【導(dǎo)讀】淮南礦區(qū)是全國13個(gè)億噸級煤炭生產(chǎn)基地和6個(gè)大型煤電基地。省高新技術(shù)企業(yè)，安徽省人才工作先進(jìn)單位。2020年中國企業(yè)500強(qiáng)，淮南礦業(yè)集團(tuán)位列第153位。集團(tuán)公司確立“十二五”目標(biāo)是投入千。到2020年煤炭產(chǎn)量達(dá)1億噸以上，電力權(quán)益規(guī)模突破1500萬。千瓦，繳納稅費(fèi)120億，資產(chǎn)總額1500億。煤田，也是規(guī)模最大、最后一塊整裝煤田！遠(yuǎn)景儲量444億噸，國家。批準(zhǔn)的總體煤炭資源量285億噸，占安徽省的75%、華東地區(qū)的50%。煤化工原料，被譽(yù)為綠色能源、環(huán)保煤。為了確?；春铀捣篮榘踩?，保證國家大型煤。全面建設(shè)小康社會、構(gòu)建和諧社會的發(fā)展戰(zhàn)略。潘一礦及潘三礦等主力礦井開采。濟(jì)河及港河等水體下煤炭資源進(jìn)行開采是十分需要的。截止2020年，在淮河下、六坊。事實(shí)證明，淮南礦業(yè)集團(tuán)在淮河堤下采煤的理論研究和。瓦斯賦存總量達(dá)5928億m3。礦區(qū)自營鐵路與國鐵阜淮和淮南線相接，向東60km經(jīng)蚌埠可達(dá)。銷售收入356億元，上繳稅費(fèi)億元，資產(chǎn)總額億元?，F(xiàn)有職工萬人，其中管理人員和專業(yè)

　　

【正文】 因此，在地表沉陷前對灘地及護(hù)堤地按預(yù)計(jì)下沉量值加設(shè)計(jì)灘地高程進(jìn)行預(yù)加高，沉陷后再對灘地按設(shè)計(jì)高程進(jìn)行推平整治。按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，護(hù)堤地寬度取 50 m，不考慮恢復(fù)工程保護(hù)范圍。 項(xiàng)目河段東岸河口處為沖刷區(qū)，灘地恢復(fù)后，由于回填土為粉土，易遭受沖刷。因此，采用干砌粗料石護(hù)岸，擴(kuò)腳采用拋煤矸石，擴(kuò)腳頂高程為 m，頂寬 10 m，坡度 1∶ 。干砌石擴(kuò)岸頂高程平河口，潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 31 河岸封頂寬 m，護(hù)坡厚度 m，下設(shè)土工布反濾，坡度 1∶ 2；基礎(chǔ)座在回填煤矸石上，采用干砌粗料石，高 m，埋深 m，頂寬 m，底寬 m。 1312 工作面下沉區(qū)河堤塌陷治理工程自 2020 年 4 月 7 日施工至2020 年 6 月 13 日竣工，工程投資 2758 萬元，安全采出泗河保護(hù)煤柱 t，銷售單價(jià)按 400元 /t計(jì)算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 億。 1314工作面已回采完畢，共安全采出泗河保護(hù)煤柱 萬 t，銷售單價(jià)按 400元 /t計(jì) 算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 。下沉區(qū)河堤塌陷治理工程于 2020 年 11月 28日開工，于 2020年 5月底完工，工程投資968萬元。 上述案例表明， 水體下 采煤技術(shù)上是可行的，相應(yīng)的加固措施可以保證堤防安全度汛。 項(xiàng)目實(shí)施的必要性 淮南潘謝礦區(qū) 進(jìn)行水體下采煤是 地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及 礦區(qū)發(fā)展的需要 。 華東地區(qū)是我國最具增長潛力的煤炭消費(fèi)市場，以發(fā)電用煤增長為主。據(jù)預(yù)測今后每年的煤炭凈調(diào)入量在 1億噸以上。華南也是我國的主要缺煤地區(qū)?；茨系V業(yè)集團(tuán)公司是我國最南端的大型煤炭生產(chǎn)基地，距離世界最大的煤炭貿(mào)易市場（東亞煤炭 消費(fèi)地）及我國缺煤的華東、華南地區(qū)最近，具有廣闊的煤炭市場空間。 安徽省“ 861計(jì)劃”、“兩淮一蚌”發(fā)展戰(zhàn)略、“蚌埠閘上沿淮經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè)、淮南煤電基地建設(shè)等都需要大力實(shí)施淮南礦區(qū)的煤炭資源開采?；茨系V區(qū)是全國 13個(gè)億噸級煤炭生產(chǎn)基地和 6個(gè)大型煤電基地之一，是國家首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)企業(yè)、中華環(huán)境友好型煤炭企業(yè)和國潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 32 家級創(chuàng)新型試點(diǎn)企業(yè)。而淮南礦區(qū)由于位于淮河兩岸，煤炭資源開采與河流水系息息相關(guān)。 目前西淝河、泥河、濟(jì)河及 港河 等水體 下共壓覆資源 噸 ，影響 淮南礦業(yè)集團(tuán) 張集礦、謝橋礦、顧北礦、潘一礦及潘三 礦等主力礦井開采。為能保證國家大型煤電基地的開發(fā)建設(shè)，保障 淮南礦業(yè)集團(tuán) 主力礦井的產(chǎn)能及采場接替的穩(wěn)定，最大限度地解放壓堤下的煤炭資源，提高煤炭資源回采率，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，全面建設(shè)小康社會，對西淝河、泥河、濟(jì)河及 港河 等 水體下煤炭資源進(jìn)行開采是十分需要的。 項(xiàng)目實(shí)施的可行性 以已掌握的“三下”采煤技術(shù)為支撐，西淝河、泥河、濟(jì)河及 港河水體下采煤是可行的。 淮南礦業(yè)集團(tuán)自 20 世紀(jì) 60 年代至今，歷經(jīng) 50 多年，積累了淮河河床下、淮河大堤下采煤的成功經(jīng)驗(yàn)。在積累了大量豐富、科學(xué)數(shù)據(jù)的同時(shí)，在理 論研究方面也取得了相應(yīng)的飛躍，取得了一系列試驗(yàn)研究成果，“三下采煤技術(shù)”曾分別榮獲煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步特等獎（ 1983年）和國家科技進(jìn)步一等獎（ 1985年），淮河堤下采煤技術(shù)獲安徽省科技進(jìn)步二等獎（ 1983 年）。截止 2020 年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累計(jì)采煤 8000 萬噸，既回收了煤炭資源，又確保了河流的安全。事實(shí)證明，淮南礦業(yè)集團(tuán)在淮河堤下采煤的理論研究和積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成了符合淮南礦區(qū)實(shí)際和具有自己特色的“三下”采煤技術(shù)，已具備在建筑物下、水體下、鐵路下（稱“三下”）采煤的能力。 綜上所述，為釋放 潘謝礦區(qū)水體下煤炭資源，增加我省煤炭有效儲潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 33 備，保障能源基地建設(shè)，提高煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會，對西淝河、泥河、濟(jì)河及 港河 等水體下煤炭資源進(jìn)行開采是需要的。以已掌握的“三下”采煤技術(shù)為支撐，水體下采煤在技術(shù)層面是可行的。 潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 34 三 、 水體下安全開采 可行性 論證及地面 堤壩 維護(hù)加固方法 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河 簡介 西淝河 西淝河是淮河北岸的一條支流，全長 178km，流域面積 4113km2。西淝河歷史上多次受黃泛影響，河床淤積，河道比降平緩，下游低洼地多。 茨淮新河開通 后，西淝河在利辛縣境內(nèi)的闞疃被茨淮新河截?cái)?，截走西淝河中游流域面積 2492km2，上段長 。西淝河下段流經(jīng)利辛、潁上縣后，于鳳臺縣境內(nèi)西淝河閘處入淮河，下段長 ，流域面積 1621km2，其中，鳳臺縣境內(nèi)長度 ，流域平均寬度為19km，流域內(nèi)地形西北高東南低，最高地面高程 ，最低地面高程 。西淝河下段河道較為平緩，河道平均比降約為 1/40000。流域內(nèi)土壤大部分為砂姜黑土，沿河附近為棕壤土。 西淝河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)張集礦資源。 泥河 泥河是淮河左岸支流，發(fā)源 于鳳臺縣的米集，流經(jīng)鳳臺縣和潘集區(qū)，穿過淮北大堤青年閘，出口在湯漁湖縷堤尹家溝閘處入淮河干流。青年閘以上泥河干流河道長 ，流域面積 388 km2，其中上游鳳臺境內(nèi)河長 ，流域面積 50 km2；中、下游潘集區(qū)境內(nèi)河長 km，流域面積 338 km2。 泥河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦、潘三礦資源。 濟(jì)河 潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 35 濟(jì)河是西淝河右岸另一條較大支流，界于蘇溝與潁河之間，為平原坡水區(qū)，于潁上縣北部的老集附近匯入西淝河。濟(jì)河全長 63km，流域面積 707km2。 濟(jì)河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋礦資源。 港河 港河為西淝河左岸支流，長 32km，總流域面積 101km2，于淝左堤港河閘處入西淝河。港流域內(nèi)地形西北高，東南低，最高地面高程，最低地面高程 ，沿河地勢低洼，下游形成天然湖泊（姬溝湖），港河中段以下河道極不規(guī)則，灘地面積大，河道淤積嚴(yán)重，平均淤泥厚度達(dá) ，港河沿岸有些地段至今沒筑圩堤。 港河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)顧北礦資源。 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河 水體下 資源壓覆情況 水體下壓覆資源計(jì)算方法 地表移動參數(shù)的確定 依據(jù)國家煤炭工業(yè)局 2020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》推薦的淮南礦區(qū)地表移動角實(shí)測參數(shù)，淮南地區(qū)的參數(shù)值為：松散層移動角，ф =41176。；基巖移動角，走向δ=66176。，上山г =70176。，下山β =66176。 22176。 sinα。 地面圍護(hù)帶寬度 根據(jù)《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》第 17條，建（構(gòu)）筑物地面受護(hù)面積包括受護(hù)對象及其周圍的圍護(hù)帶，圍護(hù)帶寬度按表 規(guī)定的數(shù)值確定。 潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 36 表 建（構(gòu)）筑物各保護(hù)等級煤柱的圍護(hù)帶寬度 建（構(gòu)）筑物保護(hù)煤柱等級 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 圍護(hù)帶寬度（ m） 20 15 10 5 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河均為 水壓Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，其防護(hù)寬度分別為河堤寬度 15m。 壓礦范圍計(jì)算方法 1）剖面計(jì)算法 對于河流堤壩線狀的壓覆范圍的確定本次采用剖面計(jì)算法，示意圖如 ，方法如下： 圖 垂線法計(jì)算壓覆范圍示意圖 潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 37 （ 1） 垂直于河流堤壩的維護(hù)帶邊界做一系列的剖面線并編號。 （ 2） 在松散層內(nèi)采用公式計(jì)算受保護(hù)對象在松散層的移動寬度 S。 （ 3） 基巖內(nèi)的移動寬度計(jì)算：按斜交剖面移動角β＇、γ＇代替β、γ，然后利用公式 2計(jì)算 q、 l。 采用垂線法與煤層走向斜交的 受護(hù)對象保護(hù)煤柱，煤柱在煤層上山方向垂線長度 q和下山方垂線 l長度按式 1及 2計(jì)算 ： ()1 c osH h ctgq ctg tg?? ? ???? ?? ……………… 1 ()1 cosH h ct gl ct g tg?? ? ???? ?? ……………… 2 式中： S：松散層移動寬度（ m） q：上山長度（ m） L：為下山長度（ m） H：煤層埋藏深度（ m）（或標(biāo)高，若為標(biāo)高，則用地面標(biāo)高相減） h： 松散層埋藏深度 （ m） α ： 地層傾角（176。） β＇ ：斜交剖面下山巖石移動角 γ＇ ：斜交剖面上山巖石移 動角 最終河流堤壩在各剖面位置處的上山方向受護(hù)邊界寬度為 S+q，下山方向受護(hù)邊界寬度為 S+l，然后將每一剖面位置處的受護(hù)邊界連線，則為整個(gè)河流堤壩的受護(hù)邊界線。 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下資源壓覆 量 潘謝礦區(qū)西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下共壓覆張集礦、潘一礦、潘三礦、謝橋礦及顧北礦等 5對礦井資源量 噸。詳見潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 38 表 。 表 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下壓覆資源情況一覽表 序號 水體名稱 壓覆礦井名稱 壓覆資源量（萬噸） 壓覆資源上限標(biāo)高 (m) 壓覆資源占礦井總資 源百分比 (%) 1 西淝河 張集礦 600 2 泥河 潘一礦 600 潘三礦 550 3 濟(jì)河 謝橋礦 550 4 港河 顧北礦 470 合計(jì) 水體下安全開采可行性論證及地面 堤壩 維護(hù)加固方法 井下開采引起的覆巖破壞和地表沉陷規(guī)律 井下開采引起的覆巖破壞 一般規(guī)律 未經(jīng)采動的巖體，在地殼內(nèi)受到各個(gè)方向力的約束，處于自然應(yīng)力平衡狀態(tài)。巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)主要取決于上覆巖層的重量和性質(zhì)。局部礦體被采出后，在巖體內(nèi)部形成一個(gè)空洞，其周圍原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，引起應(yīng)力的重新分布，直至達(dá)到新的平衡，這是一個(gè)十分復(fù)雜的物理、力學(xué)變化過程，也是巖層產(chǎn)生移動和破化的過程，這一過程和現(xiàn)象稱為巖層移動。 以近水平煤層開采為例，說明覆巖移動和破壞過程及其應(yīng)力狀態(tài)的變化。當(dāng)?shù)叵旅簩颖徊沙龊?，采空區(qū)直接頂板巖層在自重力及其上覆巖層的作用下，產(chǎn)生向下的移動和彎曲。當(dāng)其內(nèi)部拉應(yīng)力超過巖 層的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，直接頂板首先斷裂、破碎、相繼冒落，而基本頂巖層則以梁或懸臂梁彎曲的形式沿層理面法線方向移動、彎曲，進(jìn)而潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 39 產(chǎn)生斷裂、離層。隨著工作面的向前推進(jìn)，受采動影響的巖層范圍不斷擴(kuò)大。當(dāng)開采范圍足夠大時(shí)，巖層移動發(fā)展到地表，在地表形成一個(gè)比采空區(qū)大得多的下沉盆地。 在傾斜煤層，特別是急傾斜煤層開采條件下，巖層移動的主要特征是巖石沿層面錯(cuò)動。在采空區(qū)上邊界上方，巖層和煤柱在自重力的作用下，頂板巖層在產(chǎn)生法向彎曲的同時(shí)，受沿層理面分力的作用而產(chǎn)生沿層理面向采空區(qū)方向的錯(cuò)動和滑落。當(dāng)煤層傾角接近和大于50176。 時(shí)，這種現(xiàn)象可擴(kuò)展到煤層的底板沿層。若煤層的頂、底板巖層強(qiáng)度均較小時(shí)，則可同時(shí)產(chǎn)生沿層理面的下滑。 上覆巖層的移動形式包括彎曲、巖層的垮落（又稱冒落）、煤的擠出（又稱片幫）、巖石沿層面的滑移、垮落巖石的下滑（或滾動）和底板巖層的隆起等六種。 1） 影響覆巖破壞規(guī)律的因素 所謂覆巖破壞規(guī)律，在研究水體下采煤問題時(shí)主要就是指導(dǎo)水裂縫帶的分布形態(tài)和最大高度。影響覆巖破壞規(guī)律的因素包括覆巖力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征、采煤方法和頂板管理方法、煤層傾角、開采強(qiáng)度、時(shí)間因素、重復(fù)采動等。 2） 淮南礦區(qū)覆巖破壞監(jiān)測成果 淮南礦區(qū)老區(qū) 水體下（包括淮河下、淮堤下）壓煤量約占該區(qū)總儲量的 60％以上。水體下的大量壓煤制約了該區(qū)生產(chǎn)的正常發(fā)展。為了保證安徽和華東地區(qū)用煤，充分利用煤炭資源、穩(wěn)定礦區(qū)產(chǎn)量，本著積極穩(wěn)妥，確保安全，先易后難，由點(diǎn)到面，逐步擴(kuò)展的原則。 原淮南 礦務(wù)局 組織工程技術(shù)人員會同有關(guān)科研單位，把水體下采煤問題列為重點(diǎn)公關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過充分調(diào)研和論證，于 20 世紀(jì) 60 年代初先在潘謝礦區(qū) 西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采 可行性研究報(bào)告 淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院 40 李嘴孜礦進(jìn)行了水體下壓煤的試采，并獲得了成功。在水下開采過程中，淮南礦務(wù)局在各試采區(qū)累計(jì)施工了約 500 個(gè)冒落裂縫帶探測孔，獲得了豐富的實(shí)測成果。 井下開采引起的 地表沉陷規(guī)律 所謂地表沉陷，是指采空區(qū)面積擴(kuò)大到一定范圍后，巖層移動發(fā)展到地表，使地表產(chǎn)生移動和變形，在地表沉陷的研究中稱這一過程和現(xiàn)象為地表移動。開采引起的地表移動過程，受多種地質(zhì)采礦因素的影響，因此，隨開采深度、開采厚度、采煤方法及煤層產(chǎn)狀等因素的不同，地表移動和破壞的形式也不完全相同。在采深和采厚的比值比較大時(shí)，地表的移動和變形在空間和時(shí)間上是連續(xù)的、漸變的、具有明顯的規(guī)律性。當(dāng)采深和采厚的比值較?。ㄒ话阈∮?30）或具有較大的地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，地表的移動和變形在空間和時(shí)間上將是不連續(xù)的