件做了說明，希望對我國煤礦企業(yè)在減小地表沉陷方面有所幫助。

1 減小地表下沉和地表變形的采煤方法

目前在我國并不是所有的煤礦企業(yè)都需要嚴格控制地表下沉和變形，需要控制的依據主要是根據煤礦所處的地理位置，如果是靠近居民區(qū)、大型水庫、河道以及鐵路沿線那就需要對地表出下沉和變形做出嚴格的要求和精準控制[2]，下面對減少地表下沉和變形的采煤方法做一些介紹。

1.1 房柱式采煤方法

房柱式采煤方法能夠有效的防止因煤炭開采引起的地表下沉，而且經濟適用性較好，在我國煤礦企業(yè)中應用廣泛，其優(yōu)點是：

第一、房柱式采煤法引起的地表移動和變形數值大約只占到長壁工作面的四分之一，地表移動持續(xù)的時間也相對減短了一半以上。

第二、房柱式采煤法對礦井的投資很少，并且能夠較快的投入生產，單位煤量的生產成本也很低。

但是這種方法與傳統(tǒng)的采煤方法相比存在了一些缺點：開采的回收率較低，這也影響了礦井的使用壽命，在很大程度上造成了資源浪費，因此在選用這一種采煤方法時企業(yè)要考慮到煤炭的低回收率所造成的經濟損失和減小的地表下沉所帶了的經濟收益，在對兩者研究分析之后再確定是否合適選用[3]。

1.2 條帶采煤法

條帶采煤法與房柱式采煤法有些類似，這兩種方法都能夠有效的減小地表的下沉和變形，條帶采煤法對減小地表下沉量效果十分明顯可達百分之九十左右，但是它的采煤出產率只有百分之五十左右，對煤炭企業(yè)的經濟效益影響較大，因此這種開采方法主要應用在地表有建筑時對地下煤炭資源進行局部開采。

1.3 采空區(qū)使用充填法處理

對地下煤礦采空區(qū)使用充填的方法處理可以有效的減小地表的下沉，充填的方法可分為風力充填或者水砂充填，減小地表下沉和變形的最好辦法就是水砂充填，如果對采空區(qū)域填充的水砂很密實且均勻，這樣地表的下沉最大值只有百分之八左右，而且水砂填充能夠避免礦井中的自燃和煤塵長期積累引發(fā)的爆炸。

但是選擇水砂充填法要在煤礦中增加專門的充填設備和充足的材料，這從另一方增加了煤礦企業(yè)的生產成本，有研究報告指出這種填充法的單位煤量開采成本比傳統(tǒng)的垮落法管理頂板要高出百分之二十左右，基于經濟效益的考慮我國的煤礦企業(yè)已經不再采用這種方法。而風力充填法對煤井的回采工作面的環(huán)境產生影響，因此筆者建議在實踐中需找合適的凝膠質充填材料，并且要確?；靥畹墓ぷ髅媾c回采的工作面彼此分開，這樣的填充法既不影響煤礦

的回采工作也能夠有效的控制地表的下沉和變形。

1.4 離層中高壓注漿處理采空區(qū)

在井下煤層開采之后由于上層的沉降速度不同，在巖石層之間就會出現裂縫，針對這種情況可以對上層巖石的離層帶內打孔并注入泥漿，這樣能夠在一定程度上減緩地表的下沉速度，這種方法的優(yōu)點就是充填的材料可以使用火力電廠的粉煤灰，不但可以實現廢物利用，而且也減少了粉煤灰的排放，保護了自然環(huán)境。

雖然這一技術在我國實驗獲得了成功，但是從目前我國部分煤礦對該技術的使用情況來看，這種技術還需要進一步的研究和改進。

2 減小地表變形的采煤技術

2.1 限制采煤厚度的采煤技術

研究表明地表的下沉程度與一次性采煤的厚度成正比關系，因此較少一次采煤的厚度對緩解地表下沉沒有明顯的效果，但是可以有效的防止地表的變形。限厚采煤技術主要應用在對厚煤層的開采中，根據地質情況允許的變形數值實施一次開采，這樣不但可以將煤炭資源采出也減小了地表的變形。

2.2 分層間歇的采煤技術

當地下的厚煤層呈現傾斜分層或者水平分層時，使用間歇采煤技術能夠將煤層之間的開采時間加長，這樣上層的巖石破壞程度較小，減小地表的變形進而有效的減輕了對地表建筑或者水庫的影響。

2.3 布置較長的采煤工作面

利用地表下沉形成盆地中間的平地變形特點，使建筑位于才開后移動盆地的平整部分，這樣建筑物在承受動態(tài)變形之后只承受較小的靜態(tài)變形，如果一個工作面無法達到這樣效果可以使用長工作與階段工作面聯合的方法向一個方向不斷的推進。

2.4 協(xié)調采煤技術

對上下煤層同時開采時要將煤層的工作面按照一定的距離錯開，這樣后開采的煤層產生的地表變形就會出現在先開采的變形區(qū)內，由于受到煤層開采巷道布置系統(tǒng)的限制，能夠使地表形成的拉伸變形與壓縮變形相互抵消，這樣就有效的減少了地表的變形程度。

3 結語

綜上所述，由于我國各個煤礦的實際情況各不相同，因此要根據自己開采的地質條件和煤礦企業(yè)的經濟條件，結合減少地表下沉和變形開采方法的特點，選擇經濟適用的方法，有效的減小地表下沉和變形帶來的人力和物力等方面的損失。

[1]易四海.特厚急傾斜煤層水平分層開采地表陷沉規(guī)律研究[J].中國礦業(yè)大學,2009,(04)：42-45.

[2]張元振.策底鎮(zhèn)建筑物下安全開采研究[J].西安科技大學,2013,(06)：31-34.

[3]黃艷利.固體密實充填采煤的礦壓控制理論與應用研究[J].中國礦業(yè)大學,2012,(10)：18-21.