王亞飛

（山西焦煤霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 霍州 033200)

“三下”采煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展展望

王亞飛

（山西焦煤霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 霍州 033200)

本文參考大量實際資料，對“三下”采煤技術(shù)的發(fā)展歷程進行了簡要敘述，對“三下”開采技術(shù)的現(xiàn)狀進行了分析，對“三下”開采的未來發(fā)展做出了展望。

“三下”采煤；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展方向

1 “三下”開采的研究意義

到目前為止，我國各主要大中型煤礦礦井的“三下”壓煤量已達數(shù)百億噸，其中鐵路壓煤占12%、水體下壓煤占28%，建筑物下壓煤為60%。而我國從“三下”中開采出的煤量僅僅有十?dāng)?shù)億噸，不足壓煤總量的5%。因此，研究安全、可行的“三下”采煤技術(shù)對于提高煤炭資源的利用率，延長礦井的服務(wù)年限，保障煤礦的長遠可持續(xù)發(fā)展意義重大。

2 我國“三下”開采技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 建筑物下煤炭開采

建筑物下煤炭開采對地面建筑的危害主要取決于地表建筑物自身的抗變形能力以及地表的水平變形情況。因此在建筑物下對煤炭進行開采，首先應(yīng)根據(jù)建筑物自身結(jié)構(gòu)、地表的預(yù)計變形量以及建筑物的受力情況進行分析，對因開采可能造成的破壞作出提前的預(yù)估，然后選擇合理、可行的方法進行開采?，F(xiàn)階段國內(nèi)常用的建筑物下開采方法有：房柱式開采、條帶開采、巷道穿采、限后開采、充填開采等。這其中充填開采因可以最小程度地降低地面變形量、有效解決矸石處理問題、符合綠色可持續(xù)發(fā)展要求等諸多優(yōu)點而近年來備受重視，應(yīng)用范圍不斷增加。此外，新型的離層注漿技術(shù)因可以有效避免地面沉降，且方法簡單易行而受到采礦界學(xué)者的高度重視。但該技術(shù)在離層發(fā)育材料強度、流動性和凝固性、注漿位置選擇、注漿效果評價等方面仍存在種種問題，有待進一步的研究。

2.2 鐵路下煤炭開采

鐵路在平時的使用中會時刻受到運行列車的影響，因此當(dāng)對鐵路下煤炭進行開采時，鐵路實際上受到的是雙重影響，這也就使得鐵路下的煤炭開采比建筑物下的開采更加復(fù)雜多變。在進行鐵路下開采時，最主要的問題就是如何防止地表出現(xiàn)突然下沉現(xiàn)象，且應(yīng)盡最大地可能減少地表的下沉，從而保證鐵路運輸?shù)陌踩?。對此現(xiàn)行的主要技術(shù)措施有：①防止地表出現(xiàn)突然下沉。開采前，先要對鐵路下每層的采動、積水等情況調(diào)查清楚；當(dāng)煤層上方存在老空區(qū)時，應(yīng)及時采取注漿等方法對其進行充填，避免采動影響導(dǎo)致的地表突然下沉。當(dāng)開采后煤層時，應(yīng)采用分層開采的方法；開采堅硬頂板的煤層時，應(yīng)適時采用人工強制放頂。②合理布置采煤工作面。在鐵路下進行開采，應(yīng)將工作面布置在鐵路的正下方，并盡可能地使工作面沿鐵路線的縱向掘進，讓鐵路位于移動盆地的主段面，從而使鐵路的橫向變形盡可能減少。③減少地表下沉量。減少地表下沉量最合適的方法是全部充填法，其次可以考慮房柱式或條帶式開采。④減少或消除地表變形的疊加，通過無煤柱的完全開采或分層開采等方法，盡可能減少地表的疊加變形，從而避免地表變形對鐵路產(chǎn)生影響。

2.3 水體下煤炭開采

我國的水體下煤炭開采研究始于20世紀(jì)50年代，至80年代研究進展巨大，成果顯著，在其中多個領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。當(dāng)前，我國水體下煤炭開采技術(shù)主要有分層、分階段間歇開采、處理水體補給來源、疏水降壓開采以及水體下充填開采等多種特殊方法。①分層、分階段間歇開采，主要用于傾斜煤層的開采，通過在傾斜煤層中采用傾斜分層的方式和在急傾斜煤層中采用水平分層的方式。對厚煤層實施分階段的間歇性回踩，從而使得煤層導(dǎo)水裂隙帶高度和覆巖冒落帶高度相對縮小，為正常的均勻性破壞的形成創(chuàng)造條件。②疏水降壓開采是指在煤炭的開采前或開采過程中采用鉆孔、巷道或兩者相結(jié)合的方式對采區(qū)乃至井田下的地下水疏干或使其水位降低，從而保障含水層下煤炭開采過程的安全性。其中在開采靠近全砂含水松散層的煤炭時刻采用回采疏降技術(shù)和先前后深的開采方式；在開采地質(zhì)構(gòu)造為石灰?guī)r巖溶的礦區(qū)時，則可以使用多礦井聯(lián)合的排水方法。③水體下的充填開采，是開采過程中避免采空區(qū)巖石發(fā)生變形塌落可能的長期有效措施。這種方法的應(yīng)用范圍正在不斷擴大，通過這種方法，可以有效地保證開采層上部巖層及地表不會出現(xiàn)導(dǎo)水的危險性變形和破壞。

3 “三下”開采發(fā)展展望

3.1 避免環(huán)境破壞的“三下”開采技術(shù)

“三下”開采最需要注意的就是盡量避免對地面環(huán)境的破壞，其未來發(fā)展的方向也應(yīng)是符合綠色礦山和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的要求，發(fā)展對環(huán)境破壞小的開采技術(shù)。符合這樣要求的開采技術(shù)主要有充填開采技術(shù)和高回收率的條帶全柱開采技術(shù)，但條帶全柱開采技術(shù)只能解決部分“三下”開采問題，適應(yīng)范圍相對較窄，因此充填開采技術(shù)將未來“三下”開采的主要發(fā)展方向。

3.2 礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護技術(shù)

隨著國家煤炭西部開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西部地區(qū)的土地與生態(tài)環(huán)境必將遭受巨大影響。土地的復(fù)墾與生態(tài)重建技術(shù)必將成為我國“三下”開采塌陷地區(qū)恢復(fù)治理工作的重點研究對象，且生物的復(fù)墾技術(shù)在我國仍處于探索起步階段，發(fā)展前景廣闊。

4 總結(jié)

“三下”采煤技術(shù)是一項多領(lǐng)域、多專業(yè)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，現(xiàn)階段雖通過實踐已取得大量理論與技術(shù)成果，但由于“三下”地質(zhì)條件的復(fù)雜多變，很多方面尚需進一步的探索和完善，例如覆巖移動與破壞的控制技術(shù)、回采工作面涌水量預(yù)計、“三下”新工藝采煤技術(shù)等。這都需要多學(xué)科之間的共同努力，才能促進其快速發(fā)展，從而適應(yīng)煤炭行業(yè)對“三下”開采的迫切需要。總體而言，我國“三下”開采發(fā)展方向必然是向著巖層移動減小、最大限度提高采出率、高機械化程度這一“高產(chǎn)出、低損耗”的方向發(fā)展。

[1]張華興，郭惟嘉．“三下”采煤新技術(shù)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2008.

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1003-5168(2014)03-0048-01