条带法在村庄下采煤的应用

２００８年第２期　煤炭工程　

建筑物下采煤方法设计　

曹书卿　（中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北邯郸０５６０３１）　摘　要：论文针对了北掌矿井井田范围建（构）筑物多、压煤严重等特点，在分析比较充填　开采和条带式开采等“建下”开采方法的技术上，确定了比较适合该矿的冒落条采法开采技术，　指出新建矿井以建筑物下开采为主也可获得较好的经济社会效益。在此基础上，对条采工作面长　度，保留煤柱宽度及主要指标进行了设计。　关键词：建筑物下采煤；落条带；采宽；留宽　中图分类号：ＴＤ８２３．８３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—０９５９（２００８）０２－００１３－０２　随着社会发展，人们对能源需求量的增大，煤炭生产　迅速发展，通过近几十年来的地下开采，地面无建筑物的　地下煤炭资源日益减少，因此，建筑物下采煤（以下简称　“建下”）问题已成为我国煤矿在当前老矿井挖潜、新矿井　建设中涌现出来的带有普遍性的问题之一。能否采用合理　的“建下”开采方法，达到资源利用与建筑物保护相协调、　经济效益与社会效益双丰收是建筑物下开采的重要依据。　煤炭工业邯郸设计研究院在邯郸矿业集团有限公司北掌煤　矿建设项目中充分分析该项目建设条件，因地制宜，提出　采用合理的“建下”开采方法，促进了该项目的建设。　１概况　北掌井田位于河北省邢台市与邯郸市交界处，区内交　通便利。井田基本为一向东倾斜的单斜构造，井田内断裂　构造发育。本区含煤地层为二叠系下统山西组、石炭系上　统太原组，井田内主采煤层为山西组中部的２号煤层，平　均煤厚３．４０ｍ。煤层结构较简单，一般不含夹矸或含一层　夹矸，煤层顶底板岩性多为粉砂岩。　北掌井田范围内村庄较多，共有１７个自然村，各煤层　几乎全被村庄保护煤柱压着，村庄与村庄之问相距较近，　而且各个村庄具有建筑面积大，户型集中的特点，若对村　庄进行搬迁，不但新村选址比较困难，而且投资巨大，工　农关系也不易处理。且本井田Ｉ大Ｊ卞采煤层２号煤层的主采　区域煤层埋藏较深，普遍在５００～８５０ｍ之间，而煤层开采　厚度平均为３．４ｍ，采深与采厚的比值较大，地表受开采影　响造成的移动和变形在空间和时问上一般是连续和渐变的，　对“建下”采煤比较有利，因此设计对井田内村庄不再进　行搬迁，对村庄及工业场地也不专门留设保护煤柱，通过　选用合适的采煤方法，利用开采控制达到减少地表下沉和　变形量，从而保持地面建（构）筑物的安全。　２　“建下”采煤方法的选择　从２０世纪６０年代初期，我国就开始试验研究建（构）　筑物下采煤，取得了许多宝贵的经验，积累了大量的资料，　长期的实践表明，在一定的地质条件下，只要采取适当的　开采和建（构）筑物保护措施，开采建（构）筑物下压煤是完　全可能的。　目前建筑物下采煤的技术措施有条带法开采、长壁大　面积协调开采、建（构）筑物加固技术、抗采动变形建（构）　筑物设计、采用建筑物调平技术及离层带注浆技术等，而　建（构）筑物下采煤最常采用的采煤方法为充填开采和条带　式开采。　幅提高，从而可缩短人员下井时问。　５结论　１）高产高效，一井一面，建设高产高效矿井是矿井建　设发展的趋势，但必须在矿井条件允许的条件下才能实现，　对于地质或其他条件复杂的矿井，从系统能力配置上应考　虑一定的系数，使矿井在不利条件下具备增加生产工作面　的条件，保证矿井产量。　２）防爆柴油胶套轮卡轨机车是对高瓦斯矿井、近水平　煤层较为适用的一种辅助运输方式，但因进口配件困难、　维修困难、市场等原因目前在国内已很少采用，设计单位　在设计时应慎重选用。　３）本次设计，使亭南矿的开拓布局更加优化，合理确　定了采掘工作面个数和矿井风量，确定了矿井新打一专用　回风井，有利于矿井下一步的安全、高效生产。　（责任编辑崔永丰）　收稿日期：２００６—１２—２０　作者简介：曹书卿（１９７３一），男，工程师，毕业于山东科技大学，现在中煤邯郸设计工程有限责任公司矿井工程所从　事矿井设计工作。　

新形势下,我国煤矿井下采煤技术分析与选择

摘要：在煤矿井下生产过程中需要注意的环节较多，不仅要考虑其安全性，还要考虑煤炭生产过程中需要的材料、装备、技术等问题。要想实现煤矿企业经济效益与安全的双丰收，就必须高度重视煤矿开采中的采煤技术及工艺的合理选择。

关键词：煤矿企业；采煤技术；原则；工艺；方法

中图分类号：td823 文献标识码：a 文章编号：

煤炭是在特殊条件下进行生产的，采煤技术的分析与合理选择直接影响着煤炭企业的安全性和效益性，要实现这一目标煤矿企业不仅要对材料、设备高度重视，还必须合理选择采煤工艺与方法，并根据实际需要进行不断的完善，使煤矿采煤技术发挥其应有的作用。从采煤技术应该遵循的原则出发，就新形势下，对我国煤矿井下采煤技术分析与选择作简要阐述。

1 采煤技术分析

所谓采煤技术就是采用或是引进先进的技术、设备对原煤进行回采的一整套工艺。在新形势下，随着科技的进步，煤炭开采技术也在不断发展，其中心是要努力提高开采水平，不断使采煤效率有所提高，首先要研究开发煤矿的地址矫健、开采巷道布置、采煤工艺及安全生产等技术评价体系，在实现采煤经济效益的同时，能保证采煤安全，实现利益、安全双赢。其次要努力提高装备技术，发展大功率、高安全的薄煤层采煤机、抛煤机，这是新形势下煤矿开采的发展的一大趋势。煤矿开采是一项比较复杂的技术，其涉及到的环节、工序较多。在开采的时候，必须做好准备工作。由于开采工作是在矿井下作业的，在开采之前就要挖掘通道直接通往地下，要对巷道进行布置，特别是对采煤区和采煤工作面进行布置，要做好通风、排水、动力供应、通讯等工作。在这一环节就需要引进先进的技术和设备，并要建立相应的制度与管理方式。只有这样，才能为采煤提供一个和谐安全的空间，不仅方便工人安全出入，还能保证煤矿的开采效率，实现煤矿开采效益。

2 采煤技术应该遵循的原则

要想保证煤矿开采工作顺利进行，就要在采煤技术上下功夫。要想合理的利用采煤技术，就要遵循采煤技术的原则。在应用采煤技术的时候，要遵循安全生产原则、经济适用原则和高煤炭出采率原则。煤矿安全生产原则就是在生产过程中，必须考虑煤矿开采过程中的安全问题，要做到安全生产。只有做到安全生产，才能更好的促进煤矿企业的发展。要想保证煤矿企业安全生产，就需要采用先进的技术对煤矿生产过程中的工艺流程及煤炭系统的各个环节进行检查，以保证各个环节都能达到标准化规定。在生产过程中要认真的布置巷道，保证巷道的状态，要建立相应的通风、运输、行人、防水、防火、防尘、防瓦斯积聚通道，以更好的满足煤矿开采的需求。要对工艺环节进行检查，尽量避免冒顶、片帮、支架倾倒、机械事故及人身安全事故等，以保证生产环节的安全运行；经济适用原则就是在安全生产的条件下，选择经济适用的采煤方法的重要依据。采煤方法有很多，但是要想选择经济适应的采煤方法，需要考虑的因素相对较多。不仅要考虑地质构造情况、产量、效率，还要考虑其巷道和掘进量，还要对其进行分析比较，最终才能选择出合理的采煤方案。在选择经济适用的采煤方法的时候，要遵循相应的原则。要选择那些能够提高采煤工作面产量的，对组织管理有促进作用的方法。要选择那些能够改善经营管理，提高劳动生产率的方法。要选择那些能节约成本，材料能回收利用的方法。要选择那些能减低成本，减少材料消耗，提高劳动生产率，能完善煤炭企业管理的方法；煤炭出采率的高低直接影响煤炭损失，只有提高煤炭出采率，才能避免煤炭自燃，减少不必要的井下火灾，同时也能使采煤工作面和开采期限得以延长，减少不必要的煤炭损失。据不完全统计，截至2002年底，我国探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨，但人均储量仍然不高，所以合理利用煤炭资源，提高其出采率，是新形势下国家对煤矿企业提出的一项重要的技术政策。

“采—注—采”三步法原理

吸收条带开采和充填开采岩层移动和地表沉陷控制技术的优点，充分利用覆岩结构对岩层移动的控制作用，布置条带式工作面跳跃式开采，注浆充填和加固采空区破裂岩体恢复承载能力，应用荷载置换原理，实现对上覆岩层的控制；据此提出“小条带开采—注浆充填固结采空区—剩余条带开采”三步法开采新方法，

进行岩层移动和地表沉陷控制，以解决大面积开采地表沉陷控制和提高煤炭回采率的矛盾问题。其基本内涵是:将开采区布置成类似于条带开采式的宽、窄条带相间的工作面，窄条带工作面宽度应控制在上覆基岩厚度的1∕4～1∕6 左右，并控制面积采出率不超过35﹪；宽条带工作面宽度应控制在基岩厚度的1∕3～1∕5左右。

第一步：首先开采窄条带工作面。留煤柱(宽条带) 控制覆岩移动，采后覆岩破坏形成自然平衡拱式平衡体系，地表沉陷与变形微乎其微。

第二步：注浆充填与固结窄条带采空区垮落、断裂带破裂岩体。注浆材料可选用成本较低的粉煤灰—高水材料(水泥) 或砂—高水材料(水泥) 复合浆液，将采空区及其上覆破裂岩体固结为一个整体形成复合固结体，恢复其承载能力。

第三步：开采剩余的宽条带煤柱。为保证固结破裂岩体支撑带的稳定性和减轻注浆、冒矸对煤炭质量的影响，便于掘进上、下顺槽及保证其稳定性，在宽条带开采时，两侧各应留一宽5 m左右的小条形隔离煤柱。利用恢复了承载能力的复合固结岩体条带支撑上覆岩层，实现荷载转移，形成以小煤柱包裹的复合固结岩体条带支撑、老顶砌体梁和上部完整岩层为主要结构的覆岩移动与稳定体系，

地表将形成类似于条带开采的大面积平缓下沉状态，达到降低地表沉陷量、减小地表变形值的目的。初步预计采用这种方法控制地表沉陷，最终可将地表下沉率控制在25%左右，最终的工作面面积采出率达到80%～90%，接近常规的大面积长壁工作面的采出率。

在目前的开采技术条件下，采用“采—注—采”三步法开采既可以实现对上覆岩层和地表塌陷的有效控制，又可大幅度提高煤炭资源的采出率；各单个工作面的开采工艺可采用常规方法，采空区注浆加固工艺控制简单。因此，应用此方法进行地表沉陷控制在目前技术条件下是可行的，对于解决建筑群下不搬迁采煤和采煤塌陷区沉降量过大导致的环境破环问题，实现矿区资源开采和环境保护的统一，极具实用价值和应用前景。

69能源技术

在煤矿运营及发展过程中，煤矿采煤工作属于十分重要的内容，同时也是煤矿发展中的关键任务，因而科学合理实施煤矿采煤工作也就十分必要。在煤矿采煤工作实际开展过程中，很多方面因素均会对其产生影响，而采煤技术及采煤方法属于关键影响因素，所掌握采煤方法与技术也就十分重要。作为煤矿采煤工作人员，应当对采煤方法与技术加强了解及掌握，并且对其合理运用，从而为采煤工作的更好开展提供较好保障。1　煤矿采煤技术与方法的选择应遵循相关原则 首先，在选择采煤方法与技术时应遵循高采出率原则。在实际煤矿开采过程中，对于煤矿采煤技术的应用而言，其根本目的就是使开采效率得以提升，使煤炭产量及质量得以提高，并且使生产安全性得以提升，同时还需要减轻地周围环境所造成的影响，因此，在选择采煤技术及方法时应当对资源回收率及环境再恢复可能性等相关方面进行考虑，为能够使开采有害性降低，应当尽可能减少回采率，使煤矿高采出率能够得到保证，在此基础上使煤炭生产效率能够得以提升，使煤炭资源浪费情况减少，使资源回收利用率能够得以有效提升。 其次，在选择采煤方法与技术时应当遵循高效经济性原则。就当前实际情况而言，在煤矿开采工作过程中，很多大型先进机械开采设备已经得到广泛应用，可较好适应反复变化的多样化开采环境，使采煤安全性得以提升，并且能够使煤矿生产效率得以较大程度改善，然而，对于规模比较小的煤矿而言，其并不适合选择何种大型设备进行开采。在煤矿实际生产过程中，为能够使生产成本得以有效节约，应当依据企业生产规模及状况，对采煤方式技能型合理确定，从而使资源优化配置能够得以更好实现，通过对多种采煤技术进行综合运用，使生产成本降低。 其次，在选择采煤方法与技术时应当遵循绿色生产原则。对于这一原则而言，其所指的就是在选择采煤方法与技术时应当对生产现场安全性及对周围环境影响程度技能型考虑，避免在实际生产过程中破坏生态环境。另外，在选择采煤方法时应当注意科学勘查煤层结构，使开采方法选择的合理性得以增强，同时对于一些特殊区域煤层分布情况以及地质环境变化情况应当深入进行分析，从而选择安全经济采煤方法[1-2]。2　煤矿采煤方法与技术的具体应用2.1　倾斜长壁采煤法的应用 对于倾斜长壁采煤法而言，其所指的主要就是在实际煤矿开采过程中严煤层倾斜方向将采煤工作面向上面或者向下面进行推进，且对于巷道走向及回风巷道走向而言，所选择方向均为煤层倾斜方向。对于这种采煤方法而言，其主要包括两种形式，即俯斜开采与仰斜开采，同时与后退式、前进式及混合回采方式进行配合。然而，在该方法实际运用过程中仍有很多弊端存在，比如相比于常规采煤方式而言，其巷道开采速度相对而言比较慢，并且支护难度相对而言比较大，同时在进行仰斜开采时在采空区很容易由于地层渗水而造成严重积水情况。但是，该方法在巷道顶板下沉控制、两帮收敛位移控制以及底板鼓起控制方面均具有比较理想的效果，同时这种方式能够使巷道稳定性得以全面提升。2.2　条带采煤法的应用 对于条带采煤法而言，其也叫做保护性采煤技术，在实际煤矿采煤过程中该方法具有一定应用范围。该方法应用具体表现在以下几点：其一，对于需开采煤层利用条带方式实行有效划分，不但要开采1条还应当保留1条，从而使煤层开采过程中保证其结构稳定性，从而避免地采动因素影响作业计划，以保证采煤工作得以更好啊开展。其二，在实际开采过程中，在与周围建筑物之间距离较近情况下，为能够防止出现地表下沉情况，应当与条带开采技术优势进行结合，分析作业区域之内地表实际移动情况，从而不断能够使条带划分科学性得以增强，并且能够使煤矿开采工作的安全性得以有效提升。其三，对于条带采煤技术而言，其在实际运用过程中所具备优点就是所投入设备比较简单，并且其经济性比较良好，其存在的缺陷主要就是开采资源回收比较困难。2.3　离层注浆采煤技术的应用 对于离层注浆采煤技术而言，其属于一种现代化采煤技术，其目的主要就是对地表及覆岩下沉速度进行控制。对于该技术而言，其主要操作过程及内容如下：选择地面采空区上方的覆岩部位实行打钻，在钻眼部位通过高压形式将液体填充材料注入，从而将采空区填满，以便能够对采空区下沉进行有效控制。对于离层注浆而言，其相比于在采空区内部直接填充浆液方法存在一定差异，由于离层注浆不在井下施工，也就不会对现有生产系统造成干扰，且离层注浆技术具备经济高效优点，同时煤炭回收率比较高。就离层注浆技术实际应用情况而言，其能够使地表下沉幅度降低不低于37%，但是，在实际应用过程中应当注意使以下两个基本条件能够得到满足：其一，应当创造离层存在条件；其二，对相关采空区尺寸进行控制，模拟化运算离层注浆效果，在此基础上才能够使离层注浆技术得以更好应用[2-3]。3　结语 在当前煤矿生产过程中，为能够使其生产效率及生产质量得到保证，十分重要的一点就是应当对采煤方法及技术进行合理应用。在实际生产过程中，相关工作人员应当注意遵循采煤技术及方法的选择原则，并且要充分了解及掌握相关采煤技术及方法，以保证更好开展煤矿采煤工作，提升生产效率。参考文献：[1]孙亮.煤矿采煤方法与技术的研究[J].能源与节能,2017(05):126-127. [2]白林国,王兆祥,毛维龙.煤矿采煤方法与技术研究[J].能源与节能,2014(10):8-9. [3]赵伟锋.煤矿采煤方法与技术的研究[J].中国高新技术企业,2012(22):19-21. 作者简介：曹以旭（1973-）,男,山西广灵人,本科,工程师,东河煤矿总工程师,研究方向:采煤 、掘进、一通三防、地测等。煤矿采煤方法与技术分析曹以旭（太原煤气化公司东河煤矿,山西 临汾 041207）摘　要：随着当前社会上对煤炭资源的需求量不断增加，提升煤矿采煤工作效率也就十分必要，在采煤效率得以进一步提升的基础上，才能够使社会发展需求得到更好满足。在当期煤矿采煤工作过程中，为能够使工作质量及工作效率得以提升，应当对采煤方法及相关技术合理应用，从而保证采煤工作能够得以更加合理开展。本文就煤矿采煤方法与技术进行简单分析。关键词：煤矿采煤；采煤方法；采煤技术DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2018.02.060