建(构)筑物下采煤技术推广的实践.pdf

建构筑物下采煤技术推广的实践 第六图书馆 介绍了峰峰矿区进行建筑物下采煤技术推广课题所具备的技术基础条件,所采取的技术措施和经验。介绍了峰峰矿区进行建筑物下采 煤技术推广课题所具备的技术基础条件,所采取的技术措施和经验。建筑物下开采 技术推广 采煤技术煤顾少华 杨选英河北峰 峰矿务局1998第六图书馆 第六图书馆 高产 高 效 建 构 筇狮下 采煌 技市 推广酌实践 塑 河北峰畦矿务局 l 摘要舟绍 了峰峰矿 区进行建 构 筑袖 下采煤技术推广课题所具备 的技术 基础 条 件 ， 所采 取 的技 术措 施 和 经验 。 关键词 建筑物下采煤技 术推 广 峰 峰矿 区位 于冀南平 原 ， 煤 种齐全 ， 运输 方 便 建局以来 ， 共为国家 生产煤炭 3 7 7 Mt ， 为 国 民经济建 设做 出 了重要 贡献 然 而 一方 面 由于 多年的高强 度开 采 ， 矿井 可采 储量 日趋减 少 ， 生 产能力严重不足 ， 2 ／ 3的矿井进人衰老期 ， 部分 报 废矿 井 尚无接 替 瓤 区。企 业 衰老 减 产 ， 困 难 重 重 另一方面 ， 矿 区 内村 镇 、 工业 建筑 、 铁 路 、 水 库或含水层下压有大量煤 炭资源 ． 全局三下压 煤 量达 3 6 0 Mt ， 占地质 储量 的 3 0 ％。三下 压煤 严 重影响着 峰峰 矿务 局的正 常生 产布 局和煤 炭 产 量的稳定提高 ， 同时也加速 了矿 区衰老减产 的进 程 。因此有计 划 、 有 步骤 、 科 学合 理 地采 出被压 煤炭资源 ， 延 长矿 井服务 年 限 ， 有着较 好 的经 济 和社会效益 。为此 ， 峰 峰矿务局在 已有多年 三下 采煤试验研究成 果的基础 上 ， 近 年来注重 了将 科 研成果应用 于生 产实践 的技 术推 广工作 。1 9 9 6 年在省政府 的支持下 ， 将其列为 河北 省重点技 术 推广 项 目。实 践 证 明 ， 该 技 术 推广 项 目效 果 显 著 ， 为三下开采提供 了成功的经验 。 l 建 构 筑物下采煤技术推广的条件 峰 峰矿 区三下采煤 研究起 步 于 6 0年 代初 ， 3 0多年来 ， 这项工作 经历 了由简单 到复杂 ， 由单 一 的局 部试 验发 展 到 大 规 模综 合 性试 验 研 究 在取得 了三下栗煤 总量 4 0 Mt 显著成 绩 的同时 ， 获得 了一 大批 有 价 值 的 科研 成 果 和 开 采经 验 共完成国家 、 省 、 部科研成 果 2 0余项 ． 获 厅局级 该课题获围家科技进步奖 措抱 ， 以上科技进步奖 l 6项 。 综合取得 的建 筑物下采煤 研究成果 ， 主要有 以下几项 ① 国家 Ⅲ级 铁路 、 矿 区专用 铁路 下 采 煤 ． 铁路道 岔下采煤 ， 铁 路站 、 桥 、 涵洞 、 高路 堤下 采煤的地 表和上部 建筑移动规律 的研究 ， 及其实 施 、 维修 、 加 固和 开采工 作 面合理 布置 等实 践经 验 ； ②地面建筑物加 固与维修的 建筑 物下 开采 技 术措施 ； ③ 预建抗采 动结 构 ， 建筑 物或村 庄 民房 下采煤技术 ； ④村庄 、 建筑物下条带 开采技术 ； ⑤ 大范围村庄下多工 作面联合开采 技术 ； ⑥不 同地 质条件下开采沉 陷地 表移动规律研 究成果 ； ⑦建 构 筑物下开栗地表移 动变形计 算技术 ． 及采 动 区建筑物结构计算机辅助设计技术 。 上述研究成果 和开采经验 ， 已经构 成 了适 应 峰峰矿区地质 条件下 建 构 筑 物下 开采 综 合技 术体系 ， 为峰 峰矿区进一步推广建 构 筑物下 开 采 技术奠定 了坚实 的理论基 础。 2 建 构 筑物下采煤技术推广的措施 建 构 1 筑物下采煤 成功 与否 ， 主要取 决 于所 采取技 术措 施 的合理性 。选取技 术 措施 的依 据 主要针对地 面建筑 物和开采技术不 同条 件 ， 选取 技术可行 、 经济合理 的技术 措施。峰峰矿 区在建 构 筑物下采煤 中所采取的技术措施主要有 2． 1 采取 地面维修措施进行铁路下采煤 峰峰 矿 区井 田贯穿 有 5 0 k m 的国铁 Ⅲ级线路 和矿 区 专用线 经多年 的试 验研究 ． 目前对这些 铁路下 压煤已完全可以做 到在地面维修 ， 确保 正常运 营 煤 第 7卷 第 4期l 5 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 的条件下 ， 井下正常开采。全局铁路下采煤年产 达 1 Mt 。为有计划地进行线路维修 ， 开采前需对 采动线路进行移动变形预计 ， 进而确定维修量和 维修费用 。 a 线路影响范围 L和平均下沉值 用概率 积分法专用计算程序计算 ， 也可用公式求得线路 最大下沉值 w～ 后， 用峰峰经验公式求 得平均 下沉值 W 0． 3 9 5 W 。 b 线路维修材料道碴量用下式计算 VL W b2m dm 式中 v道碴总体积， m3 ； L 线路影响长度， m； 线路平均下沉值， m； m 道床边坡 ； b 道床 宽度 ， r n； d 原道床高度， m。 c 线路维修工作量计算有三种情况 ①国铁支线维修人员 WL1 ． 6 ／ 9 ； ②矿区 专用线维修人员 g rL1 ． 0 ／ 1 8 ； ③道岔维修人 员 0 ． 2 ／ 9 。 2 ． 2 用条带法开采控制地表变形进行建筑物下 采煤。对于地面迁村无望 ， 又无其它妥善的开采 方法 ， 尤其衰老减产矿井 ， 且井下开拓准备工程 就绪的建筑物压煤地区， 条带法开采是解决问题 的有效 措施 。几 年来 峰 峰矿 务 局 先后 进行 了厚 煤层分层条带法开采、 近距 离断层 群条带法开 采、 古小窑采空区下条带开采和复杂 地质构造条 件下不规则条带开采 ， 采出煤量 9 3 0 k t ， 有效地 保护了地面各类工业与民用建筑物 3 61 0 r n 2 。 条带开采的实践证 明 ①面积采出率和合理 的采留宽度是控制地表沉陷的关键指标。采出 率控制在 5 0 ％以内， 采宽取小于煤层埋深的 1 ／ 5 倍较为可靠。②条带开采地表下沉值与其覆岩、 煤层力学性质、 采区面积、 采宽 以及地质采矿 因 素相关 。在开采技术条件相近的情况下 ， 煤层硬 度大的地表下沉值小于煤层硬度小的地表下沉 值 ； 条带采宽越大， 地表下沉值越 大。在采出率 确定 前提下 ， 如 采用 大采 宽 、 大 留宽 ， 且采 宽大于 1 ／ 4采深时 ， 地表 下沉 剖面易 出现 波浪形 态 ， 对保 护建筑物极为不利； 条带开采也同样存在充分与 非充分采动问题。当采区面积很小时 ， 地表无明 显下沉。③非正常开采影响因素不可忽视 ， 如断 层及其露头 、 采空区活化 、 隐蔽工程或 回填地 基 1 6 Co a l 4 ／ 1 9 9 8 等。其影响地表变形和建筑物破坏程度将异常 剧 烈 。 2 ． 3 严格控制采 区范 围， 局部开采部分村庄煤 柱。该方法的实质是对建筑物保护煤 柱进行部 分开采， 使之形成为极不充分采面， 以达到控制 地表沉陷之 目的。 2 ． 4 设计采用上下层条带工作面协调开采。两 层煤工作面按一定错距同方向推进 ， 使其所产生 的不同性质的地表变形相互抵消 ， 以达到控制采 动过程中沿工作面推进方向的地表变形影响。 2 ． 5 改变贯用的工作面开采顺序， 采用跨 工作 面“ 跳采” 方法， 以控制地表沉陷和变形。该措施 的实施可为地面村庄迁建赢得时间， 部分缓解工 作 面衔 接 紧张 的局面 ， 在 一定 时间段 内达 到确 保 地面建筑物安全使用 ， 井下工作面正常开采。 2 ． 6 当建筑物下压煤不具备采用开采措施来控 制地表沉 陷， 且不能搬迁建筑物而又急 待开采 时， 往往采用 地面建筑物 抗采动影 响与维修措 施 。 建筑 物抗 采动措施又分 为钢性措施 如圈 粱 、 构造柱等加周措施 和柔性措施 如变形缝 、 基础变形沟等 两类。具体实施可根据建筑物所 受不同性质变形选取或结合使用 。峰峰矿务局 在地表 压缩 变形条 件下 W l 5 4 5 m m． E 一 4 ． 0 m m／ m ， 仅采取建筑物基础地表变形补偿 淘的 柔 性 措 施， 成 功 地 保 护 了 五 幢 大 跨 度 6 0 m1 3 m7． 6 5 m 工业厂房 。 3 经济效益与社会效益 峰峰矿务局 1 9 9 6 年通过推广建 构 筑物下 采煤 技 术 ， 共 采 出 各 类 建 构 筑 物 下 压 煤 2 ． 0 2 Mt ， 占全局年产量 的 l 8 ％， 极 大地缓解 了矿 井生产接续紧张 的局面 ， 为煤炭企业步人市场、 参与竞争、 增产减亏做出了贡献。按量化指标计 算 ， 为企业实现利税总计 9 3 5 6 ． 4 8万元。 第一作者简介 履 少 华 ， 男 ， 1 9 5 6年 生 ， 高 衄 工 程 师 。1 9 7 8年 毕 业 于阜新矿业学院， 现任峰峰 矿务局三下采堞研究室主任。 发表论文十余篇 。地址 河北省邯郸 市， 邮蝙 0 5 6 2 0 t 母回 日期 1 9 9 8 0 3 0 9 责任培辑 李月成 ● 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆