3-4-条带开采

一概念：1、矿山压力：开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。

这种由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

2、矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在掩体中产生的动力现象。

这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。

3、矿山压力控制：为使矿山压力显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产、必须采取各种技术措施吧矿山压力显现控制在一定范围内。

对于有利于采矿生产的矿山压力也应当合理利用，所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。

4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应绝对应力或地应力。

5、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切应力增高部分称为支撑应力。

6、老顶：通常吧位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。

7、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。

8、直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落。

回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大，当达到其极限跨距时开始垮落。

直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。

9、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。

随着工作面推进，顶底板处于不断引进的状态。

由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小，因而常常可以忽略不计，为此顶底板移近量简称为顶底板下沉量。

10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳（变形失稳）。

有时可能伴随滑落失稳（顶板的台阶下沉），从而导致工作面顶板的急剧下沉。

“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。

第30卷第11期2021年11月中国矿业CHINA MINING MAGAZINEVol.30,No.11Nov.2021固体钾盐矿山房柱式开采地表沉陷的理论计算陈明程(山西天地煤机装备有限公司，山西太原030006)摘要：条带房柱式开采法是世界固体钾盐矿山最主要的采矿方法,光卤石/钾石盐是最主要的含钾开采矿石,具有可溶于水、易吸水潮解、内聚力大等独特的物理力学特性，导致不能完全照搬随机介质理论用于地表沉陷的计算。

因此，以老挝某固体钾盐矿山作为工程背景，基于弹性半无限空间理论，建立条带房柱式开采的力学模型，利用弹性力学线性荷载的布辛内斯克解，理论计算地表沉陷量,并进一步利用FLAC®数值模拟软件建立地表沉陷力学模型,数值仿真计算地表变形量。

结果表明，在矿房宽度为8m,矿柱宽度为10m的情况下，采用理论和数值模拟软件计算，地表下沉系数q均在0.05左右，与国内外房柱式开采的工程经验基本一致。

关键词：房柱式开采；固体钾盐；半无限空间；地表变形量；FLACe软件中图分类号：TD823.5+1文献标识码：A文章编号：1004-4051(2021)11-0135-06Theoretical calculation of surface subsidence in room andpillar mining of solid potash mineCHEN Mingcheng(Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co.,Ltd.,Taiyuan030006,China)Abstract:Strip room and pillar mining method is the most important mining method for solid potash mines in the world.Carnallite/s ylvine is the most important mining ore.It is soluble in water,easy to absorb water and deliquesce,and has great cohesion.The distinctions of physical and mechanical characteristics make it impossible to completely copy the random medium theory for the calculation of surface subsidence. Therefore,taking a solid potash mine in Laos as the engineering background,based on the theory of elastic semi-infinite space,a mechanical model of strip room and pillar mining is established,and the Bucinnesk solution of the linear load o£elastic mechanics is used to theoretically calculate the amount of ground subsidence,and further more.The FLAC3D numerical simulation software is used to establish the surface subsidence mechanical model,and used to calculate the surface deformation.The conclusion show that the width of the mining room is8m and the width of the pillar is10m,the theoretical calculation and numerical simulation software are used to calculate,and the surface subsidence coefficient q is about0・05,which is consistent with the engineering experience of room and pillar mining at home and abroad.Keywords:room and pillar mining；solid potash；semi-infinite space；surface subsidence；FLAC3D softwareo引言开采沉陷预计是矿山开采沉陷学科的核心内容之一，它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义。

第三章露天矿⼭开采安全第三章露天矿⼭开采安全第⼀节露天矿⼭基本知识⼀、露天矿⼭开采的基本概念露天开采就是从地表直接采出有⽤矿物的开采⽅法。

由露天开采形成的各种矿⼭坑道的总体称为露天矿场。

根据矿床埋藏条件和地形条件，露天矿⼭分为⼭坡露天矿和凹陷露天矿。

开采⽔平位于露天开采境界封闭圈以上的称为⼭坡露天矿，位于露天开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿，如图3-1所⽰。

图3-1 ⼭坡露天矿与凹陷露天矿⽰意图根据开采⽅式的不同，露天开采有⼈⼯开采、机械开采、⽔⼒开采和挖掘船开采。

（⼀）⼈⼯开采主要靠⼈⼒来打眼、装矿和推车。

（⼆）⽔⼒开采是⽤⽔枪射出⾼压⽔流冲采矿⽯并⽤⽔⼒冲运。

此法多⽤于开采松软的砂矿床。

（三）机械开采是⽤⼀定的采掘运设备，在敞露的空间⾥从事采矿作业，并通过露天沟道或地下巷道把矿⽯和岩⽯运出。

（四）挖掘船开采是利⽤挖掘船开采河道中的砂矿床。

⽬前，世界上露天开采的矿物占整个矿物产量的70%，我国铁矿⽯产量的85%由露天开采，建材矿⼭⼏乎全部采⽤露天开采。

⼆、露天采矿场构成要素露天开采形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为采矿场。

（⼀）台阶露天开采时，通常是把矿岩划分成若⼲⽔平分层，⾃上⽽下逐层开采。

在开采中各分层保持⼀定的超前关系，在空间上形成阶梯状，每个阶梯是⼀个台阶，或称阶段。

台阶是露天采矿场的基本构成要素之⼀，是进⾏独⽴采剥作业的单元。

台阶的构成要素如图3-2所⽰。

图3-2 台阶构成要素1－台阶的上部平盘；2－台阶的下部平盘；3－台阶坡⾯；4－台阶坡顶线；5－台阶坡底线；α－台阶坡⾯⾓；h－台阶⾼度台阶的上部⽔平⾯称为台阶的上部平盘，台阶的下部⽔平⾯称为台阶的下部平盘，上下两平盘之间的倾斜⾯称为台阶坡⾯，台阶的上部平盘与坡⾯的交线称为台阶坡顶线，下部平盘与坡⾯的交线称为台阶坡底线，台阶上部平盘与下部平盘之间的垂直距离叫台阶⾼度，台阶坡⾯与下部平盘的夹⾓称为台阶坡⾯⾓。

台阶的上部平盘和下部平盘是相对的，⼀个台阶的上部平盘同时⼜是上⼀个台阶的下部平盘。

充填开采与条带开采相结合的技术探讨于利;吴士坤【摘要】如何在村庄不搬迁的情况下解放村庄的压煤资源是一个技术难题，针对传统的条带开采资源回收率低的弊端，以及今年来兴起的充填回采工艺达不到村庄下开采的技术要求等弊端，提出充填开采与条带开采相结合来解决村庄下压煤的技术方案。

%It is a technique difficult that how to exploit the coal under village under the circumstance that the village would not move,for the shortcoming of the low recovery rate using tradition stripe mining and the situation of filling mining rising recently can not reach the standard of mining under village,we put forward the technical proposal that combine strip mining and filling mining to solve the problem that exploit coal under village.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P129-131)【关键词】村庄压煤;条带;充填,设计;等效采高【作者】于利;吴士坤【作者单位】山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿，山东邹城 273514;山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿，山东邹城 273514【正文语种】中文【中图分类】TD823.83（1）对于村庄下压煤，首选的方案当是村庄搬迁，但是村庄的搬迁往往造成较多的社会问题，而且需要较长的时间准备，初期投资更是天文数字。

（2）传统的条带开采也是解决村庄压煤的方案之一，但是单纯的条带开采回收率仅仅在10%～50%之间，造成煤炭资源的大量浪费。

绪论金属矿床开采按不同的埋藏条件,主要有以下三种方法:①露天开采，②地下开采，③砂矿床开采，目前主要是机械化采掘，本课程主要讲机械化露天开采的方法。

一、露天开采的基本概念及述语露天开采是在一定范围内敞露的空间里，将掩盖在矿体上部的表土及周围部分的岩石剥除掉，而把矿石开采出来。

因此为了采出矿石，还必须开采矿石。

1．台阶(bank）：（图1－1)开采时，自上而下把矿岩划分成具有一定厚度的水平分层,用独立的采掘、运输设备进行开采，各分层保持一定的超前关系，从而形成阶梯状。

台阶由以下要素构成:上部平盘、下部平盘、坡面、坡顶线、坡底线、高度、坡面角.台阶分:工作台阶：工作平盘布置采掘、运输设备。

非工作台阶:保安平台：用于缓冲和阻截滑落岩石，减缓边坡角。

清扫平台:阻截滑落岩石并用清扫设备进行清理.运输平台：作为工作台阶与出入沟运输的联系通道.2、工作线(Ａｖdｖaｎce line）…已经做好准备而形成的矿岩区段。

3、采掘带（excavaｔion zone）：开采时将台阶划分为若干个条带，逐条顺次开采，每一个条带叫做采掘带.参数:宽度(１）、实方……取决于爆破方法和参数。

(2)、电铲…取决于电铲的挖掘和卸载半径。

4、采区（ｗorkｉng sectiｏn ）每一条带开采时也可划分为若干区段配以独立的采运设备.参数：长度…一条电铲所占的采掘工作线长度.５、露天坑道:按用途分：１、出入沟…建立开采水平间的运输通道。

（图l—4中的AB).2、开段沟…建立第一条工作线（初始台阶)（见图l—4中的CD)。

按断面形状分：整断面（1-5 a）,单侧沟(１－5 b）6．露天矿场（ｏｐｅｎ piｔ)已经进行和正在进行露天开采的区域，由台阶和露天坑道形成。

山坡露天：封闭圈以上。

凹陷露天：封闭圈以下.构成要素:(1)边帮：露天矿场四周表面的总体，分：顶帮、底帮（ｓlｏｐｅ)、端帮(2）工作帮：(workｉng slope），非工作帮（ｓlope ｏｆ re ｓｐoｓｅ)（３）工作帮坡面及工作帮坡面角（4）非工作帮坡面及最终边坡角。

1.三下采煤技术P1:三下采煤新技术是指建筑物下,铁路下,近0水体下煤炭资源开采技术的统称,是多学科交叉的边缘学科技术.该技术涉及采煤,测量学,开采沉陷学,岩石力学和建筑学等学科,包括开采沉陷的理论计算分析和特殊采煤技术两大方面.包括地面建筑物留设煤柱的设计也属于三下采煤技术的范畴.2.条带开采P49：是指将要开采区域划分成比较正规的条带，采一条，留一条，利用保留的煤柱支撑上覆岩层，从而减少覆岩沉降，控制地表移动与变形，达到地面保护的目的。

优点：（1）：条带开采不改变原有的采煤方法（2）条带开采可依据保护体的要求，设计开采方案。

缺点：主要体现为采出率低、生产效率相对较低和巷道掘进量大三个方面。

条带开采的一般设计步骤：（1）初步确定条带开采宽度（2）初步确定条带留设煤柱宽度（3）分析确定条带尺寸（4）确定条带开采的实际尺寸（5）最终确定条带开采方案3.原位张裂理论P19：底板移动的原位张裂和零位破坏理论认为在自重和下部水压力的耦合作用下，其超前压力压缩段岩体整个结构呈现上半部受水平挤压、下半部受水平引张的状态，因而在其中部附近的底面上的原岩节理、裂隙等不连续面就产生岩体的原位张裂。

4.协调开采P55：协调开采技术是三下采煤技术中控制地表变形的采煤方法，它利用地表移动规律和工作面的相对位置及开采方向布置来实现减少开采影响变形。

5.全柱开采P56：全柱开采是利用开采影响的动态变形相对较小的特点，将保护柱置于开采区域中央，采用多工作面同时，匀速推进方式进行整个煤柱的开采，达到既开采煤柱又保护地面建筑物的目的。

6.充填开采P57：是利用顶板管理方法实现减少地表变形的开采技术，其实只是利用沙子、碎石或炉渣等材料充填采空区，借以支撑围岩，达到减少沉降的目的。

充填开采的优缺点：优点：（1）充填开采适用于各种条件的三下采煤问题，且对煤矿安全的通风，瓦斯、防灭火、顶板压力与冲击危害问题也有较好的防治作用。

（2）充填开采可最大限度回收三下压煤资源，减少煤炭资源损失。