在承压水体上安全采煤问题

三下一上”开采设计的原则
“三下一上”开采设计原则是指在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上进行采煤，同时不破坏原有地貌。

具体原则如下：
1. 建筑物下开采：需要保证建筑物不受到开采影响而破坏，同时要尽量多采出煤炭。

对于不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压煤层，应进行开采，并做到井筒矿柱的回收，既开采出煤炭，又保护好地面建筑物。

2. 铁路下开采：需要保证铁路干线与支线下所压煤层的开采，同时采取留下矿柱的策略来保护铁路。

3. 水体下开采：包括地面水体下和地下水体下的开采。

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。

在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除要防止矿井发生突水事故外，还要保证它们不受到开采的影响而破坏。

4. 承压水体上开采：指可采煤层以下的承压水体上的煤层开采。

此外，三下一上”采煤技术需要充分考虑安全性和经济性，以及环境保护和资源回收率等因素。

在实际应用中，应根据具体情况选择合适的开采技术和方法，并进行详细的地质勘查和工程设计。

“上三带”理论对于地面水体、松散层底部和基岩中的强、中含水层水体、要求保护的水源等水体，不容许导水断裂带波及；对于松散层底部的弱含水层水体，允许导水断裂带波及；对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的含水层，允许导水断裂带进入，同时允许垮落带波及。

1、三带的形成213p1-2（1）垮落带不规则垮落带，呈杂乱堆积；规则垮落带，岩块堆积排列较整齐，似层状断块碎胀性：1.3~1.5，体积增大；碎胀系数的选取导水：水、水砂和泥浆容易通过 高度 :覆岩为极坚硬岩层公式 （2）断裂带，曾称做裂隙带 裂隙带（左右断裂，上下离层）弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，离层一般导水，又称导水断裂带。

（一般将垮落带、裂隙带称为导水裂隙带）厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小。

（3）弯曲带断裂带之上至地表，又称弯曲下沉带或整体移动带，保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。

隔水，岩性较软时，隔水性能更好。

采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约3~5m，一定深度后闭合消失。

浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带2、垮落带与断裂带的高度垮落带与断裂带的高度所谓覆岩破坏规律，在研究水体下采煤问题时主要就是指导水裂缝带的分布形态和最大高度。

影响覆岩破坏规律的因素有许多，其中有些因素的影响可以定量地描述，有些只能定性地加以说明。

（1）主要影响因素覆岩力学性质和结构特征顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18~28倍采高顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的9~12倍。

覆岩破坏高度与覆岩力学性质密切相关。

但是，要想全面考虑变形特性和强度特性等力学性质对覆岩破坏的影响是极为复杂和困难的。

因此只能把问题简化，主要考察岩石的强度性质律的影响。

如果采区上覆岩层为脆性岩层，受开采影响后很容易断裂，所以覆岩破坏高度大。

煤矿安全规程第六章防治水（2010.11.4）第一节一般规定（3条）第二百五十一条煤矿企业、矿井必须配备满足工作需要的防治水专业技术人员，配齐专用探放水设备，建立专门的探放水作业队伍，建立健全防治水制度，装备必要的防治水抢险救灾设备。

第二百五十二条煤矿企业、矿井应当编制本单位的防治水中长期规划（5-10年）和年度计划，并认真组织实施。

对矿井水文地质条件进行类型划分。

煤矿企业应定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下工程对照图和矿井充水性图上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况。

矿井应建立水文地质观测系统，加强水文地质动态观测、水害预测分析。

水文地质条件复杂、极复杂矿井每月开展1次水害隐患排查治理活动，其他矿井每季度至少开展1次。

第二百五十三条煤矿企业每年雨季前必须对防治水工作进行全面检查。

雨季受水威胁的矿井，应当制定雨季防治水措施，建立雨季巡视制度并组织抢险队伍，储备足够的防洪抢险物资。

当暴雨威胁矿井安全时，必须立即停产撤出井下全部人员，只有在确认暴雨洪水隐患彻底消除后方可恢复生产。

第二节地面防治水（5条）第二百五十四条煤矿企业、矿井应当查清矿区及其附近地面河流水系的汇水、渗漏情况，疏水能力和有关水利工程等情况；了解当地水库、水电站大坝、江河大堤、河道、河道中障碍物等情况；掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。

煤矿企业、矿井应当建立灾害性天气预警和预防机制。

加强与周边相邻矿井信息沟通，发现矿井水害可能影响相邻矿井时，应立即向周边相邻矿井进行预警。

第二百五十五条矿井井口和工业场地内建筑物的基础标高必须高于当地历年最高洪水位；在山区还必须避开可能发生泥石流、滑坡的地段。

矿井井口及工业场地内主要建筑物的基础标高低于当地历年最高洪水位的，应当修筑堤坝、沟渠或者采取其他可靠防御洪水的措施。

不能采取可靠措施的，应当封闭填实该井口。

第二百五十六条当矿井井口附近或者开采塌陷波及区域的地表有水体时，必须采取安全防范措施。

“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％。

煤矿防治水工作条例第一节总则第l条为贯彻执行《煤矿安全规程》，杜绝重大水害事故，保障职工安全，保护国家资源和财产，保证煤炭生产持续稳定地发展，特制定《煤矿防治水工作条例》。

本条例是煤矿防治水工作的规章和依据，煤炭行业的全体职工都必须严格执行。

第2条各局、矿必须由局、矿长负责防治水工作的领导，由总工程师主抓并配备专职技术人员负责防治水工作。

要定期专门研究，解决防治水工作中的问题，检查各项防治水工程的进展情况，在人力、物力、资金等方面给予保证。

第3条矿井水文地质工作是防治水工作的基础。

为此，必须依据《矿井水文地质规程》的要求，有计划、有针对性地进行矿区(井)水文地质调查、勘探和观测工作，查明矿井的各种充水因素，分析研究地下水的规律，为防治水工作提供技术依据，并根据生产计划安排的需要，不间断地提供水情资料和年、季、月水害情况预报。

第4条水文地质条件复杂，有突水威胁或潜在突水威胁的矿务局、矿应设立防治水专门机构，设置防治水安全检查员，建立安全检查网，并随时观察分析险情，发现异常，立即报告矿调度室，及时采取相应措施。

每年雨季前必须对防排水工作进行全面检查，同时组织抢险队伍，储备足够数量的防洪抢险物资。

第5条对有可能造成突水威胁的矿井，必须对矿井各区充水情况，含水层或地表水体水量、水质、水位及水温等情况建立动态监测系统，并定期进行观测。

在有突水危险的地方，应设置水患监测及通讯联络系统，以便及时发现突水征兆和制定处理对策。

第6条矿务局、矿必须搜集、调查和核对矿区范围内现正在开采的小煤矿和废弃的老窑情况，并在矿图上标出小煤矿和老窑的井口位置、开采范围、开采年限、积水情况等。

地方煤矿管理部门要根据国家及国家有关部门颁布的有关地方煤矿管理的规定，负责对开采的小煤矿进行定期检查，对威胁相邻矿井安全的小煤矿必须停止开采。

第7条有突水威胁的矿井，不但要按“煤矿安全规程”的规定设置安全出口，并规定避灾路线，设置路标，并且要让全体井下职工都能熟悉它。