对“三下”采煤技术的认识与研究.pdf

电力与能源 对 “ 三下’’ --▲ ■、 ，---J ■ 采煤技术的认识与研究 文／ 许志楠 摘 要随着煤矿开采强度和开采范围的加大， “ 三下”采煤问题更显突出，不仅连成大量煤炭资源的积 压 ，而且遣成矿井不能合理进行开采。本文结合工作实际，探讨如何下安全高效的进行 “ 三下”采煤，对节约 煤炭资源和提高产量都具有重要的现实意义。 关键词 “ 三下”采煤；煤柱；安全 中图分类号 T D 8 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 - 9 1 6 6 2 0 1 1 0 3 2 c 一 O 2 4 O 一 0 2 前言在建筑物下、水体下和铁路下开采煤炭，称 为 “ 三下”采煤。根据全国统配煤矿的不完全统计， 我国的 “ 三下一上”压煤量达1 3 7 ． 9 亿 ，其中建筑物 下压煤量为8 7 ． 6 亿t 。在煤矿生产过程中，一般都在建 筑物下、铁路下、水体下保留煤柱不进行开采。这样 不仅造成大量煤炭资源的积压 ，而且造成矿井不能合 理进行开采，尤其是在埋深大、煤层层数多的矿区， 压煤量相当惊人。随着开采技术的不断提高以及环境 保护的要求使 “ 三下”采煤技术改变了原有的方法 ， “ 三下”采煤技术得到了迅速的发展，由只能用充填 法开采，发展到能用陷落法开采；由用条带法、房柱 法开采，发展到全面开采等方法。这样不仅保护了地 面建筑物 、铁路 、地下水体不被破坏 ，且实现多出 煤、降成本、高效率、保安全，提高了资源回收率， 又尽可能避免发生企业效益与工农关系的矛盾以及矿 井近期效益与可持续发展的矛盾。 一 ，建筑物下采煤技术 一国内外建筑物下采煤技术研究现状 “ 三下”采煤开展较好的国家有波兰、英国、德 国、前苏联等。波兰进行 “ 三下” 地面建筑、铁路和 水体下 采煤已有多年历史，闻名世界。在波兰硬煤产 量中， “ 三下”开采的煤炭产量占6 O ％ 以上，其中5 0 ％ 为建筑物下开采，1 0 ％为湖泊下开采。 我国建筑物下采煤试验研究开始于1 9 6 2 年 ，经过将 近5 O 年的研究和实践，建筑物下采煤技术有了长足的 发展。据有关资料显示 ，我国各矿区都不同程度的在 建筑物下压有煤炭，建筑物所压煤量中，村庄是最多 的，其次是工业场地、其他工业与民用建筑。 二建筑物下采煤的技术措施 1 、不搬迂村庄全部开采技术 在建筑物下采煤时，应尽力减少多煤层开采或是厚 煤层分层开采中多个分层或同一煤层的同时开采引起 的地表变形。减少地表变形的采煤方法主要有全部 充填法、联合开采、分层开采、布置长工作面、间歇 开采等。 1 布置较长工作面 使建筑物位于移动盆地平 地部分 ，使建筑物承受动态变形后，仅承受最小静态 变形，减小开采边界附近地表变形。 2 充填法处理采空区用水砂充填是采煤法中 减少地表下沉效果最好的方法；其次是风力充填和矸 石充填 ，充填密实的地表最大下沉量为采厚的8 ％ 一 l 5 ％。 3 协调开采在上下煤层或是同一煤层的相邻 工作面协调开采，使得不同工作面采动产生的变形相 互抵消，有利于减少地表变形，保护建筑物。 4 分层间歇开采先开采一个分层，待其所引 2 4 0 工 会 博 览 2 0 1 1 1 1中旬刊 起的地表变形稳定后在开采相邻的分层。 2 、条带开采 将开采的煤层划分为若干条带，各条带相间开采， 由保留条带支撑上覆岩层重量，地表下沉量减少到原 来的8 0 ％ 一9 0 ％。条带开采要求任何一个条带煤柱应有 足够的强度和稳定性，足以支撑下覆岩层的载荷 ；对 坚硬的直接顶板不易冒落时，应采取强制放顶 ，使条 带煤柱处于三向应力状态。 3 、离层注浆减沉技术 离层注浆减沉是近几年来提出的一种新的方法 ，即 在煤层开采以后，在地面预先布置钻孔，通过钻孔向 开采后正在离层的岩层缝隙中进行高压注浆，浆液充 填岩层裂隙便可以减少地表下沉。该方法在我国的一 些矿区已进行了成功试验 ，采用该方法地表下沉量可 以减少3 0 ％ 一6 0 ％。 二 水体下采煤技术 一国内外建筑物下采煤技术研究现状 国外水体下采煤已有1 o 0 多年的历史，英国、日 本、加拿大、智利和澳大利亚还成功地进行了海下采 煤 ，美国则非常重视长壁开采对地表河流甚至小溪的 影响。 我国在2 0世纪6 0 年代以前，在开采技术条件较好 的地区，已经有水体下采煤的尝试当时主要为定性描 述和分析。2 0 世纪6 O ～8 O年代，开展了大量的专用观 测孔来研究开采导水裂隙带高度，并就观测孔中水位 变化及水的漏失量等方法，提出了有效和无效导水裂 隙的区分。2 O 世纪8 0年代以来，在借鉴国内外经验的 同时，大规模开展了对水体下采煤导水裂隙带发展规 律和防水煤 岩 柱留设的研究，取得了不少突破性的 进展。 二水体下采煤的技术措施 1 、合理 留设煤柱 水体下采煤应根据水体类型及地层结构特点 ，区 分两种类型的煤柱 1 防水煤柱，确切掌握水源的 位置和水量，防水煤柱的最小高度等于导水裂缝带高 度加上5 3 O m厚度的保护层 ； 2 防砂煤柱，防砂 煤柱的最小高度等于冒落带高度加上2 1 5 m厚度的保 护层。经实践证明，在许多情况下，可先留防水煤柱 进行试采，然后在试采基础上 ，变防水煤柱为防砂煤 柱 。 2 、分层或分阶段间歇开采 间歇开采是煤矿水体下采煤普遍采用的一种方法， 对于缓倾斜厚煤层来说，是采用倾斜分层的方法；对 于急倾斜煤层，则是采用水平分层或沿走向推进的伪 倾斜柔性掩护支架的方法。 3 、先探后采 电力与能源 浅谈影响煤矿监测监控技术发展的因素及应对措施 文／ 赵晋亮 摘 要煤矿监测监控系统工作稳定可靠与否，直接关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工的安危。但当前 一 部分矿井安全监控系统没有发挥应有的作用或者 系统经常出现误报警，给安全生产和管理带来 了很 多重大隐 患。本文结合工作实际对影响煤矿监测监控系统的几个 因素作 出简要分析，并提 出相应的对策，以使监测监控 设备 为煤矿的安全生产保 驾护航 。 关键词监测监控；因素；安全 中图分类号X 9 2 4 ． 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 -9 1 6 6 2 0 1 1 0 3 2 c 一 0 2 4 卜0 2 前言 煤矿具有生产环节多、大型机电设备多、 环境条件恶劣等特点，为了确保煤矿安全生产，越来 越多的煤矿配置了各种监测监控系统 ，如安全监测系 统、电力监测系统、胶带运输监控系统，矿井提升监 控系统，矿山电网综合 自动化系统等监测监控系统。 煤矿监测 控 系统工作稳定可靠与否，直接关系到矿 井安全生产、抗灾能力和矿工的安危。 目前推广较 多用的较好的监控系统有K J 8 6 N、K J 9 0 、K J 6 6 、 KJ 9 5 、TF 2 0 0 等系统 ，实践表明，这些监测监控系统 为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。煤矿 监测监控系统具有传输距离远 ，监控对象广且数据变 化迅速 ，传感器适合采用远程供电，设备外壳保护性 能好等特点，系统的装备大大提高了矿井安全生产水 平和安全生产管理效率 ，但是还有相当一部分矿井安 全监控系统没有发挥应有的作用或者系统经常出现误 报警，给安全生产和管理带来了很多重大隐患。 一 煤矿监测监控技术的发展历程及系统结构 国内煤矿监测监控技术的开发和应用起步于2 0 世纪 8 0 年代初期，9 0 年代后期。随着电子传感器技术、微 计算机技术、电子技术、信息传输技术的飞速发展 ， 矿井安全监控系统在煤矿的应用已由早期的单一参数 发展为多参数的综合性系统 ，主要用于监测瓦斯、 CO、烟雾、风速、温度、负压、风筒、风门状况等环 境参数，以及监测机组位置、水仓水位、原煤产量、 设备开停等生产参数和电位 、电压、功率等电量参 数。监测监控系统从其通信方式上划分 ，先后经历了 三个阶段 第一阶段是每个传感器需一对传输线连接 到地面的星型结构 ；第二阶段是在一对传输线上实现 多路频率分割的载波传输；第三阶段是 目前应用最多 的中心站和分站之间的半双工时分总线方式。至今， 在浅部开采和留设防砂煤柱的情况下，如果厚松 散层底部的含水砂层厚度大，砂层水水压大，应采取 “ 先探后采”的措施。基本原则为先采远离水体， 后采邻近水体的煤层；先采隔水层厚，后采隔水层薄 的煤层；先采地质条件简单，后采地质条件复杂的煤 层；先采较深部，后采较浅部的煤层。 三，铁路下采煤技术 我国铁路下采煤大部分属于线路下采煤，在开采影 响下，地表移动盆地范围内的铁路线路和路基都将产 生移动和变形。这种移动和变形分为两种 一是连续 型的，即路基的移动和变形与地表是一致的；二是非 连续型的，突变的，即地表产生急剧下沉、开裂 ，甚 至突然塌陷，这就会危及列车行车安全。铁路下的采 煤技术措施如下 一 满足一定的采深 与采厚 比 长壁垮落法开采时，铁路下方开采煤层的深度和厚 度之比要满足 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱 留设与压煤开采规程规定的数值，且最小深度中的 基岩厚度必须大于垮落带高度。 二留设铁路保护煤柱 一 、二级铁路线上的一、二级铁路站、有严重滑坡 危险难以处理的铁路沿线、在 目前条件下采用改道或 不留设煤柱方法处理技术上不可行，经济上不合理的 铁路线、铁路隧道以及全长大于2 0 m的铁路桥都需要 留设合理的保护煤柱。 三合理布置工作面 在进行开拓布置时，应尽量将开采区域布置在铁路 的正下方，使线路处于移动盆地的主断面上。同时， 合理调整工作面推进速度，工作面推进至在铁路附近 时 ，抓好井下正规循环作业，使地表均匀沉降，尽量 减小每次采动对铁路的动态影响。 四采取地面维修技术 在开采过程中，应加强铁路线路巡查及时发现和 排除事故。若线路产生下沉和横向移动，对路基要进 行阶段性的抬高与加宽，使其尽量恢复到开采前的状 态。线路下沉要采用起道和顺坡的方法消除，使线路 纵断面恢复到原有状态；横向水平移动要采用拨道和 改道的方法消除。 结语 随着煤矿开采强度和开采范围的加大， “ 三 下”采煤问题更显突出， “ 三下”采煤是合理地开采 和利用煤炭资源，提高资源回收率的重要途径。虽然 近年来国内外煤矿在 “ 三下”采煤方面取得了一定的 成果 ，但是在实践中还面临着许多新的课题有待研究 和解决 ，尤其要大力发展建筑物加固措施 ，现场测试 仪器等。相信在不远的将来， “ 三下”采煤技术将为 我国煤炭工业的高速发展作出一定的贡献。 作者单位晋煤集团王台铺煤矿 作者简介 许志楠 1 9 8 5 ． 1 0 一，男，本科 ，山 西晋城人，采煤助理工程师，现任职于山西晋煤集团 长平公 司王 台铺煤矿煤 柱回收队 主管技术 员，主要从 事技术管理工作。 参考文献 [ 1 】 徐永圻． 煤矿开采学【 M】 ． 徐州 中国矿业大学出版社． 1 9 9 9 ． [ 2 】 杜计平， 汪理权． 煤矿特殊开采方法 M】 ． 中国矿业大学出版 社． 2 0 0 3 ． [ 3 】 钱鸣高， 石平五 ． 矿山压力与岩层控制【 M】 ． 中国矿业大学出版 社． 2 0 0 3 ． 工 会 博 览 2 0 1 1 1 1中旬刊 2 4 1