煤矿开采沉陷防治和控制技术

煤矿开采沉陷防治和控制技术一.沉陷的防治技术途径沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑；（1）对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。

（2）开采沉陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。

1.1.1全部充填开采在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。

其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。

但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。

矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。

1.1.2条带开采根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。

由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。

从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。

但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。

1.1.3覆岩离层带充填根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。

但该技术难度大，再近一步研究。

1.1.4限厚开采根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据，确定可开采的煤层厚度，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层均不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。

但该技术采出率低，仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。

煤矿开采沉陷充填开采技术及其应用目前随着我们国家的经济在不断的发展，我们对于煤矿的开采程度正在不断的加深，在具体的煤矿开采过程当中，越来越多的先进的技术正在不断的应用，通过这些先进的技术能够更好的促进煤矿开采质量的提升，但是在这其中还有很多的问题仍然存在的。

所以在此篇文章当中就煤矿开采沉陷充填开采的技术点及其应用的一些具体情况进行分析。

标签：煤矿开采；沉陷充填开采技术；应用分析1.前言根据我们国家目前对于煤矿开采过程当中所出现的具体问题可以看出，由于目前我们对经济的发展，片面的追求速度、追求经济效益，导致很多方面在发展过程当中并不是十分的充分，导致很多的问题出现。

为此，此篇文章主要是分析煤矿开采沉陷充填开采技术及其应用，推动该技术进一步发展，更好的满足煤矿开采的需求，促进煤炭行业的发展。

2.煤矿充填开采技术的基本现状通常情况下，在开采金属矿石的过程中都会应用到充填技术，因此，该技术在目前而言相对比较成熟，但在煤矿开采方面，充填技术还处于“借鉴”阶段。

这是由于煤矿的结构属于层状岩石层，在煤矿开采之后必然会导致岩石发生移动或破坏的情况，因此，对于煤矿的开采，充填技术及其解决的最终目的并不同于金属矿石。

有研究显示，中国在开采煤矿后对沉陷地区的填充方法仍沿袭着20世纪60年代的方法，抚顺胜利矿根据倾斜上行水砂充填长壁采煤的方法顺利地对工厂的保护煤柱进行了开采；直至后期，中国又借鉴了国外经验（利用离层注浆的方法来缓解地表下沉情况），从而优化了中国充填技术，并有效减缓了中国在煤矿开采后造成的大面积地表沉陷现象。

此外，在技术发展的过程中，为了进一步解决水砂充填时的泌水及建立复杂且难度较高的隔离排水系统等问题，德国在20世纪80年代就研制出了充填技术，其中，该技术的优势是将用于填充沉陷部位的填充材料科学制成牙膏状、不沁水的浆体，然后，利用低流速通过泵机将填充材料顺利输送至沉陷区域，从而不仅有效促进了填充效率的提高，还使得填充材料凝结的时问得到了有效缩短。

控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究宋均福发布时间：2021-09-09T06:51:53.692Z 来源：《新型城镇化》2021年14期作者：宋均福[导读] 所以如何保护地面的建筑，并且降低开采成本则煤炭开发成本控制的关键点。

山东丰源远航煤业有限公司北徐楼煤矿山东滕州 277500摘要：随着煤矿产业的不断发展和产业结构的不断升级，还应进一步加大对部分充填开采技术的研究与应用，为提高煤矿开采沉陷充填的效率效果、确保煤矿开采安全和效率提供有力的技术支持。

关键词：煤矿开采；沉陷部分充填；开采技术一、开采沉陷对煤矿开采的不良影响煤炭的开采工作都是在地下进行，由于井下回采工作面大面积被采空，则会引起地表的塌陷，从而影响到地表上的生态环境，甚至于对建筑物也会造成影响，一旦对建筑物产生影响，可能要将地表的建筑拆除，以免影响安全，这样便会增加开采的成本，同时对开采技术也不利。

所以如何保护地面的建筑，并且降低开采成本则煤炭开发成本控制的关键点。

除了对建筑物造成影响会引起成本增加，煤炭开采还会对地表的生态环境造成破坏的情况，而这种破坏如果要进行修复则需要大量的时间与经济方面的投入，不符合我国的可持续发展战略。

开采沉陷会引起地表水的下漏，而地表水下漏，会让基于地表水的生态环境受到破坏，而地质沉陷时，可能会导致山峰的塌陷等对生态破坏极为不利的情况，实现绿色开采，也是一种可持续发展战略的表现。

二、部分充填采矿法的意义目前充填采矿技术在我国大部分矿产资源上已经得到了广泛的应用，在其他矿产资源开采中也得到了很好的应用，使用矿产资源开采中产生的废弃物使用充填，不仅可以解决其开采沉陷问题，也避免了矸石堆积对环境的严重不利影响。

部分充填采矿技术一般可分为部分充填采矿技术和全充填采矿技术，金属矿产资源开采中常用的都是全充填采矿技术，因为金属矿产资源开采的剩余物为矿石开采量的 90% 以上，而煤炭开采量占整个煤矿的 15% 以上的则是磨石的数量，如果所有的充填开采都需要寻找其他充填材料，而采用其他充填材料不仅增加了煤炭开采的成本。

煤矿开采沉陷与减沉控制技术分析【摘要】为了科学地解决煤炭资源开采中引起的采动损害和环境问题，中国工程院钱鸣高院士提出了煤矿绿色开采理念，形成了煤矿绿色开采技术，包括保水开采、煤与瓦斯共采、减沉开采和矸石减排等技术。

其中煤矿减沉开采技术经过近10余年的研究，得到了大力发展。

本文就煤矿开采沉陷造成的影响和减沉控制措施两个方面对减沉开采进行分析，对我国煤矿减沉开采技术和理论的研究与发展有重要意义。

【关键词】绿色开采减沉控制开采沉陷条带开采充填开采部分充填开采大面积的开采地下煤炭会引起上覆岩层移动直至地表，导致地表沉陷，出现裂缝、台阶或塌陷坑[1]，对地表上的建筑物、铁路和水体危害很大。

为了保护土地资源和地面建筑物，减少煤炭开采引起的地表沉陷，而提出了煤矿减沉开采技术。

1 开采沉陷造成的影响1.1 对建筑物的影响开采沉陷会影响民房、桥梁、地下管线等地面建筑物，不同的地表移动变形类型对建筑物造成的影响不同，其中曲率和水平变形是使建筑物产生变形和破坏的主要原因。

曲率分为凸曲率和凹曲率，将地表平面变成曲面，破坏了建筑物基础同地表间力的平衡态。

在凸曲率的影响下，建筑物基础的两端处于悬空状态，建筑物出现“倒八字形”裂缝。

在凹曲率的影响下，建筑物基础变成两端有支点的简支梁，建筑物出现“正八字形”裂缝。

水平变形分为拉伸变形和压缩变形，其中拉伸变形对建筑物的破坏作用尤为显著。

由于建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力，一个较小的拉伸变形就会使建筑物产生裂缝。

如果压缩变形比较大时，也会造成建筑物地基压碎、砖墙产生水平裂缝或褶曲[2]。

1.2 对铁路线的影响铁路下采煤时，地表移动和变形将会通过路基反映到线路上。

一方面，地表倾斜对路基的稳定性影响很大，当倾斜方向与坡体方向相同时，会使陡坡路堤、高路堤及深路堑等稳定性差的地段稳定性进一步降低。

另一方面，地表水平变形使路基产生拉伸和压缩变形，其中拉伸变形会使土质路基密实度降低甚至产生裂缝，但是土质路基有一定的孔隙度，能够吸收压缩变形。

我国采煤沉陷区现状、综合治理模式及治理建议胡炳南1，郭文砚2（1.煤炭科学研究总院，北京100013； 2.中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京100083）［摘要］采煤沉陷对矿区的土地、水资源、建（构）筑物、生态环境等都会造成严重破坏，直接影响到矿区经济发展、社会稳定及生态环境的可持续发展。

通过采煤沉陷区采出煤量、塌陷面积等调研数据，以县（市区）为采煤沉陷区研究单元，得出我国重点采煤沉陷县（市区）排名；针对我国采煤沉陷区存在的土地、水资源、建筑物等破坏问题，归纳总结多种采煤沉陷区综合治理模式及应用案例；提出绿色开采对策与综合治理建议。

［关键词］采煤沉陷区；综合治理模式；绿色开采；治理建议［中图分类号］TD82［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2018）02-0001-04Mining Subsidence Area Status ，Syntheses Governance Model and Governance ＲecommendationHU Bing-nan 1，GUO Wen-yan 2（1.China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ；2.Ｒesources and Safety Engineering School ，China University of Mining Technology （Beijing ），Beijing 100083，China ）Abstract ：Mining subsidence would destroyed land of mining area ，water resource ，building ，ecological environment and so on ，and mining area economic development ，social stability and ecological sustainable development were influenced directed also.According some investment data of extraction coal quantity ，subsidence area and soon ，it taking county as studying element of mining subsidence area ，and the ranking of emphasis mining subsidence counties in domestic was obtained ，to some destroy problems of land ，water re-source and building in mining subsidence in domestic ，generalized and summarized multiple syntheses governance models and applica-tion cases ，green mining countermeasures and syntheses governance recommendation were put forward.Key words ：mining subsidence area ；syntheses governance model ；green mining ；governance recommendation［收稿日期］2017－10－09［DOI ］10.13532/11－3677/td.2018.02.001［基金项目］国家科技重大专项资助项目（2016ZX05068002－003）［作者简介］胡炳南（1960－），男，浙江金华人，研究员，博士，主要从事岩层控制与矿区采动损害防治技术研究工作。

区域治理环境治理与发展经济发展带来了煤矿资源开采规模的不断扩大，但是同时也造成了采煤区大面积的出现塌陷，这对农业生产、社会生活都造成了严重的破坏。

相关部门应该清醒地认识到采煤塌陷区域治理工程存在的问题，根据煤矿采煤塌陷区域特点，对治理方式进行完善，实现经济效益与社会影响和谐发展，推动煤矿采煤塌陷区域利用的可持续发展。

一、采煤塌陷区概述地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。

采煤塌陷是指由于井下开采煤炭，引起煤炭上覆岩层和地表的下沉，导致大量土地沉陷的现象。

这种现象一旦发生会对生态环境和人身安全造成无法想象的破坏和影响。

塌陷区的形成也跟自然因素有关，如下伏岩层多为砂岩、泥质岩等的情况下，当遇到构造断裂时，容易造成地层塌陷。

除此之外，人为活动的因素也非常重要，高强度的开采加剧了塌陷区的形成，同时人类工程的活动在采煤疏排地下水时，破坏水系统的平衡，也会导致塌陷。

按照稳定程度来分，采煤塌陷区主要分为稳沉塌陷区、未稳沉塌陷区、待塌陷区。

其中，稳沉塌陷区包括积水稳定塌陷区、季节性积水稳定塌陷区和无积水稳定塌陷区。

未稳沉塌陷区包括积水不稳定塌陷区、季节性积水不稳定塌陷区和无积水不稳定塌陷区。

待塌陷区是指在煤田范围内将塌陷而未塌陷的土地。

二、采煤区塌陷现象的主要成因1自然因素地质运动对矿床结构产生强烈的作用力，破坏采煤区地质岩层构造，进而引发了区域性的塌陷现象。

水文灾害是自然界中最为常见的危害现象，其是由地质层构造异常运动引起的，并且随着地下水运动流向而形成不同的破坏区域最近几年国内水文病害的发生率持续上升，洪涝、水灾等，这些都有可能造成地质塌陷。

2人为因素随着社会经济的快速发展，人们改造自然的活动越来越多，人为因素也是造成采煤区塌陷的主要原因。

例如，地下排水管、污水管破裂、邻近建筑施工等改造行为，引起的地下水位急剧变化等都可能引起地面塌陷。

也有部分是生产作业造成，大面积生产均会带来不同程度的塌陷。