【導(dǎo)讀】第五節(jié)國內(nèi)外采煤現(xiàn)狀與大興礦建下采煤方法選擇???第十一節(jié)煤2與煤3條帶開采時煤柱布置方式…………………

　　

【正文】 案，用可靠的隨機(jī)介質(zhì)理論，進(jìn)行了地表移動與變形值預(yù)計，并用 surfer 軟件繪制了各種移動與變形值圖件，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析，計算表明： 壓煤村莊 搬遷后村下煤柱全采方案經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，可實現(xiàn)利潤是條帶開采煤 2的 6 倍，另搬遷后全采比條帶開采煤 2 可延長 6 年礦井服務(wù)年限，并進(jìn)行了新村址選擇與村莊搬遷方案合理性分析。 經(jīng) 大興礦業(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)與壓煤開采規(guī)程》，完成了 壓煤村莊 村下 壓煤開 采 煤可行 性研究 工作。在項目進(jìn)行過程中，泉興礦業(yè)集團(tuán)公司與 大興礦業(yè)有限責(zé)任公司 各級領(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)提供了很專業(yè)好文檔 3 多的方便，在此表示感謝。 第一節(jié) 井田概況 一、地理位置與交通條件 大興礦業(yè)有限責(zé)任公司 位于棗莊市嶧城區(qū)曹莊鄉(xiāng)境內(nèi)，是韓臺煤田曹莊勘探區(qū)的一部分。礦井地處魯、蘇、皖三省交界，西距微山湖約 10km，距京滬線韓莊火車站 8km，南距韓莊運河 。 10206 國道及京福高 速公路和京滬高速鐵路從井田內(nèi)穿境而過，形成了鐵路、公路和水運四通八達(dá)的交通運輸網(wǎng)絡(luò)。 優(yōu)越的地理位置和交通運輸網(wǎng)的廣布，為礦井基本建設(shè)和原煤外運提供了得天獨厚的便利條件。 二、地貌水系 本區(qū)地形較為平坦，地勢南低北高、東低西高，地面標(biāo)高 +~ +，屬沖積平原區(qū)。 地表水系發(fā)育，井田西部最大的的地表水體是微山湖，它直接補(bǔ)給本區(qū)南部韓莊運河和北部的勝利渠。韓莊運河經(jīng)改造后河寬200m，勝利渠為人工挖掘，寬 60m；東部有周營大沙河，西部有一支溝。除韓莊運河常年有水外，勝利渠、周營大沙河及一支溝均 為專業(yè)好文檔 4 季節(jié)性河流。歷年最高水位為 +。 三、毗鄰礦井概況 礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井三對，即西南部的張子山煤礦、利國煤礦以及福興煤礦。 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。 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，平均厚度 ，最大厚度 。其中姜結(jié)石局部厚度達(dá) 7m 左右，并有粘土充填其中。該地層總體呈中南部最厚、象四周變薄的分布趨勢。 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。隨煤層深部加厚，由井田中部尖滅，預(yù)計在井田以北大面積存在，最大厚度達(dá) 300m 以上。 二迭系：上二迭系石盒子組上段主要由綠灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、灰白色中砂巖及少量粗砂巖組成；下段多由雜色泥巖、砂巖及柴煤組成，上下兩段最大殘厚約為 530m。下二 迭山西組有深灰色泥巖、專業(yè)好文檔 5 灰白色中細(xì)粒砂巖、砂泥巖和煤 煤 3受火成巖侵入影響，局部變成天然焦。 石炭系：分上石炭太原組和中石炭本溪組。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 11 17 三煤層；該組厚度為 170m。本溪組主要有泥巖、砂巖、粘土巖、Ｇ層鋁土及石灰?guī)r組成，厚約 45m，與下伏奧陶系呈假整合接觸。 奧陶系：以石灰?guī)r為主，厚約 800m，假整合與寒武系之上。 二、煤層 大興井田面積為 ，主采區(qū)面積僅有 km2。在主采區(qū)內(nèi)煤 煤 3開采深度 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，井底車場所在處煤層傾角 200左右。 主采區(qū)煤 2 厚度在１ .37~，平均厚度 ，煤 3 厚度~，平均厚度 ；煤 煤 3層間距 ~ m，平均層間距 ，屬結(jié)構(gòu)簡單和比較穩(wěn)定的中厚～厚煤層。 三、結(jié)構(gòu) 大興井田為一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，主要構(gòu)造形式有褶曲、斷層和巖漿巖侵入。 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，次級褶區(qū)只 在淺部有所展布。 斷層：本井田大小斷層共有 12 條，物探資料解釋斷點 27 個。其專業(yè)好文檔 6 中正斷層 11 條、逆斷層 1 條；屬查明斷層 3 條，基本查明斷層 7 條，推斷斷層 2 條。 巖漿巖：從井田西南部侵入本區(qū)的巖漿巖，通過鉆探和兩次物探，共圈定了三片煤層變焦區(qū)或煤焦混合體塊。其中井田西南侵入?yún)^(qū)控制程度較為嚴(yán)密，北部煤 2兩個區(qū)段相對較差。 本井田構(gòu)造復(fù)雜程度為二類二型。 四、煤質(zhì) 井田內(nèi) 3 層煤均為低灰、高發(fā)熱量、低硫、特低磷。煤 2為煤氣、 1/2 中粘煤和弱粘煤，煤 3為 1/3 焦煤、 1/2 中粘煤和弱粘煤。 五、水文地質(zhì) 根據(jù)精查地質(zhì) 報告、井筒檢查孔資料和毗鄰礦井生產(chǎn)的實際情況，對礦井正常涌水量和最大涌水量重新進(jìn)行了計算。開采煤 煤3 有直接影響的主要含水為上覆二迭系三個主要砂巖含水層段；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口接觸的巨厚奧陶系石灰?guī)r含水層。 六、煤層頂、底板條件 煤 2：頂板為青灰色或灰白色中細(xì)粒砂巖，一般厚 10 余米，堅固穩(wěn)定，抗壓強(qiáng)度較大，易于控制，如受到風(fēng)化，抗壓強(qiáng)度會降低。底板為細(xì)砂巖或中砂巖，一般厚度為 6~16m，局部地段有 厚的粘土巖或泥巖偽底。 煤 3：頂 板為煤 2 底板，底板為黑褐色泥巖或砂巖，厚 10m 左右。局部有火成巖侵入現(xiàn)象。 專業(yè)好文檔 7 第三節(jié) 壓煤村莊 村下煤柱開采方案提出 大興礦業(yè)有限責(zé)任公司 井田中部有 壓煤村莊 村，約有 536 戶 ，村莊面積為 54000m2，位于 棗莊市嶧城區(qū)曹莊鎮(zhèn)正南約 2km 處。 經(jīng)計算，該村莊煤柱煤 2地質(zhì)儲量為 58 萬 t，煤 3地質(zhì)儲量為 124 萬 t，煤 2與煤 3累計為 182 萬 t。經(jīng) 220 2203 等工作面開采表明，該塊段煤柱地質(zhì)構(gòu)造簡單。礦井由于 壓煤村莊 煤柱的影響，井下開采布局比較緊張，解放村下壓煤已迫在眉捷。因此， 大興礦業(yè)有限責(zé)任公司 論證福興村壓煤開采可行的方案。 一、 壓煤村莊 村下壓煤區(qū)域概況 壓煤村莊 村下壓煤區(qū)域東西長 440m，南北長 430m，壓煤面積為189200m2，煤 2上山采深 524m，下山采深 624m，平均采深 574m，煤層傾角落 100，村下壓煤 2與煤 3兩層煤，煤 2平均厚 ，煤 3平均厚 ，煤 2與煤 3層間距離 15m。 壓煤村莊 村下煤柱開采井上下對照如圖（ 2）所示。 二、村莊下采煤論證與方案設(shè)計編制的依據(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)與壓煤開采規(guī)程》(2000 年版 ) 專業(yè)好文檔 8 2. 《煤礦安全規(guī)程》及《煤礦安全規(guī)程》 1992 年版執(zhí)行說明 3. 山東省人民政府文件，魯政發(fā) (1989)135 號 ,《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 ,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. 大興礦業(yè)有限責(zé)任公司 地質(zhì)報告 6. 大興礦業(yè)有限責(zé)任公司 采掘工程平面圖及井上下對照圖 7. 部分相關(guān)的地質(zhì)剖面圖 三、方案設(shè)計的指導(dǎo)思想 方案設(shè)計中，本著少投入多產(chǎn)出的原則，充分考慮到市場經(jīng)濟(jì)條件下煤炭企業(yè)的經(jīng)營特點，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，充分估計到礦井近期和長遠(yuǎn)發(fā)展的需要，優(yōu)化 采礦方法，合理、經(jīng)濟(jì)、安全、高效地開采村莊壓煤 ,充分保護(hù)礦井資源，保持礦井生產(chǎn)的長期穩(wěn)定，最大限度地提高礦井的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 四、 壓煤村莊 村下條帶開采方案的設(shè)計目標(biāo) 壓煤村莊 村下開采方案的設(shè)計目標(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。 五、 壓煤村莊 村下 開采可行性研究 根據(jù) 壓煤村莊 村下壓煤的地質(zhì)采礦條件，重點探討如下開采方專業(yè)好文檔 9 案： 煤 2單獨條帶開采方案； 煤 2與煤 3聯(lián)合條帶開采方案與限厚條帶開采方案， 地面村莊搬遷開采方案，分析地面村莊搬遷開采方案的可行性。 按照上述前提，編制了 壓煤村莊 村下煤柱開采可行性論證報告。 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。從結(jié)構(gòu)上看，有磚木結(jié)構(gòu)、片石基礎(chǔ)、磚墻瓦頂?shù)模挥衅A(chǔ)土墻木屋架、瓦頂?shù)模挥衅A(chǔ)土墻夾磚垛、木屋架瓦頂?shù)?。近幾年建造的房屋屋頂多為鋼筋混凝土預(yù)制樓板。 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） 無基礎(chǔ)圈梁，地表的移動與變形很容易傳到房屋的上部。 （ 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，搭放部位可能專業(yè)好文檔 10 出現(xiàn)縫隙，嚴(yán)重時會下落，造成事故； （ 6） 有的北房山墻之間無空隙，相當(dāng)于排房，一棟房屋的變形會影響相鄰的房屋。 噸 從開采引起的 5 種地表變形分析，對民房有影響的地表移動變形有傾斜、曲率和水平變形三種。因農(nóng) 村房屋平面相對較小，一般 37之間，故傾斜和曲率的影響不如水平變形的影響大。我國部分礦區(qū)村莊下采煤的實踐得出，土筑平房地表臨界拉伸水平變形為? =（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 ? =。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)并考慮到 壓煤村莊 村多數(shù)房屋抵抗地表變形能力較差的特點， 取臨界水平變形值為 ? =1mm/m，臨界壓縮水平變形 為 ? =。 第五節(jié) 國內(nèi)外采煤現(xiàn)狀與大興礦建下采煤方法選擇 一、國內(nèi)外建下采煤研究現(xiàn)狀 國內(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。幾十年來，波蘭成功地開采了許多不同類型的建筑物和結(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，井下采用條帶開采和水砂填充全部回采的方法。一般城市煤柱則使用全陷法開采，且全陷法開采的比例逐漸增大。另外，通過采用協(xié)調(diào)法開采，臺階狀成組工作面開采，以及由幾個礦的聯(lián)合開采等措施，減少了地專業(yè)好文檔 11 表變形值。由于 每個建筑物煤柱的特殊性，一般在正式開采之前先進(jìn)行試采，待取得經(jīng)驗數(shù)據(jù)后再正式回采。同時，還組織專門的加固維修隊伍，并重視地表和建筑物的變形觀測工作。 德國是研究建筑物下采煤歷史悠久的國家，技術(shù)水平也在世界居領(lǐng)先地位。一般多數(shù)采取采后維修方法，少數(shù)采用采前加固方法，地質(zhì)采礦條件不利時，采取限厚開采或填充開采方法。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變形值。 前蘇聯(lián)的建下采煤問題也很嚴(yán)重，開展了大量的研究開采工作。采取的措施有：合理 布置工作面、協(xié)調(diào)開采、條帶開采等，一般很少采用填充法開采；采取的地面建筑物保護(hù)有：變形縫、鋼拉桿、鋼筋混凝土圈梁、地表緩沖溝等。 英國最初在建下采煤時采取的措施是風(fēng)力填充。由于開采緩傾斜煤層的風(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。以后，英國較多地采用條帶采煤法開采城市、工廠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的損害程度。 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）壓煤總量為 億 t，其中建下壓煤為 億多 t，占整個壓煤量的 61%。建下壓煤又以村莊下壓煤所占的數(shù)量最大，為 52 億 t，占全國建下壓煤量的 60%，是解決“三下”壓煤量的專業(yè)好文檔 12 工作重點。面對嚴(yán)重的建下壓煤問題，我國煤炭科技人員進(jìn)行了大量的觀測研究工作，并且總結(jié)出我國開采村莊下壓煤的技術(shù)途徑。 我國建下采煤情況： 我國采煤實驗研究工作始于 1954 年，開灤唐家礦在勞動工人村下采煤。 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。 1964 年 — 1967 年，撫順車輛修理廠工業(yè)廠房下，采用了密實水沙充填和對廠房基礎(chǔ)采用聯(lián)系梁加固等措施，成功完成了采出厚度達(dá)20m 的特厚煤層的實驗開采工作。 60 年代以后，峰峰礦務(wù)局五礦和鶴壁礦務(wù)局六礦對建筑物采取加固措施后進(jìn)行開采，以及棗莊礦務(wù)局對建筑物采用重點加固與一般維修方法開采市鎮(zhèn)建筑物群下壓煤，均取的了較好的成果。 1973 年 — 1977 年，蛟河煤礦應(yīng)用條帶開采奶子山鎮(zhèn)建筑物下壓煤，也取得了成功。 1978 年開始，我國首次開展了新建抗變形建筑的研究。建在采空區(qū)上的資江煤礦俱樂部，采用了水平滑動層、鋼筋混凝土柱等新的建 筑技術(shù)措施，采動后建筑物基本上未發(fā)生損害，始終正常使用。 1983 年陽泉礦務(wù)局開展了新建抗變形農(nóng)村住宅的采煤實驗工作。共建了七棟實驗房，其中有六棟房的地表變形雖已達(dá)到了