薄基岩厚煤层建筑物下开采技术研究.pdf

薄基岩厚煤层建筑物下开采技术研究 葛亭煤矿 130 采区北翼 DF1F2断层区段上方有钟海村庄， 该区段的开 采将对地面村庄建筑物安全构成威胁，为保证地面建筑物安全，并最 大限度的采出地下压煤，葛亭煤矿与中国矿业大学开展技术合作，在 提高开采上限取得成功经验的基础上， 通过现场地质采矿条件和村庄 情况的调查研究和采动岩体结构分析、方案设计与对比分析、地表沉 陷预测和建筑物影响分析等工作， 进行了薄基岩巨厚冲积层条件下村 庄下采煤的地表沉陷控制条带开采方案研究。 1 试采区概况 试采区位于 130 集中轨道上山以北，DF1、F2断层之间的块段。煤层厚 度 8.22m， 开采范围-260.4～-283.7m， 平均采深 314m； 倾斜宽 70200m， 走向长 470m，煤层倾角 215，平均 5。工业储量 90.7 万 t。地 面标高平均38.0m，冲积层厚度 270.9m，基岩厚度 2565m。 2 村庄建筑物类型及安全设防标准 地面村庄建筑物情况钟海村有村民 196 户，约 882 人，总建筑面积 约 3.5 万 m 2。建筑物类型分以下四种一是砖混结构二层楼房或局部 二层楼房； 二是片石基础砖墙、 预制板或现浇顶平房； 三是毛石基础、 砖墙机瓦房；四是毛石基础土胚墙或半砖墙、人字型木屋架、草房或 瓦房。 根据建筑物质量状况， 考虑到山东省农村建筑物采动影响赔偿的现实 状况和我矿已采区域对建筑物的影响程度， 设计地表水平变形值控制 在 2.0mm/m 以下，地表下沉值控制在 300mm 以内；即允许部分建筑物 出现Ⅱ级采动损害，对受采动影响建筑物采取部分赔偿或修缮处理。 3 条带开采方案设计 首先在国内外村庄下采煤取得成功经验的各种开采方法的基础上， 对 照本区村庄下采煤的基本特点和已经取得的成功经验， 找到了本区村 庄下采煤的基本途径和对策， 综合分析确定采用目前应用较多和较成 熟的条带开采方法，来实现本区控制地表沉陷和地表变形量、解决村 庄下压煤开采的问题。 在确定条带开采方案的基础上， 应用威尔逊煤柱设计理论和关键层理 论，考虑到本区煤层厚度大、表土层厚度大、基岩较薄、靠近大断层 等不利因素，若完全控制关键层不断裂的技术难度较大，工作面宽度 过小则开采效率太低， 因此设计本区域的条带工作面采宽以40～45m、 面积采出率以 40左右为宜，则留设煤柱留宽应为 60m 左右。通过控 制开采厚度和开采宽度实现对地表沉陷的有效控制。 通过多种布置方案对比分析，结合以往建筑物下采煤的成功经验，确 定了四种条带开采布置方案。在地表移动预计参数确定后，采用中国 矿业大学研制开发的概率积分法预计系统 MSPS 对该块段煤层全部开 采和四个开采方案的地表下沉、地表水平变形、水平移动、地表倾斜 变形、地表曲率变形、经济效益、技术问题、采出率的对比分析，确 定了葛亭煤矿130采区北翼DF1F2断层区段村庄下压煤条带开采方案 四， 即采宽 45m、 留宽 60m、 采高 2.5m 来进行钟海村庄下的压煤开采。 该方案可以满足设计要求，预计地面最大下沉值 268mm，达到村庄建 筑物保护的设防标准，技术可行、可靠，经济合理。 4 应用效果和效益 2003 年 9 月12 月， 采用条带开采方案四对 130 采区北翼 DF1F2区段 煤层进行了开采，实测地表最大下沉值 380mm，累计生产原煤 10.8 万 t，工作面回采率 96.6，经济效益 1170 万元