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1、建筑物下方煤矿条带式开采研究 摘要：我国煤矿资源丰富、分布广泛，由于地质条件和开采区的建筑物分布以及煤层埋藏深浅等因素的影响，不同的开采条件所采纳的开采方式也各不相同。文章针对开采区上方有建筑物分布的采掘区，探讨采纳条带开采的方法可行性，在保证煤矿开采作业平安性和产量的同时，有效保证矿井地面建筑物的平安，保证整个矿区可持续发展。 关键词：建筑物；条带式；煤矿开采；地表移动；地表变形 中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1019-237428-0126-02 1 概述 我国煤矿资源丰富、分布广泛，由于地质条件和开采区的建筑物分布以及煤层埋藏深浅等因素的影响，不同的开采条件所采纳的开
2、采方式也各不相同。本文主要针对开采区上方有建筑物分布的采掘区，探讨采纳条带开采的方法可行性，在保证煤矿开采作业平安性和产量的同时，有效保证矿井地面建筑物的平安，保证整个矿区可持续发展。 2 煤矿条带式开采的相关理论 2.1 煤矿条带式开采的基本概念 条带式煤矿开采方法是煤矿部分开采法的一种，主要原则是将开采区域内的矿层从横向上人为的划分为较为规则的条带形态，逐条带地对煤层进行开采，采一条，留一条，使留下的条带煤柱足以支 撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动和变形。条带式开采方法是“三下一上”矿床主要防水开采方法之一，该方法的主要优点是能够有效地限制煤层上方覆岩层和地表沉陷，爱护地表建筑物和
3、生态环境，是煤矿绿色开采技术之一，其缺点主要表现工作面常见的移动调整改变、大型机械化作业 难度加大，开采效率受到肯定程度的影响。 2.2 条带式开采的主要适用条件 条带式是开采中常规的开采方式，与长壁式开采、综采法等相比，其主要优点是开采煤柱稳定、开采区围岩受力匀称、变形小、岩层上方的建筑物沉陷小。该方法主要适用于矿区上方建筑物密集且建筑物分布结构困难，矿区分布着桥梁、铁路干线、文物爱护单位重要建筑，难以搬迁的村庄，湖泊、河流、水库等永久水体，煤层埋藏深度在400500m以内，单一煤层，厚度比较稳定的开采区。 2.3 煤矿条带式开采的分类 目前，根据条带开采的走向设计和布置方式，可分为走向条带
4、、倾斜条带、伪斜条带三类。走向条带的条带设计方案沿着煤层的走向方式布置，该方案主要运用于煤层水平或缓倾斜分布的矿区，主要优势是可削减工作面的移动次数，保证了开采的效率，不适用倾斜度大的煤层；倾斜条带开采的条带长轴方向沿煤层倾斜方向布置，该方案主要适用于煤层倾斜分布的矿区，采纳该方式开采可有效保证煤柱的稳定性，应用最为广泛，主要缺点是效率低，工作面常常搬迁移动；伪斜条带主要适用于倾角大于35的煤层，条带设计与煤层的分布走向斜交。 3 建筑物下方煤矿条带式开采设计探讨 3.1 条带式开采需遵循的基本原则 煤矿开采的首要也是最重要的前提是保证开采工作的平安以及开采区的建筑物、人民群众的生命财产平安。
5、加强开采区域的环境爱护和地质环境的监测与限制，在此前提条件下，采纳合理的开采方式和手段，最大限度地提高煤炭资源回收率。但平安和回收率是一对冲突的综合体，开采条带设计宽，资源回收率高，则留设煤柱相应变小，不利于矿区稳定和上方建筑物的平安；条带过窄可保证平安，但出煤率低，资源奢侈严峻，所以必需综合考虑多种因素，具体设计条带的宽度和开采的进度，条带式开采须要遵循肯定的原则：首先，煤柱稳定性原则，一切设计和开采工作的前提是煤柱的稳定平安；其次地表允许变形原则，条带开采以稳定平安为前提，但并非不允许变形，只需保证地面沉降和建筑物变形在允许范围内即可；再次是回采率原则，在保证平安稳定和变形在运行范围内的状
6、况下，最大限度地设计条带的宽度，保证回采率；最终是缩短变形时间原则，一般而言，条带开采设计地面和建筑物变形时间一般为长壁式开采变形持续时间的一半。 3.2 条带式开采地表移动和变形预料方法 条带式煤矿开采的主要优点是能够有效避开地面建筑物的过度变形，影响其平安性，因此，在开采前须要采纳相关理论和模拟算法对条带式开采引起的地表移动和变形进行预料和分析。目前，常用的预料方法是通过试验获得全采与条带开采地表移动预料参数关系阅历公式的阅历系数，对地表移动和变形规律进行模拟。常用的阅历公式主要包括以剖面函数法和典型曲线法为代表的阅历方法、波兰学者Budryk和Knothe提出的基于正态分布型的影响函数、
7、连续介质力学方法、数值模拟方法、三维层状介质理论、概率密度函数法等。目前，我国主要采纳的地表移动和变形预料方法是基于正态分布型的影响函数，该方法与长壁开采相同，参数的选取相对简单，运用便利，适应性强，预料精度高。 3.3 建筑物下方煤矿条带式开采设计开采流程 针对分布于建筑物下方的开采区，采纳条带式开采方法须要遵循肯定的开采程序，由于大部分矿区的建筑密度相对密集，建筑的结构、年头、质量、类型千差万别，同时受地质条件、岩层厚度、煤层厚度等因素影响，因此在开采前须要针对性地设计开采施工方案，根据肯定的流程组织开采作业，以保证开采后地表建筑物平安牢靠，不会引起变形破坏发生。 3.3.1 在开采前须要
8、对开采区上方的全部建筑物进行调查探讨，对开采区内的建筑物类型、建筑年头、结构特点、建筑质量等进行统计，采集矿区内地质钻孔土壤样本，试验分析岩层的厚度、受力状况以及分布状况，具体驾驭开采区地质条件，同时，须要分析矿区地下水的走向、分布深度等信息，为条带轴向和开采深度供应技术支持。 3.3.2 分析调查采集的建筑物分布、地质条件和地下水等资料，采纳相关理论对煤柱的稳定性以及地表建筑的位移和变形进行预料，确定合理的力学参数针对不同留宽和采宽度对地表变形进行数值模拟计算，确定详细可行的开采方案。 3.3.3 采纳相像性模拟试验的方法分析煤柱的稳定性，模拟覆岩变形、地表移动变形对矿区上方建筑物的影响，优
9、化论证设计方案可行性。 3.3.4 通过影响函数方法计算分析，论证设计方案的平安、合理、牢靠性，确保地表移动变形对地表建筑物的影响在可限制范围内。 4 结语 我国是世界上的产煤大国，年产煤量十几亿吨。煤炭资源的开采导致环境污染和地质环境灾难问题日益突出，影响煤炭资源开采效率和开采量的同时，严峻危及村庄、河流、城市、道路的平安和稳定性。因此，煤矿资源的开采平安性关系到人民群众的生命和财产平安，须要在保证开采区上方建筑物平安前提下开展煤矿开采作业。本文在分析条带式煤矿开采的基本概念、运用条件和主要类型等基本理论的状况下，对煤矿上方分布建筑物的矿区开采，针对性地探讨采纳条带式开采的方法的可行性，分析
10、条带式开采需遵循的基本原则、地表移动和变形预料方法以及建筑物下方煤矿条带式开采设计开采一般流程，其结果对指导建筑物下方煤矿条带式开采作业具有重要的理论和现实意义。 参考文献 1 李凤明，耿德庸.我国村庄下采煤的探讨现状、存在问题及发展趋势J.煤炭科学技术，11019，27：10-13. 2 吴立新，王金庄，刘延安，等.建筑物下压煤条带开采理论与实践M.徐州：中国矿业高校出版社，11014. 3 张华兴，赵有星.条带开采探讨现状及发展趋势J.煤矿开采，2000，：5-7. 4 邹友峰，柴华彬.我国条带煤柱稳定性探讨现状及存在问题J.采矿与平安工程学报，2022，23：141-145. 作者简介： 孙文生，男，山西临猗人，山西晋煤集团泽州天安高都煤业有限公司总工程师，采煤工程师，探讨方向：采煤技术。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页