【正文】 填充法開采；采取的地面建筑物保護有：變形縫、鋼拉桿、鋼筋混凝土圈梁、地表緩沖溝等。二、我國建下采煤研究現(xiàn)狀僅據(jù)1982年底不完全統(tǒng)計，我國統(tǒng)配煤礦“三下”（建筑物下、水體下、鐵路下），占整個壓煤量的61%。1962年，本溪礦務(wù)局彩屯礦開始在礦區(qū)醫(yī)院住院部樓下采煤，這座三層的樓房在重復(fù)采動影響下遭到嚴(yán)重破壞，但經(jīng)維修和加固后至今仍在使用。1978年開始，我國首次開展了新建抗變形建筑的研究。1984年—1985年，龍口礦務(wù)局洼里礦在22萬伏高壓輸電線路第21號鐵塔下采取了多循環(huán)作業(yè)，加快工作面推進(jìn)速度，工作面范圍內(nèi)采凈不允許留設(shè)煤柱等措施進(jìn)行回采，達(dá)到了確保輸電線路安全運行，減少了煤炭資源的丟失的目的。2003微山煤礦二號井在礦區(qū)石莊村下3上 煤全采條件下，又對該村莊下3下煤進(jìn)行條帶開采試驗。這種開采方法首先在蛟河奶子山鎮(zhèn)下壓煤開采實驗成功，之后在全國范圍內(nèi)廣泛推廣，先后有峰峰、鶴壁、鶴崗、平頂山、某、開灤等幾十個礦務(wù)局（礦）采用，取得了很好的效果，推動了村莊下采煤工作的開展。兩種方法同時采用使辛寺莊村民幾百戶民房得以安全使用。 抗采動變形建（構(gòu)）筑物設(shè)計為了克服條帶法開采和協(xié)調(diào)法開采的缺點，適應(yīng)煤炭工業(yè)的發(fā)展趨勢，80年代初煤炭科研單位開發(fā)并實驗成功了建（構(gòu)）筑物的抗采動變形技術(shù)，并在山西省的陽泉礦務(wù)局、河南省的平頂山礦務(wù)局、鶴壁礦務(wù)局、河北省的峰峰礦務(wù)局、邢臺礦務(wù)局、開灤礦務(wù)局、河南省的資江煤礦、江蘇省的大屯煤電公司、徐州礦務(wù)局等使用。此方法的另一優(yōu)點在于就地重建不必新占耕地，也克服了村莊搬遷開采無地可搬、重復(fù)壓煤等缺點，但抗變形建（構(gòu)）筑物的投資較常規(guī)建（構(gòu)）筑物投資大，一般需增加30%左右。針對這種情況，又研究了建（構(gòu)）筑物的傾斜調(diào)整技術(shù)，具體的技術(shù)成果分別為“大傾斜液壓調(diào)斜系統(tǒng)”和“置換地基“技術(shù)。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，地下煤層開采以后，在傳統(tǒng)的冒落帶、裂縫帶和彎曲下沉帶“三帶“中，在裂隙帶和彎曲下沉帶之間，在一定的地層結(jié)構(gòu)條件下，存在著沿地層界面發(fā)展的離層帶，且其發(fā)展的充分度和具體位置與開采方法和工作面長度、推進(jìn)速度、位置緊密相連，經(jīng)驗表明，在工作面前進(jìn)方向的后方1520m處離層發(fā)展最為充分。但是，離層帶注漿技術(shù)并不適用于所有礦區(qū)。故提出壓煤村莊村下煤柱實施“條帶開采”與“搬遷后全采”的開采方案，并進(jìn)行可行性論證與經(jīng)濟效益分析，優(yōu)化開采方法。國家煤炭工業(yè)局2000年制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中規(guī)定的某地區(qū)地表巖移參數(shù)，并結(jié)合巖性分析法確定壓煤村莊村下煤柱全部開采的地表巖移參數(shù)取為：下沉系數(shù)： 水平移動系數(shù)： 主要影響角正切： 影響傳播角： （為傾角）拐點偏移距： 當(dāng)采用條帶法開采時，其各項參數(shù)與全采時不同，根據(jù)國內(nèi)外條帶法開采實例、數(shù)植計算的結(jié)果相似模型實驗得出條帶法開采下沉系數(shù)與全采下沉系數(shù)比值與采出率有關(guān)，下面為五個采出率的下沉系數(shù) 采出率30% = * 采出率40% = * 采出率50% = * 采出率55% = * 采出率58% = *當(dāng)采深H075m時，拐點移動按下式計算 S=*bH/a*（+30）式中：a—條帶煤柱寬帶，m。第七節(jié) 條帶開采基本問題 為了達(dá)到保護地表建筑物的目的，根據(jù)地表極限變形的要求，試采區(qū)域內(nèi)村下煤柱采用條帶開采法，條帶開采是將被開采煤層劃分成比較正規(guī)的條帶狀，采一條（采寬），留一條（留寬），使留下的條帶煤柱以支撐上覆巖層的重量，而是地表產(chǎn)生較小的變形。一、 條帶開采類型條帶開采分為走向冒落條帶采煤法和傾向冒落條帶采煤法，走向冒落條帶采煤法，條帶煤柱基本上沿煤層走向留設(shè)，工作面沿煤層偽傾向布置，大致沿煤層層推進(jìn)，可采用后退式采煤法或前進(jìn)式煤（混合式）采煤法；傾向條帶冒落采煤法，條帶煤柱沿傾向方向留設(shè)，工作面沿走向布置，沿傾斜推進(jìn)。這種減小或閉和就使整體巖層體積減小，表現(xiàn)為壓縮變形。模型實驗和實地觀測說明，條帶開采式覆巖沉陷主要發(fā)生在從煤層底板到煤層頂板上方30m左右的范圍內(nèi)，在這一范圍內(nèi)的沉陷值約占地表下沉值的80%，特別是在煤層頂板上方10─20m的巖層沉降值最大。即： W=由于托板托住了其上覆巖層和松散層，其上覆巖土層的移動和變形完全受“托板”沉陷控制。因此，條帶開采地表移動模式由兩部分組成，即托板及其覆巖的豎向壓縮機制和托板上方巖土層的重力型顆粒體隨機介質(zhì)自序運動機制。當(dāng)其他條件相同時，開采深度越深，下沉率越大，復(fù)采的下沉率增大幅度與采深有關(guān)。一般開采工作面結(jié)束23個月，地表下沉值已達(dá)到地表穩(wěn)定后最大下沉值的95%，此時可以認(rèn)為地表已基本穩(wěn)定。第八節(jié) 壓煤村莊村下煤柱開采可行性研究 根據(jù)地表極限變形的要求，某礦業(yè)有限責(zé)任公司壓煤村莊村下煤柱可采用條帶開采，為了盡量多的回收煤炭資源，我們對壓煤村莊村下煤柱的條帶開采可行性研究了多個，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計比較，壓煤村莊村下煤柱地質(zhì)采礦條件如表（2）所示。壓煤村莊村下煤柱平均采深574m，則采寬的取值范圍為：57b143 留寬的確定煤柱易處于比較理想的三向受力狀態(tài)時，為了保持煤柱的穩(wěn)定性，不應(yīng)在煤柱中開切割眼，故可按長煤柱計算：a=*10+b/3b/()式中：a──留寬 此時，條帶煤柱上承受的載荷為： p=a*γh/(1e)=(a+b)γh式中：e為采出率，%：γ為覆巖平均重力密度，h為平均開采深度，a和b分別為留設(shè)煤柱寬和采出寬度。在煤2（、采出率為50%）與煤3（、采出率為50%）聯(lián)合條帶開采方案中，進(jìn)行22種條帶開采方案煤柱強度和采出寬度的優(yōu)化計算，條帶煤柱的強度安全系數(shù)如表（4）所示。為了節(jié)省煤炭資源，提出某礦業(yè)有限責(zé)任公司壓煤村莊村下煤柱開采方案為：“搬遷后全采”的開采方案。二、地表移動的GIS預(yù)計軟件的說明采用上述概述積分法理論，運用GIS軟件mapinfo與vb語言混合編寫了“地表移動概率積分法預(yù)測”軟件，軟件的主要操作步驟如下： 新建工作面：打開菜單項“工作面管理”，輸入工作面信息項目，以及工作面角點信息。 三、地表移動與變形的計算分析采用第六節(jié)提出的地表巖移參數(shù)，及基于GIS的“地表移動概率積分法預(yù)測”軟件，對壓煤村莊村下煤柱條帶開采及全采引起的地表移動和變形進(jìn)行了預(yù)測，各種情況地表移動與變形的最大值如表(6)所示。故本設(shè)計提出壓煤村莊村下壓煤采用搬遷后全采的技術(shù)方案。單獨條帶開采煤2（、采寬60 m、留寬60 m、采出率為50%）、煤2（、采出率為50%）與煤3（、采出率為25%）聯(lián)合條帶開采與搬遷村莊后全采方案地表移動與變形預(yù)計值如附圖所示。建筑物的變形與地表變形的關(guān)系，是與建筑物基礎(chǔ)的材料、長度、寬度、深度荷載以及地基性質(zhì)、建筑物平面形狀、上部結(jié)構(gòu)的剛度等有關(guān)，根據(jù)建筑物下采煤經(jīng)驗的實測資料，磚墻與承重建筑物的變形與地表變形關(guān)系如下：下沉關(guān)系建筑物的基礎(chǔ)下沉W與地表下沉W基本一致，可用下式表示：W=傾斜關(guān)系建筑物基礎(chǔ)I與地表基本I一致，即 I=變形關(guān)系地表水平變形的變化是零最大拉伸零最大壓縮零的過程，地表水平變形對房屋基礎(chǔ)產(chǎn)生摩擦力和側(cè)壓力，從而使基礎(chǔ)產(chǎn)生拉伸或壓縮，由采動后基礎(chǔ)和地基觀測的水平變形值知：對于無加固防護措施、具有毛石條形基礎(chǔ)的建筑物而言，其基礎(chǔ)和地基間拉伸水平變形的差異不大；但是，壓縮水平變形值的差異卻很大。對于同一對建筑物來說，由于考慮的出發(fā)點不同，所以衡量其危險程度的標(biāo)準(zhǔn)是有區(qū)別的。顯然，要從數(shù)值上確定這種危險變形是非常困難的，由于各地區(qū)的建筑物結(jié)構(gòu)和所使用的材料多種多樣，施工工藝和房屋用途也不相同，故目前解決這個問題也只能是近似的。3～8～2～4小修III墻身出現(xiàn)10～40mm寬的裂縫,門窗變形嚴(yán)重，墻身傾斜，梁頭有抽動現(xiàn)象，室內(nèi)地板開裂或鼓起。現(xiàn)說明重復(fù)條帶開采的技術(shù)關(guān)鍵：由于條帶開采是以留設(shè)條帶煤柱的方式來支承采空上覆巖層，因此條帶支承煤柱的穩(wěn)定性直接影響到地表沉陷的控制效果。顯然，只有當(dāng)上下兩層條帶煤柱以中心線對齊時，才能有效地保證煤柱載荷的順利傳遞，才能有利于煤柱的穩(wěn)定性。因而，在重復(fù)條帶開采時，尤其是近距離煤層群（一般為H/T15，H為層間距，T為下層煤采高）條帶開采時，為有效地控制地表沉陷，減少地表下沉，必須限制下層條帶采寬，避免兩層煤層采空連通而產(chǎn)生活化；必須確保上層條帶煤柱有足夠的穩(wěn)定性。這種情形的出現(xiàn)，并不是條帶開采本身有什么問題，而是一些人們事前不知道的地質(zhì)采礦原因引起，如不明斷層、不明坑道、回填溝，古窯井等，這些不明地下因素對地表及建筑設(shè)施造成的影響都屬于非正常采動影響。由此而說明，在條帶開采情況下，由于斷層的存在也將使地地表變形值數(shù)倍地增加，變形集中出現(xiàn)在斷層露頭處，使記建筑物遭到較嚴(yán)重破壞。只是由于古小窯的開采范圍有限，所以表現(xiàn)在地表只是局部出現(xiàn)塌陷，塌陷區(qū)附近地表變形異常增大等。五、相鄰的老采區(qū)影響分析如條帶煤柱沒有避開相鄰的老采區(qū)，新老采區(qū)之間沒留隔離煤柱，開采后易引起活化。該塊段煤占礦井總儲量的1/10，煤質(zhì)好，地質(zhì)構(gòu)造簡單。①房屋造價：536戶，每戶6萬元，共計3216萬元。⑤搬遷修路費用：村中心南北東西各設(shè)一條主街，每3到4戶為一組，南北東西都有小胡同與每組住戶相連，按照村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃，共計2000多萬元。二、單獨條帶開采煤2經(jīng)濟效益分析單獨條帶開采煤2，按50%回收率，可采出煤量29 萬t，企業(yè)利潤按每噸400元計算。由上述經(jīng)濟效益分析可見：壓煤村莊壓煤塊段搬遷全采方案經(jīng)濟效益是十分明顯的，搬遷后全采的經(jīng)濟效益是煤2條帶開采的6倍，另搬遷后全采比煤2條帶開采可延長6年礦井服務(wù)年限，從這個意義上來看：某礦業(yè)有限責(zé)任公司采用搬遷后全采的開采方案比較合算。四、村莊下采煤的房屋補償費用按山東省人民政府魯政發(fā)（1999）24號文件精神，第一條和第五條的主要內(nèi)容如下：第一條：搬遷壓煤村莊，依據(jù)登記造冊的房屋建筑面積，由煤礦按下列標(biāo)準(zhǔn)支付補償費：樓房：每m2補償300元。簡易結(jié)構(gòu)：承重的主要結(jié)構(gòu)是用干插石、磚砌墻或壘土墻，木結(jié)構(gòu)斜坡草或瓦屋頂，每m2補償20元。大修：房屋上出現(xiàn)3135mm的裂縫，墻身錯動、傾斜、梁頭抽動和房頂變形的，按斑裂發(fā)生相連房間在內(nèi)的建筑面積給予補償。顧在統(tǒng)計計算時，可統(tǒng)一按磚木結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。第十四節(jié) 村莊搬遷方案合理性分析一、搬遷村莊綜合費用估算根據(jù)調(diào)研的情況，村莊壓煤搬遷每戶的補償項目有以下幾個方面：根據(jù)魯政[1999]24號文核定的房屋造價，房屋造價15％的附著物補償；房屋造價20％的公益設(shè)施補償；公用交通費用，目前物價指數(shù)；學(xué)校及村委會的集體房產(chǎn)按民房補償；征地費用。二、舊村址地綜合治理評估村莊搬遷后舊村址土地可進(jìn)行綜合治理，不適用種植農(nóng)作物，可種植林木或者改建為水溏，用于水產(chǎn)品養(yǎng)殖，或者改建用于畜牧業(yè)養(yǎng)殖。根據(jù)集團所屬煤礦當(dāng)?shù)卮迩f的實際搬遷情況，由集團財務(wù)處按照搬遷補償協(xié)議撥付相應(yīng)資金。二、新村址周邊地理環(huán)境新村址交通方便、地理位置優(yōu)越，便于地方政府集中規(guī)劃農(nóng)村城鎮(zhèn)建設(shè)和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟。因此，盡可能多回收煤量是本次設(shè)計的努力方向。壓煤村莊煤2條帶開采后，如再條帶開采煤3，在開采布置上，必須使煤2與煤3煤柱對齊。本次壓煤村莊村下壓煤開采可行性研究思路是：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)濟效益等因素，進(jìn)行多種可行的開采方案計算分析，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采方案。47