九龙“建下”采煤新思路及其技术经济效益研究.doc

九龙矿“建下”采煤新思路及其技术经济效益研究 孙洁艳 冀中能源峰峰集团有限公司九龙矿 摘 要“三下”采煤技术在矿井中发挥着重要的作用。本文针对九龙矿“建下”采煤的经验，提出了新的开采方案和采后处理思路，并在实际应用中取得了良好的效果。对类似条件下的“建下”开采，具有较高的参考价值。 关键词“三下”采煤；“建下”采煤；条带跳采、先外围后正下协调、先边角后矸石充填；构建和谐家园。 1.引言 我国是一个产煤大国，大小煤矿分布于全国各地。随着煤炭资源的日益枯竭和资源问题的日益紧迫，国内外都在如何解决建筑物、铁路、水体下（简称“三下”）的永久煤柱压煤与科学开采的矛盾方面苦苦探索。 冀中能源峰峰集团九龙矿是峰峰集团首个投产的大采深、高潜水位矿井。在其约20平方公里的井田范围内分布了大小村庄、企业28处；大型铁路、公路、吃水管路纵横交错；水库、河流、鱼池、沟渠多个，“三下”压煤占矿井可采储量高达94.2。因过去峰峰集团积累的“三下”采煤经验仅限于浅部煤层开采，故研究大采深条件下的地表移动规律成为了该矿的新课题。1991年矿井投产伊始，就面临“三下”采煤这一难题。一方面，因70年代兴修水库移民搬迁使地面村庄建筑十分密集，再次迁村几乎无址可选，即使勉强搬迁，又会受迁建条件的逐步苛刻、费用急增、二次压煤等因素的制约，造成重复搬迁引起的经济浪费，更会因农民的生活劳作不便而造成工农关系难于处理的局面。因此传统的迁村采煤的方法已很难适用，况且关系国计民生的铁路、公路、吃水管路、水库、河流等是无法搬迁的；另一方面，随着由计划经济体制向市场经济体制的过渡，迁村采煤已经不再是由政府担任主体下达指令，企业也已成为独立核算的经济实体，因采煤而引起的经济利益纷争也日渐突出。因此我们不得不考虑新的、更加科学和行之有效的“建下”采煤思路，使之既能响应国家构建和谐社会的号召，又能取得经济效益。 九龙矿采用新思路解决“建下”采煤问题，以不留保护煤柱，尽量全部开采现有煤柱压煤为目标，并与国内高等院校合作，综合运用各种手段因地制宜地解放了大量“三下”压煤。据统计，从投产至2008年底九龙矿累计采出“三下”压煤1463.04万吨，占总采出量的83，一方面积累了在大采深、高潜水位条件下的地表移动规律和参数，另一方面也对开采方案、论证过程、破坏规律、补偿标准、工农关系等一系列问题进行了有益的探索。与此同时也密切了工农、企企、企地关系。获得了经济效益和社会效益的双赢。 2.村庄等密集性建筑物下采煤方案的新思路 采前调查建筑物的建筑结构（包括用途、保护级别、重要程度等），合理预计选择最佳的开采方案。如先条带跳采后全采组合方案、先外围后正下协调全采组合方案、先边角后矸石充填的组合方案等。现简要列举如下范例 2.1先条带跳采后全采组合方案 峰峰矿区养鸡场下及后朴子村下采煤都是运用这种方案的成功典范。 矿区养鸡场是地方的菜篮子企业，位于井田北一采区上方，压2煤185.2万吨。平均采深650m。通过采前对地面建筑物的调查，双方已沟通并达成共识。矿方把工作面布置成合理的条带，按照从上到下的次序采一个面隔一个面跳着开采，然后再由下到上跳采剩余的工作面，使地表连续缓慢地下沉，把采动对地表造成的损害尽可能的降低到最小；企业在重要的建筑物（如产蛋鸡房60m*13m*7.65m）四周距厂房2m（沟深超过房基0.5m，沟宽0.8米）处挖抗变型缓冲沟，对次要建筑在采动活跃期指定专人巡视观测，及时维修加固，以达到建筑物安全使用的目的。从1993至2000年，该企业的2煤煤柱压煤已全部采出，虽然产蛋鸡房最大下沉量达1545mm但其建筑结构保护完好，生产秩序井然。矿方仅以100万元的维修及赔偿费用赢得了近5000万元的税前利润。 后朴子村下采煤是在该村采用就地抗变形结构倒迁工作没有按时迁建结束（资金早已到位，但农户因房子无损而迟迟不愿拆房重建），井下工作面已按时准备完毕的条件下提出的研究课题。按此方案，从1994到2008年间已先后采出该村煤柱内全部的2煤和50的2下煤可采储量，而地表民房在不影响正常使用的情况下也加快了施工进度逐渐迁建完毕。 由此经验总结出版的矿区畜牧良种场下开采及大跨度建筑物采动保护和九龙矿北翼村庄建筑物下大采宽条带开采，并分别获得了邯郸市和集团公司的科技进步一、二等奖，得到了社会的广泛认可。 2.2先外围后正下协调全采组合方案 常凝村村庄煤柱全采是运用这种方案的成功例子。 2000年前后，煤炭企业遇到了前所未有的困境，经济效益一路下滑。本该早已结束的后朴子迁村工作举步唯艰。鉴于在后朴子村取得的村下采煤经验和迁建教训，选择合理方案全采常凝村煤柱成为必然。故依现有的生产格局选择了“先开采村庄煤柱外围，后开采村庄正下压煤”的方案。 因该村煤柱位于南一、南二采区之间，而南二上山全线贯通时间较晚，受生产衔接紧张、通风、运输等条件的制约，南一采区和南二采区上山上部、下部地区较近的工作面已经陆续采出了村庄煤柱内外围边缘的全部2煤压煤139.4万吨（1992-2004年，共16个工作面），逐步形成了“先开采村庄煤柱外围，后开采村庄正下压煤”的格局。至此地表显现出的民房问题很微弱，几乎无人反映。 原设计是按顺采顺序依次采出煤柱正下压煤，但在实施过程中，恰逢国家的“村村通公路”工程竣工和建设“小康村”，为了进一步降低对路面、民房、学校的破坏程度、使之均匀沉降，避开压缩与拉伸变形作用的破坏，以寻求更好的地面保护效果，矿方结合现有的观测成果和实际情况两次赴京与原设计单位沟通合作，把村正下的开采方式修改为 “大面积协调开采”，并对损害影响预计及经济效益做了全面的评估、论证。把村下的四个工作面合并成两个大的顺拉工作面同时进行开采 截至2008年底，村庄煤柱内采煤工作基本结束（除二水平外），历时16年，共采出煤量262万吨。村内民房无损或极轻微损坏占20，Ⅰ级破坏占70，Ⅱ级破坏占9，Ⅲ级破坏占1，无Ⅳ级破坏。村内学校（砖混二层楼50m*6m）、水泥路面（2000m*6m）、大队部等建筑物采后效果良好，仅为轻度损坏，不修或小修即可使用。 2.3先边角后矸石充填的组合方案 九龙口、前朴子村下采煤是运用这一方案的典型代表。 这两个村庄煤柱共压2＃煤382.2万吨。地处九龙矿中央采区，位于东武仕水库西北部边缘，地势较低，村庄地表最低标高为109.2m，受水库每年秋冬季节蓄水（设计最高蓄水位标高为110m，一般蓄水位为108m，近年最高蓄水位为108.9m。）的制约，如果采用传统的自然垮落法采煤引起的地表下沉不仅会对村庄建筑物、公路等造成局部破坏而且下沉也会使部分民房地基浸水而影响居住安全。 针对村庄外围受地表下沉的威胁较少，九龙矿采用先采煤柱边角压煤，后矸石充填正下方剩余煤柱的方案，分两步开采压煤。首先，利用开采南一和北一采区时的便利条件，适当加长工作面走向长度，逐步带出2＃煤柱的外围的边角压煤，并把对民房的破坏控制在Ⅰ级以内。目前已采出-600m以上全部边角压煤92.2万吨；其次，针对村庄剩余煤柱多在村庄正下方，两侧边界采空区分布复杂的特点，利用井下的矸石就地充填采空区。可避免地表的大幅下沉，达到回收煤柱的目的。 根据本地区的采矿条件，同时借鉴兄弟矿井的充填经验，确定开采充填的巷道高度为2.5m，宽度为5m，煤柱的留设宽度为5m，充填区的资源回收率为50，经预计充填开采后，地表最大下沉值为142mm，最大水平变形≤0.2mm/m。对村庄民房建筑物的损坏控制在建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程标准的Ⅰ级范围内，村区地表最低标高为109.08m，居民区地表高于近年来水库最高蓄水标高108.9m，能够满足村民安全居住要求。目前充填采煤工作正在顺利实施中。 3处理建筑物下采煤事务的新思路 主动搞好工农关系，依靠“村人治村”，构建和谐社会。联合地方政府、村委会和村民代表成立驻村地表移动监测观测站，共同搞好合作与分工，把民房等建筑物的安全和民心的稳定放在首位。 3.1.采前做好充分准备 1、对村民进行思想动员，讲述建立和保护地表移动观测站的重要意义，并对村民进行民房安全方面的教育和培训，增强安全意识。对现有的危房进行拆除或设立警戒标志、对重要建筑制定好保护和应急措施、建议暂停新建住房建设等。 2、依靠村委会建立地表移动观测站，并教授村方观测员测量仪器操作和地表移动方面的基本知识。因一般情况下煤矿的地面测量人员少，观测站常设在较偏远的农村，从事测量工作十分不便，若能就地取“才”，既能加强合作又能增进彼此信任。 3、制作大比例的村民房分布图和分门别户的院落平面图。便于以后对变形情况进行登记、对比、统计、分析和赔偿。 4、给测绘成员配备好必要的测量和观测仪器、记录本、图表等工具。 5、安排好值班、交接班制度。 3.2采动过程中 1、根据地表的活跃程度，及时做好地表和民房的观测工作。 2、对民房在采动中出现的问题予以及时的处理和维修，保障村民的人身和财产安全。针对特殊情况及时采取加固、维修、临时迁出居住（该房贴封，矿方承担租金）等手段。 3.3采动结束地表稳定后的处理 1按照破坏等级进行货币赔偿 参照当地的补偿标准和物价水平，按照合同约定及时对民房进行登记补偿，由专业的技术人员指导村民自行修缮。 2由矿方统一维修 矿山企业具有各类专业技术和施工人员，因此能针对不同建筑的特点予以维修，维修的质量较高。 3多方筹资共建新家园 近年来随着国家在治理采煤沉陷区方面投入的增加，及新农村建设脚步的加快和村民生活居住条件的提高，小产权性质的新型村民住宅楼也应运而生。可通过政府牵头、各方协议的方式由国家的沉陷治理资金，矿山企业的赔偿费用、企业（受益于村下采煤而）减免的部分资源补偿费、村民自筹资金和村委会福利资金等多方资金共同筹措，拆除旧的平房院落，就地新建成配套设施齐全的楼房小区。这样 1、可集约出大量的土地用于农业复垦，深受国家政策的支持。 2、可改善村民的居住和生活条件。受到农民的欢迎。 3、在稳定后的采空区上方重建新楼房，避免了重复压煤现象和企业对农户旧房的年年重复赔偿，没有遗留问题。 4、提高了企业的声誉，有利于继续推广实施村下采煤方案，以创造更好的经济和社会效益。 4结论 九龙矿建筑物下采煤的试验和探索，取得了如下有益的结论 1本地区采深尽管已经达到７５０米，深厚比（Ｈ／m）达到320时，开采对村房仍有影响，产生轻度损坏，除年久失修者外，采取合理开采方案后，一般不发生危险性采动损坏。 2在大面积协调开采下，地表下沉速度平稳，甚至不显示出明显的房屋损坏活跃期，但对延伸形构筑物如水泥路面，可能产生爆裂现象，裂缝会随着工作面的继续推进，自然合拢。 3不同结构民房的抗采动效果的优劣依次为 ①砖混圈梁立柱浇注顶结构②砖混圈梁木顶结构③砖混圈梁立柱楼板顶结构④普通砖木顶结构⑤砖坯木顶结构⑥砖墙楼板顶结构。 4在地表表土层比较厚（本例约为40米）且土质松软（本例因濒临水库，地表潜水位较高）的情况下进行村下采煤，表土层对民房破坏的缓冲作用是比较明显的。 5本例提供了大采深条件下先外围后正下开采村庄煤柱的经验，可供类似条件下村下压煤开采参考。 参考文献 [1]何国清，杨伦等矿山开采沉陷学,1991 [2] 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,2000 [3]吴侃，周鸣矿区沉陷预测预报系统,1999 作者简介孙洁艳1974- ，女，河北邯郸人，大学本科毕业，冀中能源峰峰集团九龙矿测量工程师，主要从事“三下采煤”及地面技术管理工作。 主要著作有矿区畜牧良种场下开采及大跨度建筑物采动保护九龙矿北翼村庄建筑物下大采宽条带开采关于采煤对民房损害问题的探讨与研究九龙矿“建下采煤”总结探讨等。 联系方式通讯地址河北邯郸冀中能源峰峰集团九龙矿技术科 手机13111368458 电子邮箱L 6