摘要：隨著改革開(kāi)放的不斷深入及加快，煤炭開(kāi)采技術(shù)也在不斷地飛速發(fā)展。對(duì)于建筑物及水體下煤炭資源進(jìn)行開(kāi)采具有十分重要的作用，能夠極大地豐富我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)備量及開(kāi)采量。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始我國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)建筑物下采煤的研究。研究分析建筑物、水體下采煤技術(shù)的現(xiàn)狀具有非常重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：建筑物下采煤；水體下采煤；煤柱

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-9671-(2012)042-0122-02

通過(guò)對(duì)保護(hù)井上建筑物的措施，離層注漿、協(xié)調(diào)開(kāi)采、三步法、條帶開(kāi)采以及充填開(kāi)采等主要建筑物下采煤方法進(jìn)行總結(jié)，分析建筑物、水體下采煤技術(shù)的現(xiàn)狀并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)做出展望，以期在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮更為重要的作用。

1建筑物下采煤技術(shù)現(xiàn)狀

對(duì)建筑物下采煤技術(shù)的試驗(yàn)研究在我國(guó)早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始了，不間斷的實(shí)踐和研究使得建筑物下采煤技術(shù)在這50余年的時(shí)間里得到了飛速的發(fā)展。建筑物下壓煤的情況在我國(guó)最大的存貯量為村莊下壓煤，且具有較突出的問(wèn)題存在，工業(yè)廣場(chǎng)壓煤其次，民用建筑物下和其他工業(yè)壓煤最次。

1.1搬遷建筑物采煤

指將開(kāi)采影響區(qū)內(nèi)的建筑物全部遷出，之后正常開(kāi)采才開(kāi)始進(jìn)行，作為最常用的方法之一，搬遷建筑物采煤法一般用來(lái)解決建筑物下采煤的相關(guān)問(wèn)題。但由于在大部分礦區(qū)內(nèi)，將來(lái)不受開(kāi)采影響或即刻開(kāi)采并不會(huì)產(chǎn)生影響的土地少之又少，加之傳統(tǒng)觀念對(duì)于群眾搬遷態(tài)度的影響，難以選定村莊的搬遷新址。尤其是目前日益緊張的土地資源，大幅地增加了建筑物搬遷的費(fèi)用，從而間接增加了建筑物搬遷的難度。

1.2不搬遷村莊全部開(kāi)采技術(shù)

井下措施主要有多工作面包括間歇開(kāi)采、分層開(kāi)采以及聯(lián)合開(kāi)采等。對(duì)峰峰礦區(qū)辛寺莊進(jìn)行建筑物下采煤時(shí)，聯(lián)合開(kāi)采的規(guī)模達(dá)到了七個(gè)工作面。工作面聯(lián)合推進(jìn)開(kāi)采的方法可以僅僅使動(dòng)態(tài)變形的微弱影響作用到村莊，效果使各方都極為滿意。對(duì)于中及薄煤層的開(kāi)采比較適用該方法，對(duì)采區(qū)進(jìn)行合理布置，使地表動(dòng)態(tài)變形的影響，主要作用在位于采空區(qū)中央的建筑物上。

1.3不遷村就地重建抗變形新村

具有中國(guó)特色的建筑物下采煤技術(shù)即是這種不遷村就地重建。當(dāng)較大強(qiáng)度的開(kāi)采工程在質(zhì)量較差的煤層及村莊建筑物上進(jìn)行時(shí)，開(kāi)采過(guò)后將會(huì)嚴(yán)重破壞大部分的建筑物，在經(jīng)濟(jì)上極為不劃算的補(bǔ)償辦法是進(jìn)行條帶開(kāi)采或是采取維修加固措施，因此，對(duì)建筑物進(jìn)行原地重建抗變形的處理。這種處理辦法在湖南婁底地區(qū)資江煤礦和平頂山大莊煤礦以及陽(yáng)泉礦區(qū)等多地實(shí)際應(yīng)用，效果較好，樹(shù)立了幾個(gè)典型的實(shí)例，為不遷村就地重建法在我國(guó)實(shí)際應(yīng)用樹(shù)立了良好的借鑒榜樣。

1.4離層注漿減沉技術(shù)

在近幾年所提出來(lái)的一種新方法即是離層注漿減沉技術(shù)。該方法在我國(guó)部分礦區(qū)進(jìn)行的試驗(yàn)非常成功，地表下沉量在采用該方法以后僅為原下沉量的40%~70%。當(dāng)離層注漿方案以大范圍巖層控制為目的時(shí)，如下幾個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)行研究：對(duì)地址采礦的條件進(jìn)行分析，對(duì)產(chǎn)生離層的發(fā)展動(dòng)態(tài)和可能性進(jìn)行判斷；設(shè)計(jì)注漿時(shí)，內(nèi)容包括充填體強(qiáng)度、充填時(shí)間、材料選擇、設(shè)備類(lèi)型選擇以及設(shè)計(jì)注漿孔等；同時(shí)需要保證選用穩(wěn)定長(zhǎng)期性能較好的充填體；分析下沉的效果，觀測(cè)下沉情況。離層注漿充填首先能夠?qū)ο挛粠r層進(jìn)行擠壓，形成較為密實(shí)的下位巖層，同時(shí)離層下覆巖層會(huì)受到來(lái)自地面高壓注漿所產(chǎn)生的壓力，壓密下部的孔隙和離層；其次，巖石會(huì)因?yàn)殡x層注漿充填時(shí)漿液中的水而引起膨脹，使有效空間得以減少，當(dāng)膨脹巖作為堅(jiān)硬巖層的下部時(shí)，巖石體積會(huì)因漿液中的水而發(fā)生增大的改變；再次，離層注漿充填可以對(duì)上覆巖體形成支撐，使機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，當(dāng)強(qiáng)度足夠時(shí)，充填體即成為了支撐體用以支撐上覆巖層；最后，覆巖的位移量會(huì)因?yàn)殡x層空間被直接充填而減少。作為一種全新的方法，在我國(guó)的大部分礦區(qū)尚未廣泛應(yīng)用離層注漿減沉技術(shù)，還有很多關(guān)于實(shí)踐方法和指導(dǎo)理論的問(wèn)題需要解決。但不可否認(rèn)的是，不斷完善和提高的離層注漿減沉技術(shù)會(huì)逐漸得到更大范圍內(nèi)的推廣及應(yīng)用。

1.5國(guó)外建筑物下采煤技術(shù)現(xiàn)狀

波蘭是開(kāi)展“三下”采煤國(guó)家中，開(kāi)采時(shí)間較長(zhǎng)、經(jīng)驗(yàn)較為豐富和技術(shù)手段較為多樣和實(shí)用的國(guó)家。水砂充填條帶式曾是保安煤柱主要采用的開(kāi)采法之一，只有不超過(guò)60%的資源回收率。20世紀(jì)70年代以后，大面積協(xié)調(diào)開(kāi)采法得到了大力推廣，水砂充填法被部分取代。當(dāng)數(shù)個(gè)煤層在礦區(qū)相鄰時(shí)，工作面的布置計(jì)劃要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，開(kāi)采要在大面積上連續(xù)、同時(shí)進(jìn)行，從而相互抵開(kāi)采對(duì)地表產(chǎn)生的壓縮變形和拉伸變形。其目的是使地表不會(huì)因被破壞而產(chǎn)生均勻下沉。當(dāng)出現(xiàn)斷層時(shí)，要保持垂直銜接斷層兩側(cè)，開(kāi)采必須適量，禁止少采或多采。波蘭主要采取以下的建筑物保護(hù)措施：設(shè)置變形縫，每12 m~15 m在建筑物上設(shè)置一道變形縫，可將地表水平變形和不均勻沉降造成的影響減輕；設(shè)鋼筋混凝土上錨固板，使整體基礎(chǔ)強(qiáng)度較高，當(dāng)?shù)乇硭阶冃芜_(dá)到

12 mm/m~15 mm/m時(shí)設(shè)置；為使建筑物整體剛度提高，設(shè)置鋼筋混凝土錨固拉桿；通過(guò)挖掘變形補(bǔ)償溝，將地表壓縮變形吸

收掉。

2水體下采煤技術(shù)現(xiàn)狀

水體下采煤技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)擁有了1個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史，各個(gè)國(guó)家的試驗(yàn)開(kāi)采工作在本國(guó)的采場(chǎng)下、充水巷道、人工修建的蓄水工業(yè)建筑物下、含稅巖層和松散層、湖泊下、河流下以及海下大量進(jìn)行，其中海下采煤技術(shù)的成功應(yīng)用在澳大利亞、智利、加拿大、日本以及英國(guó)都有著實(shí)際的范例，且上述國(guó)家各自以本國(guó)實(shí)際為根據(jù)，制定了相關(guān)規(guī)定與規(guī)程。早在1968年英國(guó)礦業(yè)局就頒布了海下采煤條例，對(duì)采煤方法、煤層采厚以及覆巖的厚度和組成等作出了具體規(guī)定；日本進(jìn)行海下采煤時(shí)多大11個(gè)礦井，采取嚴(yán)密的防治措施杜絕海下采煤的水患，禁止與允許開(kāi)采的規(guī)定，以針對(duì)沖積層的賦存厚度和組成的安全規(guī)程為根據(jù)；在20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)針對(duì)導(dǎo)水裂隙帶高度進(jìn)行確定的方法，出版了相關(guān)指南，水體下開(kāi)采的規(guī)程在1981年頒布實(shí)施，安全采深的最終確定是以覆巖中黏土層重復(fù)采動(dòng)、煤厚以及厚度等條件的變化為依據(jù)的。我國(guó)地大物博，豐富的煤炭資源不僅蘊(yùn)藏在山區(qū)、丘陵和平原等內(nèi)陸地區(qū)，同時(shí)壓煤量在水體下也頗具規(guī)模。河下、湖泊下以及其他水體下采煤技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)得到了極其豐富的積累，在該項(xiàng)技術(shù)處于領(lǐng)先地位的國(guó)家中我國(guó)位居其中。20世紀(jì)60至80年代，為適應(yīng)水體下采煤技術(shù)的急迫需求，大量開(kāi)展用專門(mén)的觀測(cè)孔，對(duì)開(kāi)采帶水裂隙帶高度進(jìn)行研究，并根據(jù)觀測(cè)孔中水的漏失量和水位變化等方法，提出了區(qū)分無(wú)效和有效導(dǎo)水裂隙的方法。試驗(yàn)性研究工作同時(shí)進(jìn)行，尤其加快發(fā)展了相似材料模擬技術(shù)。以裂縫高度試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料為基礎(chǔ)，我國(guó)許多礦區(qū)將巖體強(qiáng)度類(lèi)型和煤層采出厚度相結(jié)合，總結(jié)出在不同覆巖類(lèi)型條件下，裂高和煤層采出冒高與厚度相關(guān)關(guān)系式，使實(shí)際生產(chǎn)得到了理論和技術(shù)上的有效指導(dǎo)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，為適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求，相繼開(kāi)始了開(kāi)發(fā)和建設(shè)了許多水體下積壓煤炭資源工作。對(duì)于水體下采煤技術(shù)的專題性研究在我國(guó)取得了許多突破：1）是更先進(jìn)的理論，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)、流變力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)以及現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)等多項(xiàng)理論引入其中；2）更為廣泛的研究?jī)?nèi)容，包括巖體結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)特征、底層巖性以及地質(zhì)構(gòu)造在內(nèi)的地質(zhì)條件作為研究重點(diǎn)的同時(shí)，對(duì)原巖應(yīng)力場(chǎng)與覆巖移動(dòng)變形的關(guān)系也進(jìn)行了廣泛的研究，以時(shí)間效應(yīng)和巖體力學(xué)特性為研究基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)分析裂隙帶的演變過(guò)程；3）是更為先進(jìn)的研究方法，將數(shù)值模擬和物理模擬方法引入研究引入到水體下采煤技術(shù)的研究中，覆巖的破壞和移動(dòng)變形現(xiàn)象不再是影響研究深度的局限，同時(shí)對(duì)導(dǎo)水裂隙帶的形成機(jī)理的探討，改為從覆巖變形的影響因素以及破壞過(guò)程上入手，預(yù)測(cè)是以此為基礎(chǔ)的。1985年制定的關(guān)于對(duì)水體下煤炭資源開(kāi)采的規(guī)程，進(jìn)一步推動(dòng)了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。

3結(jié)束語(yǔ)

建筑物、水體下煤炭資源的開(kāi)采，對(duì)我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)備量具有非常重要的意義和深遠(yuǎn)的影響，因此應(yīng)該不斷地研究和發(fā)展開(kāi)采技術(shù)。對(duì)于建筑物下的采煤技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)也比較成熟。同時(shí)水體下采煤技術(shù)也得到了高度重視，雖然經(jīng)驗(yàn)并不豐富，但隨著不斷的投入和研究，相信水體下采煤技術(shù)會(huì)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，為我國(guó)煤炭行業(yè)提供極為豐富的水體煤炭資源。

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