【正文】 1 “ 三下一上 ” 采煤理論技術(shù) “三下一上”采煤技術(shù)現(xiàn)狀 建筑物下、鐵路下、水體下、承壓水體上開采，簡稱“三下一上”開采。 據(jù)目前不完全統(tǒng)計，我國國有骨干大中型礦井“三下”壓煤量達(dá)到 140 億噸以上，其中建筑物下壓煤占整個“三下”壓煤量的 60%以上，水體下（包括承壓廢巖水上）壓煤占 28%左右，鐵路下壓煤占 12%左右，然而，到目前為止，我國僅從“三下”采出的煤炭約有 10 億噸，只占整個“三個”壓煤量的 7%左右。 隨著一些大中型煤礦開采時間的增長及其地表鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和農(nóng)村住宅的建設(shè)和擴展，目前，已有很大一部分礦井已無較為正 規(guī)完整的采區(qū)可供開采，造成很多礦井有儲量而無法大規(guī)模開采的局面。而有些礦井強行開采（不管對地表的影響），有些礦井因采掘接替協(xié)調(diào)順序不對進行開采，引起對地表設(shè)施的大量或不該有的損壞，造成巨大的經(jīng)濟損失和緊張的工農(nóng)關(guān)系，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。 從目前調(diào)查的結(jié)果得出，幾乎所有的井下開采的煤炭大中型企業(yè)，都面臨著大量的“三下”壓煤問題， 這些“三下”壓煤量占目前礦井儲量的 10~15%，個別的甚至更多。因此，如何逐步開采“三下”壓煤，或如何規(guī)劃礦井的采掘接替順序，把對地表的影響控制在最低限度；或者如何搭 配開采“三下”壓煤，有計劃地控制逐年的采動損害賠償；或者以經(jīng)濟效益為第一要素采用一些特殊的開采方法 ,在不影響地表建（構(gòu)）筑物的前提下部分開采出一些“三下”壓煤量。 這些都是目前煤炭企業(yè)已經(jīng)面臨而必須研究解決的問題。 建筑物下 采 煤 建筑物下開采是指那些不適合搬遷的城鎮(zhèn)、工廠、居民區(qū)、村莊等所壓礦層的開采，其中包括井筒礦柱的回收。做到即采出資源，又要保護地面建筑物。采取的措施主要是在井下開采時采取一些不同于普通的開采方法，以減少地面移動與變形，另外對地面的建筑物或構(gòu)筑物采取加固與維修的方法，使其所受的采動影響和 破壞程度在其本身允許的范圍之內(nèi)。這在國內(nèi)外都取得了諸多成功的經(jīng)驗。 波蘭，從 1950 年起開始進行建筑物下采煤試驗，到 1980 年，已從各種煤柱中采出近 7000 萬 t 左右，占產(chǎn)量的 40％一 42％。 前蘇聯(lián)目前在建筑物下采煤的產(chǎn)量每年達(dá) 5000 萬 t 以上，取得了豐富經(jīng)驗、編制了 30 多個煤礦和金屬礦保護建筑物免受采礦有害影響的保護規(guī)程及指南。 2 英國在建筑物下開采只對井筒和絞車房留保安煤柱，其它一律不留保安煤柱進行開采。 德國對城市和建筑物下采煤研究最早，從 1902 年就開始用水沙充填法回采重要建筑物下的保安煤柱。例如埃森 采了九個煤層總厚達(dá) 。 法國和保加利亞分別用水沙充填和風(fēng)力充填在建筑物下進行開采。 日本用房柱式進行建筑物下及大型公路橋廠的開采。 我國建筑物壓煤的問題比較普通。如山東的肥城、河北的唐山、河南的密縣、安徽的隨溪、東北的本溪、徐州的賈汪，湖南的韶山等都壓著大量的煤炭資源 c 目前全田已有近百個礦井，數(shù)百個工作面進行了建筑物下的開采。鶴壁、本溪、撫順、棗莊、東龐、冷水江、利民、里蘭、東羅、紅茂等局礦部在各種建筑物下進行了成功的 開采 。 如 撫 順勝 利 礦用 充 填 條 帶法 在 石油 一 廠 下 開采 廠 厚 達(dá)16． 6m 的煤層，東北歐河礦用 陷落條帶法在城鎮(zhèn)下開采，資江在一俱樂部下開采、利民礦在村莊下、里蘭在合山市下開采等。 鐵 路下 采 煤 鐵路下開采系指鐵路干線與支線下所壓煤層的開采，礦區(qū)專用線下開采已不存在問題，故不包括在內(nèi)。過去對鐵路的保護也是采用留設(shè)礦柱的方法，目前對鐵路礦柱的開采已取得了足夠的經(jīng)驗。如波蘭在卡托維茨通往沃波雷省的干線和具托姆車站下進行了開采、采厚達(dá) 20m，車站普遍下沉了 3m，最多達(dá) ；前蘇聯(lián)的頓巴斯煤團內(nèi)就有 5 條鐵路，壓煤達(dá) 368 億 t，從 l 961— 1964年間已采鐵路煤柱 1320 萬 t；德國的魯爾煤田有一半以上的鐵路 線受開采影響，魯爾煤田在鐵路下開采已有幾十年的歷史；印度蘇丹迪礦用水砂充填方法于 1971 一 l 975 午 12月首次升采 ADR— AGOMOH鐵路干線煤柱，煤厚為 ；日本于 1966— 1967 年在北海道地區(qū)清水澤煤礦的鐵路干線和鐵路橋下采煤，煤厚 、采后地表最大下沉速度達(dá) 8mm／月．用限速方法獲得成功。 我國礦區(qū)專用線下開采，在技術(shù)上已完全過關(guān)，所以鐵路下開采不包括專用線下開采；支線下開采效果良好，如焦李、三萬、薛棗、婁鄧等；干線下開采的不多。在雞西麻山、滴道兩礦的林口 —— 密山干線下開采獲得成功、本溪局 在沈陽 —— 丹東的干線下試采。還有棗莊局在鄒塢車站下，阜新局在露天剝離站下。開灤及平頂山、漣邵在鐵路橋下，南桐局在二萬線的板塘隧道下開采都取得成功。 水體下 采 煤 水體下開采包括地面水體下和地下水體下的開采。地面水體包括江河湖海、水庫池塘、沼澤洪區(qū)、灌區(qū)水田、山溝小溪以及地表沉降區(qū)積水等。地下水體包括表土層的砂層水、頂 3 板灰?guī)r中的巖溶水、砂巖含水層及老窟水等。 水體下開采的實質(zhì)是如何確定防水和防砂礦柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全開采深度。 水體下開采主要是防止覆水和泥砂潰人井下，有時還要保護地面水體，如水 庫、堤壩等。水體下開采通常用疏干、排放、隔離等措施，使資源盡量采出，還要減少排水費用。 前蘇聯(lián)已在一些較大河流下來出了干百萬噸的煤炭；日本、英國、加拿大和智利等國家海下開采經(jīng)驗豐富。 我國在淮河下、微山湖下、資江河漫灘下來煤也取得了不少的經(jīng)驗。 承壓水體上 采 煤 承壓水體上開采指可采礦層以下的承壓水體上的礦層開采，即受基盤巖溶水威脅礦層的安全開采。 我國華北太行山以東石炭二迭系地層的基盤，就是含有豐富巖溶水的奧陶系石灰?guī)r。如山東的淄博、肥城、河北的井烴、湖南的恩口、斗笠山、廣西合山等礦都存在受基盤巖溶水威脅的 煤層開發(fā)問題。底板突水是承壓水體上礦層升采的主要威脅。如何解決底板突水與井下開采的安全問題是承壓水體上開采的主要任務(wù)。我國在井陘、峰峰、王鳳等局礦成功地進行了承壓水體上的開采；匈牙利受底板承壓水的威脅也很嚴(yán)重．因此積累的經(jīng)驗較多。 “三下一上”采煤 的特點 與一般開采方法的區(qū)別 具有特殊的技術(shù)要求 “三下一上”開采即要采出資源，又要保護地面建筑物和構(gòu)筑物(如水壩、鐵路等 )，同時還要防止上覆水體和下伏水體潰入，保證生產(chǎn)安全，出而在技術(shù)上有特殊的要求。 研究巖層范圍 大 即研究上覆巖層受采動影響后的移動變形特性，又 要研究下伏巖層的移動變形規(guī)律。上覆巖層可以直達(dá)地表，下伏巖層在采動后所波及的范圍即可達(dá) 80m 以遠(yuǎn)的距離。 綜合性邊緣學(xué)科 礦床“三下一上”開采是一門綜合性的邊緣學(xué)科，發(fā)展很快，它綜合了水文地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、礦山測量、礦山壓力、巖體力學(xué)、土木建筑、開采方法以及巖體探測技術(shù)等學(xué)科的內(nèi)容，形成自身的一套理論體系。 “三下一上” 采煤理論技術(shù)的研究過程 上 世紀(jì) 30 年代，在一些采礦業(yè)較先進的國家已把巖層與地表移動作為一項科學(xué)研究工 4 作。從本世紀(jì) 50 年代起，巖層與地表移動的研究工作獲得了蓬勃的發(fā)展。如前西德的勃勞聶爾、克拉 茨、聶姆茨 克、克因赫爾斯特，前蘇聯(lián)的阿維爾申、卡札柯夫斯基、阿基莫夫、柯爾賓闊夫、波蘭的布得雷克、克諾特、李特維尼申、柯赫曼斯基、沙烏斯托維奇、科瓦爾契克、什佩特科夫斯基、胡戴克、楊齊赫等學(xué)者經(jīng)過各自的研究，先后建立了一系列描述巖層與地表移動的理論模型和公式，并提出了一系列計算巖層與地表移動的方法。有了巖層與 地表移動預(yù)計方法，就可以預(yù)計一定條件下開采引起的巖層與地表的 變形值，因而就可能估計出房屋、鐵路、水體等由于地下開采而受損害的 程度。為此，人們可以事先采取防護措施，避免災(zāi)難性的破壞。 我國巖層移動 研究工作是新中國成立后開始的。淮南和開灤礦區(qū)在 50 年代初期建立了地表移動觀測站，開始了我國巖層移動科學(xué)研究的觀測。 50 年代后期，我