浅谈煤矿开采沉陷防控与治理技术
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文件编号:TP-AR-L7106In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.(示范文本)编订:_______________审核:_______________单位:_______________煤矿开采沉陷防治和控制技术(正式版)煤矿开采沉陷防治和控制技术(正式版)使用注意:该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。
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。
煤矿采空区地面塌陷的防治措施摘要:煤矿采空区地面塌陷与出现裂缝,是非常常见的病害,这种情况主要是由于煤矿开采后,对原本的稳定性造成影响。
巷道的稳定性主要通过巷壁进行支持,现在要在没有支撑的情况下,承受自重,这种情况下使得原有的平衡被打破,局部应力增强,从而容易引发地面塌陷和地面裂缝问题。
煤矿采空区面积较大时,如果围岩强度不足,无法对抗上覆岩土体的重力抵抗,这时候会出现顶板岩层拉张应力大于岩层的抗拉极限,从而会产生下沉,造成地面断裂与破碎。
煤矿采空区地面塌陷或地面裂缝,对于煤矿的安全开采造成极大的安全威胁,并且对周围环境造成不利影响,因此,对于煤矿采空区地面塌陷与裂缝的治理非常必要。
关键词:煤矿采空区;地面塌陷;防治措施1地面塌陷的形成中国煤矿塌陷多数是由于煤炭被挖出,形成空穴。
这种塌陷原因,可以分为岩溶塌陷、采空塌陷、黄土湿陷三种不同方式,它们的形成除了自然因素外,还与人类行为有着密切关系。
人类为了从地下得到煤炭,掏空地下,而采空塌陷防治和治理的目的就是减少人为灾害,使煤矿区域不能由于取走煤而发生塌陷,这样才能保证矿区的生态环境。
采空区塌陷是造成矿区环境地质灾害的直接根源,不同规模的采空塌陷地质灾害的发生原因,①由于开采煤炭后,使塌陷裂隙增大。
这主要是由于在地表延伸而形成的地下采空,出现岩层冒落,使上覆岩体中,容易形成裂隙带,在地层应力作用下,裂隙就可能向上延伸发展,随着时间的变化,在地表土体中形成地裂缝出现塌陷现象;②由于地表土体被挖空后,产生不均匀沉降现象,诱发形成裂缝,其原因主要是受采空影响,形成上覆岩层的不均匀塌陷,这种现象会使地表土体发生破坏变形,导致裂缝出现。
显然,塌陷的出现是根据其地壳形成被破坏,发生的一种不平衡过程,这一过程发生的原因,主要影响因素有:采空区暴露面积的大小、矿柱留的尺寸、采矿深度、围岩岩性、地质构造、爆破震动、大气降水和地下水等因素,这些都会导致地陷的发生。
过去,由于对地陷没有科学的认识,大多只是在塌陷区形成后,对人类的生活造成影响,才着手进行治理,这种治理办法,不仅起不到良好效果,而且还事半功倍,投入大量的人力物力,因此在以后的工作中,应在塌陷区形成之前,在生产过程中,就应采取预防措施,即在煤炭开采过程中,就应该想到地陷问题,认真实施,采用有效的减塌措施,例如,边开采边充填采矿法,也可以采用条带采矿法,或者采用多煤层、多工作面的协调采矿法,还可以采取井下支护和岩层加固措施等,以减小矿区塌陷范围、塌陷幅度,减轻塌陷的危害程度。
谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术【摘要】众所周知,大规模的开采煤矿,就会对周围生态环境的破坏极其严重,其中煤矿的开采沉陷现象十分普遍,如果不能有效地将其控制,则会造成土地积水或塌陷,房屋破坏变形、道路塌方、农田减产甚至绝产等,这是由于在开采煤矿的过程中造成了岩层的移动,进而引进沉陷事故。
因此,本文就煤矿开采沉陷的防治和控制技术进行探讨分析。
【关键词】煤矿开采,沉陷防治,控制技术一.前言近些年来,随着能源需求量的不断增大,我国对能源的开采也在不断的加快,煤矿产业是我国比较大的产业,对我国的经济具有重大的影响,但是在煤矿开采的过程中也出现了一些问题,比如煤矿开采沉陷。
因此对煤矿开采沉陷防治防治是非常重要的。
二、煤炭开采沉陷所造成的影响1、地表沉陷对土地资源造成的影响在煤矿开采过程中,由于近地面采煤而造成的地面塌陷,不但发生频率较高,且塌陷面积也较大,这样将导致矿区周边众多农田及耕地,都受到不同程度的破坏,最终因长期无法耕种而使农田及耕地荒芜。
尤其是处于低洼地势的塌陷区,它们往往是处于常年积水的状态,根本无法进行正常耕种,这类影响几乎是永久性,若不及时采取有效的整治措施,这些原本肥沃的土地将永远的离我们而去。
2、地表沉陷对水资源造成的影响煤矿在进行煤炭开采的过程中,不但对地下岩石、含水层与隔水层,均造成了极大的破坏外,还对地下水进行了较大地疏排。
长此下去,采矿后的覆岩一旦出现冒落或是塌陷时,无论是地下水的流量还是流向,都将发生一定程度的改变,使地下水位突然急剧下降,从而导致水资源的严重匮乏,及水土资源的大量流失。
并且由于该矿区地下水的径流条件发生了变化,那么该矿区地下水的矿化度将呈现出上升趋势。
3、地表沉陷对地表建筑造成的影响煤炭开采过程中将导致地表出现下沉、水平变形及倾斜等问题,这对矿区地表存在的建筑物及农田水利设施等,都将造成一定的影响,轻则给人们的生产生活带来不便,严重时还将对人们的生命及财产安全造成极大的威胁。
煤矿井下矿山地表沉降与控制技术煤矿行业在能源发展中起着重要作用,但井下矿山开采不可避免地会引起地表沉降问题。
地表沉降对附近建筑物、交通、水源等造成一定的影响,因此,控制地表沉降成为了煤矿井下矿山开采中的一个关键问题。
本文将介绍煤矿井下矿山地表沉降的原因以及相应的控制技术。
一、煤矿井下矿山地表沉降原因井下矿山开采导致地表沉降的原因主要包括地面塌陷、地面垮塌和地下水位变化。
首先,地面塌陷是指地表随着矿山开采而形成的坑塘。
矿山中开采的煤炭量越大,地表沉降就会越明显。
其次,地面垮塌是指地下空洞或停止开采后地面的下陷。
这种垮塌可能会造成地面出现直径较大的凹陷洼地。
最后,地下水位变化也是导致地表沉降的原因之一。
由于矿山开采导致地下水流动变化,地下水位的升降也会引起地表沉降。
二、地表沉降的影响地表沉降对周围环境造成了一些不利影响。
首先,地表沉降可能对附近的建筑物产生损害。
当地表沉降过大时,建筑物的结构可能会发生变形或破坏,严重威胁人们的生命财产安全。
其次,地表沉降还可能影响交通。
特别是在农村地区,道路被地表沉降所破坏,给农民出行带来了困扰。
此外,地表沉降还对水源的保护构成威胁。
当地表沉降导致地下水源溢出或受到污染,将给人们的日常生活带来不便。
三、地表沉降控制技术为了减小地表沉降对环境的影响,煤矿井下矿山开采需要采取一系列的控制措施。
其中包括地表加固技术、地面沉降监测技术和水封引排技术。
首先,地表加固技术是一种有效控制地表沉降的方法之一。
通过加固地下的基础,减少地表陷落的可能性。
这种技术通常包括地基加固、土体填充、支撑技术等。
其次,地表沉降监测技术可以实时监测地表沉降的情况,并及时采取相应的措施进行调整。
这种技术通常通过安装沉降监测点,定期对监测数据进行分析,以了解地表沉降的变化趋势和变化量。
最后,水封引排技术可以通过改变地下水位的变化来控制地表沉降。
该技术通过在井下设置引排水系统,控制地下水位的变动,从而减少地表沉降的程度。
煤矿开采沉陷及其预防对策分析我国的煤炭资源十分丰富,相对来说,天然气与石油的资源较少。
因此,我国的主要能源来源于煤矿的开采。
煤矿能源在我国能源之中的比例占据一半以上,煤矿作为我国的主要能源,会一直并长期主宰着我国的能源产业。
我国经济的快速发展,带动着能源产业的需求。
因此,煤矿的开采规模也随之而增大,那么我国的生态环境问题就成为了非常重要的问题。
在煤矿的开采中,经常会发生地面沉陷等情况,本文主要针对此情况进行分析,并适当提出了应对措施,希望能够为业内人士带来帮助。
标签:开采沉陷防治对策充填注浆1煤矿开采沉陷形成原因及现状1.1开采沉陷形成的原因煤矿开采的沉陷情况是指,开采人员将煤从煤层采出后,地下的采空区和其周围本应有的水平应力,和土地的垂直应力平衡状态被破坏,导致地面重新分布垂直应力,引起了岩层的破坏、变形,甚至发生土地的移动,并且在移动过程中,导致地表和土层的土地也发生了变化,这种变化的过程,就是开采沉陷。
开采沉陷的实质原因由于地下开采的不断扩大,导致岩石的内部应力发生复杂的变化,这种变化又会引起其他周围岩石应力的变化,这种变化不断地传播至地表,导致从采空区至地表全部岩层整体移动的结果。
采空区上覆的岩层内部的构造是非常复杂的,各个岩层的岩性往往有很大的差异,而且各个岩层内部存在着各种不连续的节理和裂隙,如果开采沉陷促使这些节理和裂隙相互导通,则会引起范围更大的岩层移动,如果这些岩层的移动向地表对地表不断地扩散,最终传至地表的岩层,这将引起更大范围的地表沉降。
如果煤层埋藏的深度比较深,地下的采矿活动的范围也比较的小,则由于开采造成的地表沉陷是非常小的,有时仅仅会引起地,下局部的岩层移动并不会引起地表沉陷。
反之如果煤层埋藏浅,地下的采矿活动比较剧烈,影响的范围很大,那么肯定会引起地表岩层的移动和变形,最后形成地表沉陷。
1.2煤矿开采沉陷现状及存在的问题在进行煤炭开采时,主要有以下几种开采方式。
打设立井、斜井,或平硐的井工进行开采。
煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨发布时间:2021-07-26T10:19:38.617Z 来源:《科学与技术》2021年9期作者:袁友桃王刚伟王国乐[导读] 随着煤矿开采工作的不断发展,煤矿地质中的土地沉陷预测防治工作也得到了越来越大的重视。
袁友桃王刚伟王国乐神东煤炭集团补连塔煤矿综采一队,内蒙古鄂尔多斯 017200摘要:随着煤矿开采工作的不断发展,煤矿地质中的土地沉陷预测防治工作也得到了越来越大的重视。
煤矿地质沉陷的问题会造成很多的危险,不仅煤矿生产本身会出现安全事故,煤矿周边的居民也会受到煤矿沉陷的影响,周边的生态环境也会被破坏。
所以,煤矿地质沉陷研究工作也是重中之重,是常规性和必须要完成的一项任务。
关键词:煤矿地质;土地沉陷;预测防治在煤矿开采的过程中,不可避免煤矿会对地表造成裂缝,而在裂缝出现的同时,地面也可能会出现倾斜,会造成陡峭的斜面,导致滑坡的形成,造成安全隐患。
煤矿地质中土地的预测防治工作是一项很重要也是不可忽视的部分。
本文主要是就煤矿地质土地沉陷预测防治研究进行相应的分析和表现,希望通过本文的论述以及分析能够使为相关行业提供一些帮助。
1煤矿地质中土地沉陷发生的规律在煤矿开采工作运行的工程中,很有可能出现部分区域地质沉陷的情况。
这将会对地质的平衡带来严重的影响,甚至可能会是不可改变的影响。
在煤矿地质中,一般煤矿地质发生沉陷都是因为上层压迫出现的力学现象,严重破坏了平衡状态,本文总结出三个阶段。
1.1煤层上方出现变形在煤矿开采的过程中,因其受到两边煤矿支助的支撑,煤矿上方就可能出现变形的现象,出现微笑的裂痕等。
1.2地质表面出现弯曲在煤矿开采的工程中,如果采空区长度和深度过长的时候,开采区域的上层就可能因为重力因素,在拉伸力和重力之下产生变形,从而导致地质沉陷的现象。
1.3地质表层垮落在煤矿开采工作不断深入的情况下,采空区的长度也会慢慢变长,开采的深度也会不断变深,在上层出现的细小裂痕也会更加的大出现断裂的情况,煤矿上层出现断裂和垮落。
开采沉陷防治和控制技术初探摘要在煤矿开采过程中,引起地表沉陷的问题极为常见。
对此,对煤矿开采引起地表沉陷进行预防与控制,显得十分关键了。
本文结合煤矿开采对矿区环境、地表等的影响,认真进行深入分析与探究,并提出行之有效的对策与措施,以期进一步防治和控制因煤矿开采而导致的沉陷。
关键词煤矿开采;沉陷;防治控制;技术中图分类号TD32 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)052-0162-02在我国,煤炭资源蕴藏十分丰富,煤炭开发为经济社会持续快速发展提供坚强的保证。
目前,我国煤矸石山达1?500余座,堆积量30亿吨,占地5?000平方千米以上,煤矿矿山每年排水量在22亿立方米左右。
此外,在大气降水淋溶过程中,还会污染周围的大气、水体、农田以及地下水等污染。
其实,我国当前在煤炭开采方面,主要采取了冒落方式来管理采空区的顶板。
这样一来,就必然导致了地面的沉降或陷落。
因此,村寨、道路、桥梁以及地面基础设施等,就会遭到极为严重的破坏。
由于大量的农田因塌陷、盐渍以及水土流失等影响,因而无法进行耕种。
在煤矿开采过程中,大气、降水、地下水及生产用水等,都会涌入煤矿井下,进而形成了矿井水。
以山西省为例,2010年因采煤破坏的地下水高达4.2亿立方米,导致井水水位下降或干涸3?200余个,水利工程430余处,水库40座及输水管道790余千米,造成1?600余个村庄81余万人及10余万头牲畜发生临时饮水困难。
根据《山西省煤炭开采对水资源的破坏影响及评价》的有关资料表明,山西省因采煤漏水和矿井水排放等影响,直接造成经济损失高达300亿元。
由此可见,因为大规模开采煤炭资源,必然对矿山及周围的环境产生极为严重的破坏与影响,并且呈现出越来越严重的态势。
一般情况下,煤矿开采造所导致的沉陷,主要表现为土地塌陷积水、农田减产绝产、道路塌陷、房屋破坏等。
实际上,这些问题的出现,都是因为煤矿开采引起岩层移动而导致的,这也是矿区地表塌陷的主要原因之一。
煤矿开采沉陷预防和控制技术摘要:随着我国国民对于能源的消耗也日益增加。
由于受到矿产资源赋存条件的先天制约,巨大的能源需求量使得我国的煤炭资源开采规模非常庞大,煤矿地下开采过程中,由于部分煤体被采出,使得煤层周围岩体中本来处于平衡状态的原始地应力遭到破坏,煤体上覆岩层会产生变形、滑移或断裂,当这种地质损伤波及到地面时,导致地表沉降塌陷形成漏斗状塌陷坑、塌陷盆地和台阶状断裂。
正是这些地表的沉陷给矿区及周边地区带来了巨大的环境破坏和构筑物安全隐患,造成大量土地资源的浪费和人民群众财产的不必要损失。
如何预防并治理好煤矿开采的沉陷问题,势必会关系到社会、生态的健康发展。
关键词:煤矿开采;沉陷预防;控制技术前言:山东是煤炭大省,煤炭的开发为山东经济快速持续发展提供了基本保证,然而煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出,开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水,农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等,这都是开采引起的岩层移动。
随着煤炭形式的好转,本集团各煤矿都加大了环境的防治和治理。
1 煤矿开采地表沉陷现状及危害中国作为一个具有悠久历史的文明古国,在很早之前就已经开始了煤炭资源的开发利用。
但开采技术及工艺一直较为落后,尤其是对于一些煤炭资源大省,其很多矿井由于开采年限较长,加之规范管理之前开发形式过于粗放,民采、偷采现象普遍,矿山已形成大量未经处理的开采,且普遍具有极高的坍塌、沉陷倾向。
据统计,山西省煤矿开采面积超过5000平方公里。
西北地区矿山地质环境调查报告显示,发生地面沉陷的矿山中,约有90%是煤矿。
煤矿开采的地表沉陷,对于生产活动及环境的危害主要体现在如下几个方面。
1.1 损毁地表人工构筑物地表的沉陷,不但严重浪费了大量的建筑用地,增加地区城市化发展的阻力,而且对于矿区的各种已有建筑及生产生活设施都有严重的影响;对于经过开采的高等级公路、铁路、重要输电铁塔以及毗邻城市的通信、供水、输气、输油管道等有着致命的威胁。
1开采沉陷防控技术 1.1概述截止2000年底,中国已经发现矿产171种,其中探明有储量的矿产157种,矿产地2万多处。其中能源矿产资源中国比较丰富,但结构不理想,煤炭资源比重偏大,石油、天然气资源相对较少,所以我国是煤炭大国。煤炭资源的特点是:蕴藏量大,但勘探程度低;煤种齐全,但肥瘦不均,优质炼焦用煤和无烟煤储量不多;分布广泛,但储量悬殊,东多西少,北丰南贫;资源赋存东深西浅,露采煤炭不多,且主要为褐煤;煤层中共伴生矿产多。煤炭的开发为我国的经济快速持续发展提供了基本保证。然而由于煤炭大规模开发利用,开采沉陷造成的矿区地质灾害日益显露了出来,近年来由于采矿活动诱发的地质灾害(如山体滑坡、水源下陷、污染、建筑物损毁、开裂、农民无地或少地耕种等)事故越来越多,并造成企业业主与矿区群众之间关系越来越紧张,群殴事件时有发生。给当地社会治安带来隐患的同时也制约了地方经济的可持续发展。开采沉陷带来的危害主要有土地塌陷或积水,农田减产或绝产、道路塌陷、建筑物变形破坏等。这都是由于煤炭及其他有用矿物被开采后破坏了围岩体的原始平衡引起岩层位移,造成矿区塌陷灾害和区域变形。有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此类问题的根本途径。与国际发达国家相比,我国煤炭产业起步较晚、技术力量相对落后,矿山企业多、产量低,其中主要的影响因素之一就是开采沉陷带来的地质灾害。它牵制了企业的大部分精力,加上矿区群众的利益与企业的发展之间存在着“不可调和”的矛盾,他们之间的关系已经达到了剑拔弩张的地步!随着煤炭安全管理工作越来越细化、越来越具体,矿山开采技术力量也得到进一步加强,各煤矿企业也逐步认识到了对环境治理的重要性,逐步加大了对矿区环境治理和防治的力度。对矿区环境的治理这不仅仅只是企业自己的事情,也是政府功在当代,利在千秋的事情。
1.2开采沉陷防控的技术途径开采沉陷防控的技术途径可以从主动防治的方法考虑。即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置采矿工作面、采取水沙充填等措施,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。1.2.1全部充填开采法 在煤炭采出后顶板尚未冒落之前,随着回采工作面的推进,逐步用充填料煤矸石等固体材料充填采空区的采矿方法叫充填采矿法。充填采空区目的主要是利用所形成的充填体进行地压管理,以控制围岩崩落和地表下沉,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,并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防煤炭自燃的内因火灾。按采用的充填料和输出方式不同,又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法。一、水沙充填采空区即以水为输送介质,利用自然压头和泵压,从制备站沿管道或与管道相连的钻孔,将河砂等水力充填材料输送到采空区。二、干式充填:采用人力、重力、机械式风力等方式将砂石等干式充填材料运送到待充填采空区,开成可压缩的松散充填体。三、胶结充填:将采集和加工的细砂等充填材料掺入适量的胶凝材料如水泥,加水混合搅拌制备成胶结充填料浆,沿钻孔、管道向采空区输送,充填材料胶结后形成具有一定强度和完整性的充填体。按矿块结构和回采工作面推进方向充填采矿法又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法,有时还用支架与充填料相配合,以维护采空区。一、单层充填采矿法。此法适用于缓倾斜薄矿体,在矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向、一次按矿体全厚回采,随工作面的推进、有计划地用水力或胶结充填采空区,以控制顶板崩落。二、上向水平分层充填采矿法。此法一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步回采矿房,第二步回采矿柱。回采矿房时,自下向上水平分层进行,随着工作面向上推进,逐层充填采空区,并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩,并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上,用机械方法将矿石运至溜井中。矿房采到最上面分层时,进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后,再进行回采。矿房的充填方法,可用干式充填、水力充填或胶结充填。三、上向倾斜分层充填采矿法。这种方法与上向水平分层充填法的区别是,用倾斜分层回采,在采场内矿石和充填料的搬动主要靠重力。这种方法只能用干式充填。四、下向分层充填采矿法。这种方法适用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固,矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体。这种采矿方法的实质是从上往下分层回采和逐层充填,每一分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护下进行。回采分层水平或与水平成4º~10º 或10º~15º倾角。倾斜分层主要是为了充填直接顶,同时也有利于矿石运搬,但凿岩和支护作业不如水平分层方便。五、分采充填采矿法。当矿脉厚度小于0.3~0.4 m时,只采矿石工人无法在其中工作,必须分别回采矿石和围岩,使其采空区达到允许工作的最小厚度(0.8~0.9 m),采下的矿石运出采场,而采掘的围岩充填采空区,为继续上采创造条件,这种采矿法就为分采充填法。六、方框支架充填采矿法。开采薄矿脉过去多采用横撑支柱或木棚支架采矿法。在矿体厚度较大,矿石和围岩极不稳固,矿体形态极其复杂,矿石贵重等条件下,这种采矿方法是开采薄矿脉的有效方法矸石充填法对环境的影响最少,即井下采煤矸石不出井,用之充填井下采空区,这样既可减轻地面塌陷又可避免排矸对地质环境的影响。但充填法填充采空区需要专门的充填设备和设施,并要有充足的充填材料,就目前的技术而言,充填法相对简单易行但势必造成矿井初期投资大,吨煤成本相对增加的问题。水沙充填的技术已经较为完善,虽然初期投资较大,但相比于直接赔偿和治理塌陷区来说又是比较经济和可行的,具有很好的推广价值,应引起地方政府和业主的重视。1.2.2房柱开采法开采房柱式开采是保护地面建筑物的一种有效的开采技术,它所引起的地表移动与变形值,大体上相当于长壁工作面采煤的1/6~1/4,地表移动持续的时间也缩短一半左右。根据煤层和上覆岩层岩性条件,计算保护煤柱的留设量,采用房柱法(或条带开采法)对煤炭进行开采。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源,留设的一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而不让或减少覆岩移动,控制地表的移动和变形,实现对地面建、构筑物的保护。波兰、英国、前苏联、日本等国采用这种方法在大型钢铁厂及其他重要建筑物下进行了卓有成效的开采。我国抚顺、阜新、蚊河、南通、鹤壁、峰峰等矿区,也在工业及民用建筑、铁路隧道下采用了局部的房柱式开采,均收到了预期的效果。房柱式采煤方法被美国、澳大利亚煤矿多年来普遍采用,配有连续采煤机、转载机、梭车等成套机械化设备,生产效率也比较高。20世纪80年代末在美国曾对房柱式开采与长壁工作面开采的矿井做过比较,以同是年产136万t为基准,房柱式开采的矿井投资少、投产快,基建吨煤投资加上吨煤生产成本,房柱式开采的矿井为20.07美元/t,比长壁工作面开采矿井的91.03美元/t略低。但由于房柱式开采回收率低,矿井服务年限短,从最终的效益上看,长壁式优于房柱式开采。该采煤方法采出率低、巷道掘进多、不便于安全管理且工作面搬家频繁、效率低下等。为了减轻地表沉陷所造成的损失而采用房柱式开采时,则应考虑煤炭回收率降低所造成的经济损失和减轻地表沉陷所带来的收益,加以对比分析后进行取舍。但此方法比较适合地方小煤矿开采,以防止地表下沉带来的巨额经济赔偿和纠缠不休的纷争。1.2.3 条带开采方法条带开采方法是将被开采的煤层划分成若干个条带,采一条、留一条,与房式、房柱式开采相似,都是部分地采出地下煤炭资源,而保留的一部分煤炭资源以煤柱的形式支撑上覆岩层,可以控制地表沉陷。条带开采可以减轻和控制地表沉陷,但造成较大的煤炭资源损失并给工作面生产带来一些困难,所以目前主要用于保护地面建筑物时的局部地下煤炭开采。我国自1973年以来已有10个省15个矿务局进行了近40个条带开采试验和研究,取得了较好的效果。采用冒落条带法开采的,采深一般小于400m,采厚为6m以下,回采率一般在40%~78%之间,地表下沉系数一般小于0.2(0.024~0.2)。采用水砂充填条带法的抚顺胜利矿,开采城市、工厂下深度500m、厚度10m以上的煤层,成功地控制了地表沉陷,其下沉系数小于0.04。目前既能控制地表沉陷,又能使回收率尽量提高的条带宽度优化理论已基本形成。1.2.4上覆离层区注浆减沉技术煤矿及其它矿物被开采后形成采空区,根据采空区上覆岩土层中自煤层顶板向上形成“三带”——垮落带、导水裂缝带和弯曲下沉带(如下图所示)。最终引起地面沉陷,导致地表下沉、倾斜变形、水平移动及非连续变形等,在地表形成比采空区面积大得多的塌陷区。
图1.1开采沉陷覆岩“三带”分布示意图(1)跨落带。破断后的岩块呈不规则跨落,排列也极不整齐,松散系数比较大,一般可达1.3~1.5。但经重新压实后,碎胀系数可降到1.03左右。此区域与所开采的煤层相毗连,很多情况下是由于直接顶岩层冒落后形成的.(2)裂缝带。岩层破断后,岩块仍然排列整齐的区域即为裂缝带。它位于冒落带之上,由于排列比较整齐,因此碎胀系数较小。关键层破断块体有可能形成“砌体梁”结构。跨落带与裂隙带合称“两带”,又称为 “导水裂缝带”,意指上覆层含水层位于“两带”范围内,将会导致岩体水通过岩体破断裂缝流入采空区和回采工作面。(3)弯曲带。自裂缝带顶界到地表的所有岩层称为弯曲带。弯曲带内岩层移动的显著特点是,岩层移动过程的连续和整体性,即裂缝带顶界以上至地表的岩层移动是成层地、整体性地发生,在垂直剖面上,其上下各部分的下沉量很小。若存在厚硬的关键层,则可能在弯曲带内出现离层区。离层带注浆减沉技术是我国20世纪80年代以来从抚顺矿区逐渐发展起来的,在煤炭采出后一定时间间隔内,采用钻机打钻经钻孔往离层带空间高压注浆、充填,加固离层带空间,将受采动影响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。该技术已经在大屯等矿区进行了工业性试验和应用,取得了比较好的效果。通过实际应用表明,其与水砂充填法相比,地表下沉系数减少了36%~60%,最大下沉速度保持在0.5mm/d左右。采用该技术要求合适的煤层地质条件,并需配备必要的附加设备。一般认为,对采深较大或上覆岩层有一层或多层厚而坚硬岩层的煤层,可以采用在离层带内注浆充填的方法进行开采。充填材料可利用电厂粉煤灰,使废物得到利用,并减轻粉煤灰排放的污染。1.2.5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。显然,该技术采出率低,资源浪费严重,仅仅在薄煤层开采应用中有一定的使用价值。