【正文】 確定有代表性的某礦業(yè)有限責(zé)任公司地表巖移參數(shù)。某礦業(yè)有限責(zé)任公司在二迭系內(nèi)有多層硬度較大的中、細(xì)砂巖與硬度較軟的粘土巖互層，根據(jù)離層發(fā)育實(shí)驗(yàn)，煤2開(kāi)采在其上方巖層存在多個(gè)離層層位，具備實(shí)施覆巖離層注漿的地質(zhì)條件。但是，研究成果表明，如若能及時(shí)將地下煤層開(kāi)采所產(chǎn)生離層空間充填滿(mǎn)，且其充填鉆孔與裂隙帶不連通，就能很好的控制地表的沉降，降低地表移動(dòng)和變形。這兩項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)實(shí)驗(yàn)分別于安徽省淮北礦務(wù)局和河南省鶴壁礦務(wù)局完成并取得良好的效果。但是，從建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)本身尚未找到抵抗傾斜變形的良策。此方法只是在地面采取措施而對(duì)井下采煤工藝沒(méi)有特殊要求。對(duì)于面積較小且不受地表水影響的建（構(gòu)）筑群而言，在充分計(jì)算的基礎(chǔ)上，也可以采用對(duì)工作面的背向開(kāi)采，使建（構(gòu)）筑群只受開(kāi)采引起的下沉影響而不受開(kāi)采引起的其它變形的影響。 長(zhǎng)壁大面積協(xié)調(diào)開(kāi)采這種方法的實(shí)質(zhì)是將一個(gè)采區(qū)或是被保護(hù)的大型建筑群所壓煤柱劃分成幾個(gè)工作面，工作面之間按要求錯(cuò)開(kāi)一定的距離同時(shí)開(kāi)采，以使每個(gè)工作面開(kāi)采所產(chǎn)生的地面變形產(chǎn)生正負(fù)疊加，從而減少了地表變形。該方法實(shí)質(zhì)是將開(kāi)采煤層按一定的尺寸劃分留設(shè)煤柱和開(kāi)采空間，用留設(shè)的煤柱來(lái)支撐煤層的上覆巖層，控制地表的移動(dòng)和變形。90年代，我國(guó)撫順礦務(wù)局老虎臺(tái)煤礦、新汶礦務(wù)局華豐煤礦、兗州礦務(wù)局東灘煤礦、某礦務(wù)局田陳煤礦、及開(kāi)灤、大屯煤電公司等礦山先后采用覆巖離層注漿減沉的采煤方法，通過(guò)向采空區(qū)上覆巖體離層帶注高水材料，達(dá)到控制地表下沉的目的，并取得了明顯的減沉及控制地表斑裂的效果。1983年陽(yáng)泉礦務(wù)局開(kāi)展了新建抗變形農(nóng)村住宅的采煤實(shí)驗(yàn)工作。60年代以后，峰峰礦務(wù)局五礦和鶴壁礦務(wù)局六礦對(duì)建筑物采取加固措施后進(jìn)行開(kāi)采，以及某礦務(wù)局對(duì)建筑物采用重點(diǎn)加固與一般維修方法開(kāi)采市鎮(zhèn)建筑物群下壓煤，均取的了較好的成果。面對(duì)嚴(yán)重的建下壓煤?jiǎn)栴}，我國(guó)煤炭科技人員進(jìn)行了大量的觀(guān)測(cè)研究工作，并且總結(jié)出我國(guó)開(kāi)采村莊下壓煤的技術(shù)途徑。由于開(kāi)采緩傾斜煤層的風(fēng)力填充效果不理想，地表下沉量達(dá)到50%左右，每噸煤成本還增加15%，故未能推廣。在一般建筑物下采用人工填充采煤法，在重要建筑物下采用水力填充，填充材料為爐渣或經(jīng)破壞的矸石，從而大大減少了地表的移動(dòng)變形值。由于每個(gè)建筑物煤柱的特殊性，一般在正式開(kāi)采之前先進(jìn)行試采，待取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)后再正式回采。第五節(jié) 國(guó)內(nèi)外采煤現(xiàn)狀與某礦建下采煤方法選擇一、國(guó)內(nèi)外建下采煤研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外進(jìn)行建成下采煤的很多，其中波蘭的建下采煤技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位。我國(guó)部分礦區(qū)村莊下采煤的實(shí)踐得出，土筑平房地表臨界拉伸水平變形為從抵抗地表變形角度分析，房屋建造結(jié)構(gòu)的不利因素有：（1） 無(wú)基礎(chǔ)圈梁，地表的移動(dòng)與變形很容易傳到房屋的上部。按照上述前提，編制了壓煤村莊村下煤柱開(kāi)采可行性論證報(bào)告。壓煤村莊村下煤柱開(kāi)采井上下對(duì)照如圖（2）所示。經(jīng)2202203等工作面開(kāi)采表明，該塊段煤柱地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。煤3：頂板為煤2底板，底板為黑褐色泥巖或砂巖，厚10m左右。 五、水文地質(zhì)根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告、井筒檢查孔資料和毗鄰礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，對(duì)礦井正常涌水量和最大涌水量重新進(jìn)行了計(jì)算。其中井田西南侵入?yún)^(qū)控制程度較為嚴(yán)密，北部煤2兩個(gè)區(qū)段相對(duì)較差。褶曲：區(qū)內(nèi)褶曲較為平緩，僅主采區(qū)中部的煤層底板略有起伏，次級(jí)褶區(qū)只在淺部有所展布。二、煤層， km2。石炭系：分上石炭太原組和中石炭本溪組。第三系：有鐵銹紅色厚土礫巖、砂泥巖和砂巖組成，呈角度不整合覆蓋于二迭系地層之上。第二節(jié) 壓煤村莊煤柱地質(zhì)采礦條件一、地層本井田為隱蔽式煤田，含煤地層為石炭、二迭系，煤系地層總體傾向北西，傾角11 ~38，平均傾角25左右，為一南緩北陡、西緩東陡的緩傾斜~傾斜煤系地層。韓莊運(yùn)河經(jīng)改造后河寬200m，勝利渠為人工挖掘，寬60m；東部有周營(yíng)大沙河，西部有一支溝。10206國(guó)道及京福高速公路和京滬高速鐵路從井田內(nèi)穿境而過(guò)，形成了鐵路、公路和水運(yùn)四通八達(dá)的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)某礦業(yè)有限責(zé)任公司和山東科技大學(xué)地科學(xué)院的共同工作，依據(jù)原煤炭工業(yè)部頒布的《建筑物、鐵路、水體及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》，完成了壓煤村莊村下壓煤開(kāi)采煤可行性研究工作。設(shè)計(jì)目標(biāo)為：在優(yōu)先考慮節(jié)省煤炭資源，提高礦井資源回收率的前提下，并綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益等因素，進(jìn)行多種可行的開(kāi)采設(shè)計(jì)方案計(jì)算分析，最終提出一種效益明顯、技術(shù)上可行、企業(yè)可操作、安全可靠的壓煤村莊村下開(kāi)采方案。在某礦業(yè)有限責(zé)任公司中部有一福興村莊，村下壓煤2與煤3兩層煤，平均埋深580m，壓煤儲(chǔ)量為182萬(wàn)噸。考慮到礦井開(kāi)拓部署和接續(xù)安排，研究確定某礦業(yè)有限責(zé)任公司福興村下壓煤合理開(kāi)采技術(shù)方法，是某礦業(yè)有限責(zé)任公司近期經(jīng)營(yíng)決策的重大問(wèn)題，也是不容回避的重大技術(shù)問(wèn)題。，故單純條帶開(kāi)采煤2（回收率50％）是可行的。在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，泉興礦業(yè)集團(tuán)公司與某礦業(yè)有限責(zé)任公司各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)給予了大力的支持與幫助，并多次與研究單位商討開(kāi)采方案，提供了各種研究資料，山東科技大學(xué)科研處及地科學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)提供了很多的方便，在此表示感謝。優(yōu)越的地理位置和交通運(yùn)輸網(wǎng)的廣布，為礦井基本建設(shè)和原煤外運(yùn)提供了得天獨(dú)厚的便利條件。除韓莊運(yùn)河常年有水外，勝利渠、周營(yíng)大沙河及一支溝均為季節(jié)性河流。自上而下地層特征如下：第四系：由黃色耕植土，棕黃色砂質(zhì)粘土、姜結(jié)石及底部砂礫或灰色粘土組成。隨煤層深部加厚，由井田中部尖滅，預(yù)計(jì)在井田以北大面積存在，最大厚度達(dá)300m以上。太原組有灰色泥質(zhì)巖、細(xì)砂巖、中砂巖和石灰?guī)r組成，含薄煤8層，局部可采有1117三煤層；該組厚度為170m。在主采區(qū)內(nèi)煤煤3開(kāi)采深度350～800m，平均采深600m，東南部淺處煤層傾角較緩，在19～230；北部深處煤層傾角變陡，為27～380，井底車(chē)場(chǎng)所在處煤層傾角200左右。斷層：本井田大小斷層共有12條，物探資料解釋斷點(diǎn)27個(gè)。本井田構(gòu)造復(fù)雜程度為二類(lèi)二型。開(kāi)采煤煤3有直接影響的主要含水為上覆二迭系三個(gè)主要砂巖含水層段；間接影響的主要含水層為下距3煤約40m左右的第五石灰?guī)r含水層和井田東邊界與煤系含水地層對(duì)口接觸的巨厚奧陶系石灰?guī)r含水層。局部有火成巖侵入現(xiàn)象。礦井由于壓煤村莊煤柱的影響，井下開(kāi)采布局比較緊張，解放村下壓煤已迫在眉捷。二、村莊下采煤論證與方案設(shè)計(jì)編制的依據(jù)和基礎(chǔ)資料1. 《建筑物、鐵路、水體及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》(2000年版)2. 《煤礦安全規(guī)程》及《煤礦安全規(guī)程》1992年版執(zhí)行說(shuō)明3. 山東省人民政府文件，魯政發(fā)(1989)135號(hào),《山東省搬遷壓煤建筑物暫行規(guī)定》4. 山東省人民政府文件，魯政發(fā)(1999)24號(hào),關(guān)于調(diào)整《山東省搬遷壓煤建筑物暫行規(guī)定》中補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)通知5. 某礦業(yè)有限責(zé)任公司地質(zhì)報(bào)告6. 某礦業(yè)有限責(zé)任公司采掘工程平面圖及井上下對(duì)照?qǐng)D7. 部分相關(guān)的地質(zhì)剖面圖三、方案設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想方案設(shè)計(jì)中，本著少投入多產(chǎn)出的原則，充分考慮到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下煤炭企業(yè)的經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)，依靠科技進(jìn)步,提高礦井經(jīng)濟(jì)效益，并在確保礦井安全生產(chǎn)的前提下，充分估計(jì)到礦井近期和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要，優(yōu)化采礦方法，合理、經(jīng)濟(jì)、安全、高效地開(kāi)采村莊壓煤,充分保護(hù)礦井資源，保持礦井生產(chǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，最大限度地提高礦井的綜合經(jīng)濟(jì)效益。第四節(jié) 壓煤村莊村房屋概況壓煤村莊村內(nèi)的房屋建造年代各異，房屋結(jié)構(gòu)差異較大，有近幾年新建的新房，也有是十幾年前建的舊房，更有幾十年前建成至今仍在使用的破舊房屋。（2） 以沙為主的灰沙漿膠結(jié)片石基礎(chǔ)拉伸能力極弱；（3） 房屋的局部（或在中間或在一端）為兩層，荷重不均，在高低交界處產(chǎn)生破壞；（4） 有的房屋前探檐用木柱或磚柱支撐，受地表水平變形作用易發(fā)生損壞；（5） 房屋為鋼筋混凝土預(yù)制板，當(dāng)?shù)乇碜冃屋^大時(shí)，搭放部位可能出現(xiàn)縫隙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)下落，造成事故；（6） 有的北房山墻之間無(wú)空隙，相當(dāng)于排房，一棟房屋的變形會(huì)影響相鄰的房屋。=（房屋前墻為磚墻，山墻為碗籠卵石墻，片石基礎(chǔ)，灰渣屋頂），臨界壓縮水平變形為幾十年來(lái)，波蘭成功地開(kāi)采了許多不同類(lèi)型的建筑物和結(jié)構(gòu)物保護(hù)煤柱，采取的主要措施是地面建筑物進(jìn)行加固，井下采用條帶開(kāi)采和水砂填充全部回采的方法。同時(shí)，還組織專(zhuān)門(mén)的加固維修隊(duì)伍，并重視地表和建筑物的變形觀(guān)測(cè)工作。前蘇聯(lián)的建下采煤?jiǎn)栴}也很?chē)?yán)重，開(kāi)展了大量的研究開(kāi)采工作。以后，英國(guó)較多地采用條帶采煤法開(kāi)采城市、工廠(chǎng)和密集建筑物下煤柱，取得了較好效果，大大減輕了建筑物受采動(dòng)的損害程度。我國(guó)建下采煤情況：我國(guó)采煤實(shí)驗(yàn)研究工作始于1954年，開(kāi)灤唐家礦在勞動(dòng)工人村下采煤。1973年—1977年，蛟河煤礦應(yīng)用條帶開(kāi)采奶子山鎮(zhèn)建筑物下壓煤，也取得了成功。共建了七棟實(shí)驗(yàn)房，其中有六棟房的地表變形雖已達(dá)到了可使一般建筑物遭受Ⅳ級(jí)破壞的數(shù)值，但因進(jìn)行了加固，這六棟房屋均能安全使用。2000年蔣莊煤礦在村莊下進(jìn)行條帶開(kāi)采，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。開(kāi)采空間的尺寸以地表不出現(xiàn)波浪下沉盆地、采出率一般不大于60%、留設(shè)煤柱以足夠的穩(wěn)定性為準(zhǔn)。此方法曾在峰峰礦物局二礦辛寺莊村下同時(shí)七個(gè)工作面協(xié)調(diào)開(kāi)采實(shí)驗(yàn)成功，同時(shí)用條帶法開(kāi)采了下一煤層。 建（構(gòu)）筑物加固技術(shù) 對(duì)于大多數(shù)礦區(qū)而言，在地下煤層尚未開(kāi)采以前就存在著大量的建（構(gòu)）筑物，這些建（構(gòu)）筑物在煤層開(kāi)采以后勢(shì)必會(huì)受到地表移動(dòng)和變形的影響其正常使用，對(duì)這類(lèi)可能產(chǎn)生破壞的建（構(gòu)）筑物所采取的措施可以是在開(kāi)采前預(yù)加固，如增加頂（底）圈梁、構(gòu)造柱，鋪設(shè)鋼（鐵）絲網(wǎng)噴射混凝土等。對(duì)于高潛水位礦區(qū)，又開(kāi)發(fā)研制成功了抗變形、可遷移、可重組的盒子房技術(shù)，滿(mǎn)足了采動(dòng)區(qū)工、農(nóng)雙方要求。而一些建（構(gòu)）筑物在地下煤層開(kāi)采結(jié)束，地表穩(wěn)定以后，傾斜變形較嚴(yán)重，有些甚至不能正常使用。 離層帶注漿技術(shù)的應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)是近幾年才開(kāi)發(fā)研究的。幾個(gè)事例表明，其減沉效果隨各方面條件的不同而有所差異，一般能沉降50%70%左右。由以上提出的各種建下開(kāi)采措施，結(jié)合壓煤村莊村下煤柱地質(zhì)采礦條件，因?yàn)槊?與煤3上覆巖體有多層厚砂巖、細(xì)砂巖等堅(jiān)硬巖體，具有托板功能。由于2201工作面開(kāi)采的兩個(gè)塊段形成條帶面，該面地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為本次條帶寬度設(shè)計(jì)提供了寶貴數(shù)據(jù)。條帶開(kāi)采地表移動(dòng)計(jì)算參數(shù)取值表(1)采煤方法參 數(shù)下沉系數(shù)()主要影響角正切tan影響傳播角水平移動(dòng)系數(shù)b拐點(diǎn)移動(dòng)S全采75條帶法采出率30%75采出率40%75采出率50%75采出率55%75采出率58%75本次設(shè)計(jì)的條帶開(kāi)采方案煤2采出率為50%，為了確保開(kāi)采方案的安全性，下沉系數(shù)取：，其它參數(shù)不變。其次要保證地表不出現(xiàn)波浪下沉盆地，也即采出寬度不易過(guò)大。原始狀態(tài)下的巖層內(nèi)有節(jié)理、裂隙、離層等空隙和弱面，當(dāng)巖體受到附加的應(yīng)力作用后可使裂隙減小或閉和。顯然，條帶開(kāi)采使覆巖沉降機(jī)理截然不同于長(zhǎng)壁式全陷法覆巖沉陷機(jī)理。研究表明，條帶開(kāi)采時(shí)覆巖最大下沉量W由以下五部分組成：自下而上依次為煤柱壓入底板量W，煤柱壓縮量W，巖柱壓縮量W，承重巖層壓縮量W和托板撓度W。因此，條帶開(kāi)采時(shí)托板上方巖土層的運(yùn)動(dòng)形式可以用顆粒體隨機(jī)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式來(lái)描述，既托板上方的巖體可看成重力型顆粒隨機(jī)游動(dòng)介質(zhì)，顆粒體在重力作用下，有采前平衡位置向采后的托板與原托板之間形成的“托板采空區(qū)”做自序運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到新的平衡狀態(tài)，移動(dòng)的結(jié)果在地表形成如概率積分曲面的下沉盆地。采出率大，下沉率也大。條帶開(kāi)采圍巖與地表移動(dòng)受以煤柱為支撐點(diǎn)拱形巖橋控制，下沉量小，故造成條帶開(kāi)采地表移動(dòng)活躍期短，穩(wěn)定快。如果設(shè)計(jì)合理，進(jìn)行條帶開(kāi)采時(shí)引起的地表移動(dòng)變形一般不超過(guò)建筑物的臨界變形值，但需注意以下情況：（1）、在延伸型建（構(gòu)）筑物（如水、汽管線(xiàn)及長(zhǎng)形建筑物）上