建筑物下、铁路下和水体下采煤技术分析.pdf

建筑物下、 铁路下和水体下采煤技术分析 朱红飞 冉德立 河南煤矿安全监察局 豫东监察分局。 河南 商丘 4 7 6 0 0 0 摘曼 本文分析了我国建筑物下、 铁路下和水体下采煤技术的研究现状与发展趋势。建筑物下、 铁路下和水体下煤炭的安全开 采， 以及煤炭开采过程中产生的采动损害的控制与治理。这些都是目前煤炭企业以及相关专家已经面临而必须研究解决的问题。 关键词 建筑物下 ； 铁路下； 水体下 ； 采煤技术 Ab s t r a c t B a s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e d e v e l o p me n t s t a t u s o f c o a l mi n i n g u n d e r b u i l d i n g s ，r a i l wa y a n d wa t e r t e c h n o l o g y a n d t h e t r e n d o f ．Ho w t o mi n i n g“ u n d e r t h r e e ”c o a l mi n e ．o r h o w t o p l a n t h e e x c a v a t i o n s e q u e n c e 。t h e i n f l u e n c e o n t h e s u r f a c e o f t h e c o n t r o l t o a mi n i mu mo r h o w t o ma t c h t h e mi n i n g“ u n d e r t h r e e ”c o a1 ．t h e r e a t e p l a n s t o c o n t r o l t h e mi n i n g d a ma g e s a n n u all y ．T h e s e ate t h e c u r r e n t c o al e n t e r p r i s e s h a v e f a e e d a n d mu s t s t u d y and s o l v e t h e p r o b l e m． Ke y wo r dB u i l d i n g s ；r a i l w a y；u n d e r w a t e r ；c o al mi n i n g t e c h n o l o g y d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 1 5 5 ． 2 0 1 3 ． 0 9 ． 0 7 3 中图分类号 F 4 0 3 ． 7 ； T D 8 0 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8- 0 1 5 5 2 0 1 3 0 90 1 2 6 0 1 1前言 建筑物下、 铁路下、 水体下煤炭开采， 简称“ 三下” 采煤 。 近年来的开采资料显示 ， 我 国现有 的大 中型煤 矿 在建筑物下 、 铁路 下和水 体 下 的压 煤量 达到 1 ． 4 0 1 0“t ，其中 6 0 ％以上 的煤炭 由于埋藏在建筑物下而无 法安全开采， 2 8 ％的煤炭存在于水体下， 1 2 ％的煤炭存 在于铁路下 ， 受铁路 的影 响而无 法开采 ， 虽然 ， 随着我 国开采技术的提高， 已采出的煤炭约有 1 0 x 1 0 ’ t ， 仅只 为“ 三个 ” 压煤总量的 7 ％左右。 随着一些大 中型煤矿开采时间的增长及其地表 乡 镇企业和农村住宅的建设 和扩展 ， 目前 ， 已有很 大一部 分矿井 已无较 为正规完整 的采 区可供开采 ， 造成很多 矿井有储量而无法大规模开采的局面。而有些矿井强 行开采 不管对地表 的影响 ， 有些 矿井 因采掘接替协 调顺序不对进行 开采 ， 引起对地表设施 的大量或不该 有的损坏， 造成巨大的经济损失， 严重影响了煤矿企业 的生产和经济效益。 从 目前调查的结果得 出， 几乎所有 的井下开采 的 煤炭大中型企业 ， 都 面临着大量 的“ 三下” 压煤 问题 ， 这些“ 三下” 压煤量占目前矿井储量的 1 0～ 1 5 ％， 个别 的甚至更多。因此 ， “ 三下” 压煤 的安全开采 ， 煤炭资源 回收率的提高 ， 降低煤炭开采对地表的影 响程度 ， 减少 采动破坏对环境的影响 ， 采用新 的开采技术方法 ， 安全 采 出“ 三下” 压煤。这些都是 目前煤炭企 业以及相关专 家学者们必须研究解决的问题 。 2建筑物下采煤 在建筑物下进行煤炭开采具体是指在不适合搬迁 的城镇、 工厂、 等下进行煤层的开采， 要求既要安全采 出煤炭， 又要保证开采不能影响到建筑物， 这就要求采 用新的开采技术方法 ， 以减少或者消除开采导致 的地 收稿日期 2 0 1 3 0 5 2 4 作者简介 朱红飞 1 9 7 3 一 ， 男， 硕士， 工程师， 注册安全工程 师， 现任河南煤矿安全监察局豫东监察分局监察一室主任科员。 1 2 6 面沉降与移动变形。在此方面国内外都取得了许多成 功的经验 。 我国煤矿建筑物下压煤 的问题 十分突 出， 主要有 以下特点 建 筑物分 布 比较分 散 ， 煤 柱多呈 不规则 形 状 ， 建筑物结构差异较大 ， 基 础处理较差 ， 抗 变形能力 较低。中东部矿区一般地下潜水较高， 开采保护成本 较高。而在西部矿区多处于丘陵 山区， 采煤沉陷会伴 随工程地质灾害问题出现， 地面建筑保护困难。西部 地区干旱缺水， 采用水砂充填采煤法保护较难， 可以采 用矸石机械充填法进行保护。 3铁路下采煤 铁路下开采系指铁路干线与支线下所压煤层的开 采， 矿区专用线下开采 已不存在 问题 ， 故不包括在 内。 过去对铁路的保 护也是 采用留设煤 柱的方法 ， 目前对 铁路煤柱的开采已取得了足够的经验。如波兰对火车 站下煤层进行了开采， 采高2 0 m。1 9 6 1 到 1 9 6 4年间前 苏联分别在 5条铁路下 进行 了煤 炭安全 回采 ， 采 出煤 炭 1 ． 3 21 0 7 t 。德 国也有几十年的铁路下煤炭开采经 验。1 9 7 1年到 1 9 7 5年印度苏丹采用水砂充填开采技 术 ， 首次在铁路下完成 了采高 7 ． 5 m的安全回采。 我国在铁路下的煤炭开采 ， 技术上已完全过关 ， 所 以铁路下开采不包括专用线下开采 ； 支 线下开采效果 良好 ， 如焦李 、 三万、 薛枣 、 娄邓等 ； 干线下开采的不多。 在鸡西麻 山、 滴 道两矿的林 口密 山干线下开采获 得成功、 本溪 局在沈 阳丹 东的干线下试 采。还有 枣庄局在邹 坞车站 下 ， 开 滦及平顶 山 、 涟 邵在 铁路 桥 下， 南桐局在二万线的板塘隧道下开采都取得成功。 4水体下采煤 水体下开采包括地面水体下和地下水体下的开 采。地面水体包括江河湖海、 水库池塘、 沼泽洪区、 灌 区水田、 山沟小溪以及地表沉降区积水等。地下水体 包括表土层的砂层水 、 顶板灰岩 中的岩溶水 、 砂岩含水 层及老窟水等。 水体下煤炭开采关键是确定防护煤岩柱的高度， 下转第 1 3 3页 2 ≤1 46 ≤ 1 8 4 1 04 y 2 5 ≤1 6 1 2 2 21 2 y 4 5 1 2 8 y 5 6 ≤ 1 0 6 一 l ≥1 4一 2 3一 X l 1 8一 3 4 一 X2 ≥1 0 一y 2 4 5 一 2 1 6一 5 5一X 3≥ 2 2一 5 5 一 X4 1 2 一y 4 5 6 一 5 ≥1 0 一y 56 t0 1 f ， ≥0 2 ． 3运用 E x c e l 中的规划求解功能求解 依据 以上模 型建立 E x c e l 规划模型 ， 经验证 ， 最优 工期为 4 2天 ， 相应 的最低成本为 1 3 6 0 0元 ， 同文献 J 的传统方法计算结果一致 ， 表明计算是准确的。 3结语 利用线性规划推导了水利工程 工期 一费用优化 中 最优工期及其相应最低成本 的计算方法。结合具体工 程实例并利用 E x c e l 软件 中的规划求解工具进 行了计 算 。表 明该方法思路清 晰 ， 计算简洁 ， 可避免繁琐 的人 工计算 ， 便于应用 。 参考文献 [ 1 ] 左兼金． 水利水电工程施工组织管理与系统分析[ M] I 北京 水利 电力 出版社 ， 1 9 9 3 ． [ 2 ] 全国建筑施工企业项 目经理培训建材编写委员会． 施工组 织设计与进度管理[ M] ． 北京 中国建筑工业出版社， 1 9 9 9 ． [ 3 ] 杜红． 应用运筹学[ M] ． 杭州 浙江大学出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 4 ] 弗雷德里克． s ． 希利尔等著 ， 任建标译． 数据、 模 型与决策 [ M] ． 北京 中国财政经济出版社 ， 2 0 0 4 ． 责任编辑 陈文明 上接 第 1 2 5页 3 ． 4多方筹集塌陷治理与土地复垦资金 目前 国家对煤 矿采空塌 陷问题也非常重视 ， 每年 国家财政部都有财政补贴 ， 要求治理老矿 区的塌 陷等 历史欠账 。而当前一般 的煤炭集 团与相关地方政府都 要花费几千万元来投入治理 塌陷 ， 按照相关赔 偿标准 对原先塌 陷所在地 的居 民、 村庄 以及一些 厂矿进行赔 偿。当时上述成本都比较大， 这也造成煤矿企业在经 济效益不是太景气的情况下“ 忽略” 塌陷治理。 当前 ， 全省每年将新增采煤塌陷地约 5万亩 ， 未来 l 0年间将形成新 的塌 陷地约 5 O万亩 以上。其 中， 绝产 地约 占全部塌陷地 的 3 0 ％。如果不及早采取有效 的预 防和治理措施 ， 本地区成 为采煤塌陷地的重灾 区。同 时其防范也是一个复杂的生态工程和社会工程 ， 需要 建立一种多层次 、 多结构的集约经营管理防范体 系， 促 进地方煤炭与社会 的可持续发展。 参考文献 [ 1 ] 程烨． 基本农 田保护与采矿塌陷控制[ J ] ． 中国土地科学 ， 2 0 0 9 ， 1 8 3 91 2 ． [ 2 ] 韦朝阳， 张立城． 试论我国煤矿生态环境现状及综合整治战 略[ J ] ． 中国人口、 资源与环境 ， 1 9 9 5 4 ． [ 3 ] 张发旺， 等． 矿业开发环境地质链及其控制[ J ] ． 地学前缘， 2 0 1 1 ， 8 1 1 0 71 1 1 ． [ 4 ] 张发旺， 等． 煤矿引起水土环境演化及其调控技术 [ J ] ． 地球 学报， 2 0 1 0 ， 2 2 4 3 4 5 3 5 0 ． 责任编辑 陈文明 上接第 1 2 6页 保证开采损害裂隙无法贯穿隔水层而导通含水层 。 水体下开采 主要 是防止覆水和泥沙溃人井下 ， 有 时还要保护地面水体， 如水库、 堤坝等。水体下开采通 常用疏干、 排放 、 隔离等措施 ， 使资源尽量采 出， 还要减 少排水费用 。 前苏联 已在一些较大河流下采 出了千百万 吨的煤 炭 ； 日本、 英 国、 加拿大和智利等 国家海下开采经验 丰 富。 我 国在淮河下、 微 山湖下 、 资江河漫滩下采煤也取 得 了不少的经验。 参考 文献 [ 1 ] 王连国， 等．基于尖点突变模型的煤层底板突水预测研究 [ J ] ．岩石力学与工程学报， 2 0 0 3 ， 2 2 4 5 7 35 7 7 ． [ 2 ] 李凤明， 耿德庸． 我国村庄下采煤的研究现状、 存在问题及 发展趋势[ J ] ． 煤炭科学技术， 1 9 9 9 ， 2 7 1 l 01 3 ． [ 3 ] 黄乐亭． 我国村庄下采煤的现状与发展重点[ J ] ． 矿山测量， 1 9 9 9 4 3 5 ． [ 4 ] 余学义， 张恩强． 开采损害学 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社， 20 0 4． [ 5 ] ． 张金才 ， 等．岩层渗流与煤层底板突水[ M] ．北京 地质出 版社 ， 1 9 9 7 ． [ 6 ] 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