岱在矿井村庄群下开采.pdf

2 0 0 1 年 第1 期 础 攫晨 科技 岱庄矿 井村庄群下开采 济南藻炭设 计研 究院列正 碡张荣营 摘要诙文分析了岱庄矿井村庄压煤特点， 提出了不迁村压煤开采方案一条带法开采， 对干*教类诎矿区的村庄下压 煤具有极其重要 曲意义。 关键词压煤开采村庄群条带开采地衰变形 1 矿井概 况和特点 岱庄矿井 位 于 山东 省 济宁 市 北郊 ， 井 田 东西 走 向长 9 k m， 南北f 曛斜宽 7 b ， 面 积约 6 5 h 在其 范围 内有 7 5座 自然村 。 村庄压煤量约 占矿井储量 的 ．7 0 ％。 井田内地 势平坦 ， 地 面标高 为 3 9 ． 5 m左 右 ， 地 表 潜 水位标高 2 5 ． 4 8 一3 1 ． 2 5 m， 一 般都低于地 面 1 0 m以上。 矿井设计生产能力 1 ． 5 M t ／ a ， 井底水平 一 4 1 0 m， 井下 共 翻分六个 采区。采煤地 层 为二 迭 系山西组 和石炭 系 太原 组 煤系地层上覆第四 系厚 1 8 5 3 1 5 m， 平均 2 4 5 m。煤层 埋睬 2 5 O 一8 0 0 m， 平均 4 5 0 m 。主采 3 E 煤 层为气肥煤 ， 煤层 平均厚度 2 ． 7 6 m， 倾 角一 般 3 8 。 ， 属倾斜 近水平 煤层。 煤层顶 板岩 性 以粉砂 岩 为主 ， 其 抗 压 强 度 3 0 0一印0 k ，其次为混 岩 ， 抗 压强 度 为 2 o 05 0 0 k ／ 。 平均 厚 度 4 ． 0 m； 底板 以粉砂岩 为主 ， 其 抗压强 度为 4 0 0 I ， 平均 厚度 2 ． 8 8 m； 嘎底板 属中硬 岩层 。 矿井的主要 特点是 ； ① 主要 可采 煤层 中厚煤 层 ． 开采 耐一次采全高 ； 0地表 潜水 位较深 ， 井 下开 采后 不影 响地 面耕地使甩； 0地面村庄多， 但表土层厚 ， 开采探度较大， 采探与采厚比较大， 对村庄下采煤和保护村庄有利； ④顶 板、 底 板及煤层稳定性较好 。 2 不迂村压 煤开采必要性和可麓性 2 ． 1 必要 性 岱庄矿井地 面村庄众多 。 井田 内平 均每平方公里 1 ． 1 5 座村庄 ， 每一采区上部都有多 个村庄压 煤。仅 3 t煤 层村 庄下压煤就达 5 O O O多万 t 。村庄 压 煤量 大、 面广 ． 压 煤村 庄无处 可迁 ， 且 巨额搬迁 费矿 方 也难 以负担 但 是 。 如果 不进 行村 庄下 压煤 开采 ， 矿井 储量 和寿命 都将缩 短 7 0 ％ 左右 ， 并且造成开拓布置不 合理 ， 经 济效益 差等 弊螭。 因 此 ， 寻求一种合理 的压煤开采途径 进行不迁村开 采是 十分 必要的 。 2 ． 2 可能性 建筑物下压煤开采， 在 国 内外 已有 许 多成功 的经验 ， 国 内建筑物下压煤开 采也取得 了重太 的进晨 。根 据我 国 各 井的具体情况 ， 不搬迁建筑糟进行压煤开采 的主要 技 术途径有 ①大面积联合工作面开采； 0井下充填开采； 0 长璧采煤法开采， 采后维謦； ④重建抗变形结构房； ⑤房柱 法或条带 法部 分开采。 在建 筑物 下压煤开 采中 ， 建筑 物所遭受 的破坏程 度 ， 一 方面取决于地表变形值的大小． 另一方面取决于建筑物 抵抗变形的能力。因此 ， 只要 采动引起 的地 表变形 值不超 3 功麓比较 局 【 挡车栏速度比较系统是通过矿车经过一、 二传感器 之闻的时同， 从而铡定速度， 来对束挂勾以及运行中脱勾、 断绳的矿车进行保护。本系坑由于与提升绞车进行联锁， 只有教 车开动 。 挡 车栏才 有升起 的可 能。故 常态下 。 挡车 栏 娃于 常闭状态 ， 能有 效地 防止未 挂勾 的矿车跑车。对于 运行中脱勾、 断绳的矿车， 由于提升钢丝绳松弛． 绞车橙绳 报警工作， 安全回路 自动断电停车， 挡车栏不能升起， 从而 将昆车拦住。本系统虽然控制 回路较简便， 但比较实用， 不但能完垒实现原挡车栏系统的功能， 最主要的是从根本 上克服了原系统中无法解决的误信号问题， 将升降栏触发 信号设在教车房建度圆盘上， 与斜巷愚劣的环境隔绝． 使 挡车栏升降更加准确可靠 ， 完全杜绝了谡信号现象的发 生 。 4 效益分析 使用一 年多 来， 剐 暗斜 井 曾 出现过 断绳 鬼 车 事故 两 次， 挡车档均有效地阻止了矿车 此套挡车栏不但安垒可 靠， 安装简便， 控制合理， 还经济实用 ， 投赍费用较低， 技改 投资仅需 1 5 0 0 元左右， 且维恪费用低。另外， 愿系统故摩 率高。 影响生产时同较长， 而技改后， 系统故摩率低 。 影响 生产时同很少。由此取得 的问接经济效益更是非 常可观 ， 值 得推广 使用 。 维普资讯 主 潮 轰 砖枝 ∞ 】 年 第1 期 过建筑 物的允许变形值 ， 或把建筑物 的抗 变形能力提 高到 足以抵抗其采动变形． 就能保证建筑物不搬迁面实现安全 开采 。因此 ， 不迁 村采煤是 可能的。 3 不 迁村压煤开 采方案分析 鉴于岱庄矿井地 面村庄 多 ． 压 煤范 围大 ， 难 以实 现独 立村庄 压煤开采效 果较好 的太面积 联合 开采 。面井下 充 填开采一是缺步充填材料， 二是充填费用甚高， 不宜采纳。 其它开采方案分析如下 1 长壁开采方案指的是井下不采取任何开 采保护 措 施． 按常规 长壁 布置 开采村庄下 压煤。该方 案引起 的地 表 移动 和变形较太 ， 经计算 地 表最 大变形 值 将造 成 Ⅲ级 破 坏 因此． 如果地面村庄不采取任何保护措施 ． 难以保证 民房安全使用。 2 房拄法开采方案是一种成熟的采煤方法 该开 采 方法 煤拄暴露面多 ， 届服带宽 ， 煤柱侧限力小 ． 经 一定时 同 的风化和永的浸泡后 。 煤柱强 度和稳 定性 均会 明显下降 。 房柱法开采适 用于农 田和地貌 等保护 场合 以及 边角煤 拄 回收等场合， 不宜用它作为大面积和需要长期保护的村庄 下压煤开采 措施 。 3 重 建抗变形结 构房开采方案是 一种 地面建 筑物加 固技术 。该技术 主要适 用于地下开采强 度大、 采动 影响剧 烈和村庄压 煤较小 的场台 。若 村庄 全部 采用采前 重建抗 变形房开采技术， 存在着初期投资大， 吨煤成本高， 建设工 程量大 ． 工期长等不足 ， 因此 不宜采用 。 4 条 带法 开采方案就 是将 开采区域划分成正规 的长 条带 ， 采一条 ． 留一条 ． 而利用 留下 的条带煤拄支撵上覆岩 层葡重 ． 控制上覆 围岩 的运动 ， 从 而太 大地 限制 了地表移 动和变形。 虽然条带法开采和房柱法 开采均属部分开采范畴 ， 但 前者的煤柱棱 区面 积大 ， 强 度和 长期 稳定性好 。另外 ． 条 带开采是一种锟进 能遇 的灵 活开 采方 案。它 可 以弓 1 人协 调开采布置 ， 也可以把条带 开采看 成是 工作面跳 采 ． 在保 证安全和时同 间隔 的条件下 ． 再对原 本 留下来支 撵上覆岩 层的条带煤拄． 实现第二次开采。因此， 条带法开采具有 资源利用率高、 经济效益显著的优势． 是建筑物下压煤开 采中一种成熟 的行 之有救 的特殊 开采方法 ， 也适 合于岱庄 矿井村庄下采煤 。 4 条带开采夏地表采动影响参数计算 条带开采参 数的确定 必须京 循以下两个基本 原则 1 确定合理 的条带采 出 宽度 ． 使得 圊采后在地 表 呈 现单一的、 均匀 的下沉盆地 ； 2 确定台理的条带煤拄宽度 ， 使得固秉后蒜鞋有足 够 的强度和稳定性 承受 上覆岩层的荷载 ； 按上述原则确 定的采宽 和 留宽 ． 地 面村庄 不受 破坏 ， 房屋 基本 不需要维 护， 地 表水 平变形 值必 须控 制 在 0 8 n 血， m 以内。经计 算矿井 各 采区条 带 开采参 数 及预 计 地表变形参数如表 1 和表 2所示。 按照表 1 选择的条带开采参数． 计算出地表变形预计 最大值， 预计水平变形最大值 ． 均小于‘ 建筑翱、 永体、 铁路 及主要井巷煤柱 留设与压煤开采规程 规定的 I 级破坏 值， 睬一医外． 亦小于一般农村民房建筑物开裂的临界值 0 ． 8 蛐n ， m， 能确保村庄民房不开裂， 安全正常使用。 5 结论 岱庄 矿井地面村庄稠 密 ， 经过多个 方案 的论 证 、 调研 和咨询 。 条带法 开采方案符合 岱庄矿 井开采 特 点 ． 已得 到 广泛 的推广应用 。日前 ， 岱庄矿井 已利用此方法成 功地 圃 采了两个条 带 ， 工 作面平均 月产 4 2 h． 实测地 面下沉 值与 预计基本 吻合。本矿井村庄 群下压煤开采 的成功 ． 对 于今 后解放本矿井及类似 矿区 的村庄下 压煤具 有极其 重 要 的 指导意义。 采区 煤厚 1m 埋探 m 采宽 m 留宽 m 一 区 2． 7 8 3 4 0 4 0 5 0 二 区 2． 7 4 4 6 5 7 0 7 0 三 区 3． 3 3 4 帅 7 0 7 0 四 区 2． 3 7 3 9 0 5 0 5 0 五 区 2． 1 0 4 1 5 6 0 砷 六 区 2 ． 1 6 5 如 加0 加0 地表变形最大值 下沉 倾斜 曲率 水平变形 I I I I ． m m ／ _m 1 0 ‘ ’ ／ m mn ／ m 一 区 2 7 7 3． 3 0． 0 2 9 1 ． 0 二 区 2 7 2 2． 3 0． 0I 5 0． 7 三 区 3 3 3 2． 7 0． 0 1 7 0． 8 四 区 2 3 6 2． 4 0． 0 1 9 0． 7 五 区 2 0 8 2． 0 0 ． 0 1 5 O． 6 六 区 2 1 4 1 ． 5 0 ． 0 口 7 O． 4 『 注 下 沉 幕 数为 0 ． 1 ， 水 平 咎 动 系 散 为 0 ． 2 ． 主 要 响 角 正 切 为2 ． G 。 维普资讯