淮南矿区采煤沉陷特征与治理对策

２００６年第３期
第６卷（总第２０期）
淮南职业技术学院学报

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＵＩＮＡＮ　ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ＆ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＣＯＬＬＥＧＥ
ＮＯ．　３，２００６

ＶＯＬ．　６，　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．　２０

淮南矿区采煤沉陷特征与治理对策
王晓波，曹贵昌
（淮南矿业集团地质管理研究院，安徽淮南２３２００１）

【摘要〕针对淮南矿区采煤沉陷对环境影响越来越大的状况，研究采煤沉陷与治理意义重大；通过多年
对地表移动观测站资料的分析和总结；基本掌握了矿区采煤沉陷特征；为减少采煤沉陷的危害，提出了留设保护
煤柱、采空区充填法、条带开采法、离层带充填法和监测监控等多种防护措施。
［关键词〕采煤；沉陷；特征；治理
［中图分类号］ＴＤ８２２十１［文献标识码］Ｂ［文章编号１１６７１　－４７３３　（２００６）０３一（００１３－０２

１概况
淮南煤田位于安徽省北部，煤田东西长１８０　ｋｍ，南北宽
约１５　－　２５　ｋｍ，面积约３　６００　ｋｍ２。部分地区为丘陵、岗地外，
其余均属冲积平原，地表标高一般为十２０　－　＋３０　ｍ。煤系地
层为石炭二迭系，其中山西组、下石盒子组和上石盒子组
（下段）为主要含煤岩系（厚约８００　ｍ　），一般含煤４０层，可
采总厚度平均３０　ｍａ煤田地层为一复向斜构造，两翼边缘
发育一系列逆冲断层，致使部分地层直立、倒转、推复。
淮南矿区按照矿井投产时间和地理位置分为淮河以南
老区和淮河以北新区。老区断裂构造较多，开采条件相对较

差。新区矿井煤层埋藏深，松散层较厚，一般为１４０一４８５
ｍ，构造相对简单，开采条件较好。老区采煤方法以普采、炮
采为主；新区主要以长壁综采和综放开采为主。顶板管理方
法均采用全部陷落法。
２矿区采煤地表沉陷特征
矿区采煤地表沉陷规律研究始于１９５５年，其中较大规
模的地表移动观测站３０个，取得了大量基础资料，并掌握了
符合矿区实际的地表移动规律及其计算方法。淮南矿区地
表移动角量参数综合分析成果见表１；淮南矿区概率积分法
参数见表２０

表１淮南矿区地表移动角量参数综合分析成果表

６６０一２２０　ｓｉｎ　ａ
（００＜ａ　＜９００）
７００

“＜５５０）

６９０６６０ ６８０ ５５“一０．１６ａ－１２ｅ（５５０＜ａ＜９００）６５０

４１０

４９０
ａ－煤层倾角，度。

矿区采煤沉陷一般特征与规律为：矿区为煤层群开采，
地表受地下采煤引起的采动次数多，采动影响持续时间长。
煤田地势平坦（地表标高一般＋２０一＋３０　ｍ　），且潜水位高
（新区十１８　ｍ以上），由于采用全陷法管理顶板，且累计采出
煤层厚度大，地表沉陷显现十分明显，地表沉陷面积与沉陷
程度大，导致沉陷区大面积积水，积水对居民区构成严重威
胁。开采缓倾斜煤层，在无大断层影响下，塌陷盆地各条特
性曲线呈连续性。由于地质构造复杂，采动诱发断层“活化”，
使地表沉陷规律复杂化，断层露头区域的地面非连续性破坏

严重。
新、老区因地质采矿条件不同，其沉陷特征与规律各有

特点如下：
新区的新生界第三纪和第四纪冲积层厚度大，达１４０－
４８５　ｍ，且含有多层流砂层。该区域采煤地表下沉系数大，沉
陷范围相对扩大，沉陷程度严重。地表下沉盆地边界范围扩
展很大，以下沉１０　ｍｍ求取边界角无实际意义，这应是含水
层失水造成的。在采煤方法上新区采用了综合机械化放顶
煤开采，开采强度大，覆岩破坏严重，地表沉陷导致地面出现

［收稿日期１２００６－０８一１８
［作者简介〕王晓波（１９７０一），男，安徽淮南人，工程师，主要从事矿山测量和采煤沉陷技术的研究和管理工作，电话：

１３０８５０８９７１３０

万方数据
淮南职业技术学院学报第６卷
表２淮南矿区概率积分法参数表
参数
ｔａｎ刀

老区
９００一０．　６ａ
（ａ　ｓ＿　５５０）
１．　４２ａ一１８０
（５５－＜ａ　ｓ＿　７６０）
ａｒｃｔｇ（２Ｈｏ／Ｄ，ｓ　）
（ａ＞７６０）
ＤＩｓ一开采区段高

０．　６　＋　０．１２１ｎ　ｎ
ｎ一回采分层数
（不含急倾斜煤层）

０．２５＋０．　００４　３ａ

（１５０＜ａ＜５００）
１．９７一１．　７２ａ／Ｈａ

（不含急倾斜煤层）
０．１　Ｈ

（不含急倾斜煤层）

新区
９００一０．　６　ａ
０．８８
０．３５

ｔａｎ尹上二１．９
ｔａｎ　Ａｆ二２．０５
ｔａｎ刀二２．０
０．１　Ｈ

的载荷。在整个开采条带全部采出后，地表形成单一均匀的
下沉盆地，并产生微小的移动与变形。该方法与全部开采方
法相比，尽管采出率很低，但它能有效地控制地表的沉陷。
１９７９一１９８８年，九龙岗矿和李二矿就是采用条带开采法成
功地采出了部分井筒煤柱，有效地控制了地面沉陷，避免了
地面建筑物损坏。
覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降技术，就是通过地面
钻孔向采空区上方覆岩中的离层带高压注人液体充填材料，
以控制覆岩下沉为途径，最终实现控制地表沉降。１９９９年，
在李一矿一６０２　Ｗ石ＷＣ１３工作面和谢二矿４１１１Ｃ１３工作面
都采用了离层充填粉煤灰的开采技术，有效地控制了地面沉
降，减沉率分别达４５％和４０％，有效地保护了地面建筑物。
３．３建立沉陷监测监控系统
为防止煤矿井下开采引起地表沉陷造成地面建筑物损
害，在地面设立地表移动观测站，对地下开采影响进行实时
监测，调控井下开采，及时对地面建（构）筑物采取加固、保
护措施；沉陷监测监控系统的建立是保护地面建筑设施不受
开采沉陷危害的一种有效途径。
４结语
目前，淮南矿区各矿井均处于非稳定沉陷状态，老区浅
部小井的开采对建筑物的损害时有发生，村镇下压煤制约了
矿井的发展；根据开采沉陷学原理，合理选用科学开采技术，
深人开展地表沉陷控制实验和研究，完全可以控制采煤沉
陷，防止采煤沉陷造成的危害。对已形成的沉陷区须采用综
合治理方法，统筹规划和设计，本着因地制宜的原则，运用生
态学原理，对不同条件的沉陷区采取合理的技术对策，例如
采用塌陷区土地复垦、水资源利用、农、林、牧、渔以及旅游开
发等治理措施，以利矿区的可持续发展。

参考文献：
中国统配煤矿总公司生产局．煤矿测量手册［Ｋ３．北京：煤炭
工业出版社，１９９０．
中华人民共和国能源部．煤矿测量规程［Ｍ３．北京：煤炭工业

出版社，１９８９．
国家煤炭工业局．建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与
压煤开采规程［Ｍ３．北京：煤炭工业出版社，２０００．

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塌陷、断裂、地堑沟，对地表建筑设施构成严重危害。新区下
沉盆地弯曲程度较小（Ｋ值偏小），工作面收作二三个月后，
下沉盆地各点的下沉值达到其最终下沉值的９０％。在移动
角范围以外至下沉盆地边缘，虽然下沉量与变形值都较小，
仍有部分房屋受损坏的现象。
经综合分析，新区长壁全陷法开采条件下的地表移动延
续总时间与开采深度之间的关系为：
几二２０３十０．７　Ｈ
式中：几为地表移动延续总时间，ｄ；　Ｈ为开采深度，ｍｏ
老区部分矿井为急倾斜煤层开采，受采动影响，不仅顶
板覆岩产生移动，而且产生底板滑移，煤层露头上方出现沿
煤层走向的槽形非连续塌陷。同时，急倾斜煤层开采导致地
表裂缝十分发育，造成的损害相当严重。
３沉陷治理综合防护措施
３．１留设保护煤柱
为避免地下开采引起地面沉陷造成地面居民区建筑设
施的损坏，采用留设保护煤柱是最有效的措施。对于现在已
经建在煤田区域内的人口密集、面积较大的居民区、城镇区，
要留设永久保护煤柱；对于今后新的城镇规划区，煤矿开采
必须与城镇建设相结合，统筹规划，规划区应选择在无煤区
域或无经济开采价值的煤层区域，并留设永久保护煤柱。
为保证保护煤柱留设的准确、可靠，尽可能缩小压煤量，
通过研究取得了适合本矿区不同地质条件下的煤柱留设参
数和方法。例如，在２００２年完成的（淮南潘谢矿区巨厚松散
层工广及风井煤柱优化设计研究）科研项目，已在新建矿区
煤柱留设方面进行应用。
３．２控制地面沉陷
矿区目前控制地面沉陷的主要方法有井下采空区充填
法、条带开采法、覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降。
井下采空区充填法是一项比较成熟的控制地表沉陷的
措施。不仅可以大大减少渡岩的破坏程度，而且可使地表下
沉值大幅度减少。早在６０年代，孔集煤矿根据急倾斜煤层
特点，曾采用研石自流充填采空区的方法，进行过采煤试验，
地面减沉可达６０％以上。该种方法尽管费用较高，但效果
良好。
条带开采法是将开采区段划分为比较规则的条带形状，
采一条，留一条，使留下的条带煤柱能够充分支撑上覆岩层

万方数据