【正文】 自重應(yīng)力場(chǎng)的面積法。b 不超過初次來(lái)壓與周期來(lái)壓步距之和，以利于頂板管理。 壓煤村莊村地質(zhì)采礦條件表（2）上山采深下山采深平均采深傾角厚度東西長(zhǎng)(m)南北長(zhǎng)(m)煤2524m624m574m100440m430m煤3539m639m589m100 m440m430m一、開采煤柱留設(shè)原則 采寬b：要求采后地表不出現(xiàn)波浪起伏，而是呈現(xiàn)單一平緩下沉盆地。如果設(shè)計(jì)合理，進(jìn)行條帶開采時(shí)引起的地表移動(dòng)變形一般不超過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、汽管線及長(zhǎng)形建筑物）上將引起變形疊加，盡管地表變形小，但疊加后可能超過臨界變形值，引起建（構(gòu)）筑物破壞：（2）、條帶開采時(shí)地表移動(dòng)變形值雖小，但仍可引起斷裂、古小窯采空區(qū)或地下工程移動(dòng)“活化”，將引起地表出現(xiàn)劇烈非連續(xù)變形，甚至出現(xiàn)大裂縫或局部坍塌坑等，引起地面建筑物破壞。當(dāng)條帶采區(qū)與老采區(qū)相連時(shí)，為了防止老采區(qū)“活化”及防止老采區(qū)積水，不管條帶如何布置（與老采區(qū)平行、直交、斜交）都必須留設(shè)一定寬度的隔離煤柱。條帶開采圍巖與地表移動(dòng)受以煤柱為支撐點(diǎn)拱形巖橋控制，下沉量小，故造成條帶開采地表移動(dòng)活躍期短，穩(wěn)定快。采用條帶開采時(shí)也有采動(dòng)程度問題。采出率大，下沉率也大。三、條帶開采需要說明的幾個(gè)問題條帶采區(qū)個(gè)別煤柱寬度不能大于H /4（H采深），大于H /4，將產(chǎn)生波形下沉盆地。因此，條帶開采時(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。這些巖土層隨“托板”的沉陷和變形而產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)，沿土層內(nèi)部既不產(chǎn)生豎向壓縮變形，也不產(chǎn)生豎向拉伸變形，層內(nèi)無(wú)斷裂、無(wú)離層。研究表明，條帶開采時(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。在覆巖中一般都存在有相對(duì)厚而堅(jiān)硬的巖層，模型實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐說明，它在覆巖的移動(dòng)起控制作用。顯然，條帶開采使覆巖沉降機(jī)理截然不同于長(zhǎng)壁式全陷法覆巖沉陷機(jī)理。各巖層內(nèi)節(jié)理、裂隙的減小或閉合值增加起來(lái)，即各巖層的壓縮變形累加，構(gòu)成了覆巖的下沉。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。為了維護(hù)煤柱的穩(wěn)定性，某礦業(yè)有限責(zé)任公司應(yīng)采用傾斜條帶開采，由于房屋承受壓縮變形能力強(qiáng)，則盡量將村莊布設(shè)在壓縮區(qū)內(nèi)，由于建筑物長(zhǎng)軸方向基本上東西方向，井下煤層傾向?yàn)槲鞅毕?，這樣就使井下煤柱開采工作面不是嚴(yán)格的傾斜條帶開采，從煤層產(chǎn)狀來(lái)看，大體上還是沿傾斜開采。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大。條帶開采的地表移動(dòng)有變形值與采出率成比例函數(shù)關(guān)系，采出率越大，下沉變形越大；采出率越小，下沉變形也隨之減小，而且還與留柱寬度有關(guān)。條帶開采地表移動(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)的條帶開采方案煤2采出率為50%，為了確保開采方案的安全性，下沉系數(shù)?。?，其它參數(shù)不變。b—條帶采出寬度，m。由于2201工作面開采的兩個(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)。第六節(jié) 地表巖移參數(shù)的選擇某礦業(yè)有限責(zé)任公司首采面2201工作面于2003年3月開始回采時(shí)，在地表布設(shè)了巖移觀測(cè)站，由于2201工作面地質(zhì)構(gòu)造的影響，2201工作面分成了兩個(gè)塊段，但每個(gè)塊段開采面積都較小，對(duì)地表幾乎無(wú)影響。由以上提出的各種建下開采措施，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。其原因是，離層帶的產(chǎn)生是有一定條件的，其在煤層上覆巖層中存在硬度明顯不同且有一定厚度的巖層，從結(jié)構(gòu)上說，應(yīng)上硬下軟。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。離層較之開采空間比，其空間體積明顯小，大約是開采空間10%25%左右。 離層帶注漿技術(shù)的應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)是近幾年才開發(fā)研究的?！按髢A斜液壓調(diào)斜系統(tǒng)”技術(shù)通過位移傳感器和壓力傳感器實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制；“置換地基 “技術(shù)是將原有地基變?yōu)樯迟|(zhì)基地，二者的原理正好相反，前者是將建（構(gòu)）筑物較低一側(cè)頂起，而后者是將建筑物較高的一側(cè)降低。而一些建（構(gòu)）筑物在地下煤層開采結(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。 建筑物調(diào)平技術(shù)目前，從抗變形建筑物技術(shù)水平上看，根據(jù)采動(dòng)引起地表移動(dòng)變形的性質(zhì)，通過采取適當(dāng)?shù)拇胧?，完全可以抵擋采?dòng)引起的地表變形、曲率變形以及地表的扭曲變形等等。對(duì)于高潛水位礦區(qū)，又開發(fā)研制成功了抗變形、可遷移、可重組的盒子房技術(shù)，滿足了采動(dòng)區(qū)工、農(nóng)雙方要求。這種方法是在煤層采動(dòng)以前在建（構(gòu)）筑物上采取一些特殊措施以抵擋由于煤層采動(dòng)引起的變形而附加在建（構(gòu)）筑物上的應(yīng)力，確保建（構(gòu)）筑物的安全使用。 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)這類可能產(chǎn)生破壞的建（構(gòu)）筑物所采取的措施可以是在開采前預(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。該方法克服了條帶法開采損失煤炭大的缺點(diǎn)，但此方法對(duì)生產(chǎn)管理、生產(chǎn)能力、通風(fēng)能力等都有很高的要求。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)開采實(shí)驗(yàn)成功，同時(shí)用條帶法開采了下一煤層。這種方法的缺點(diǎn)的巷道掘進(jìn)量大、丟煤多，從以往的成功經(jīng)驗(yàn)上看，損失的煤炭?jī)?chǔ)量一般為40%60%。開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)。三、建下采煤技術(shù)措施 條帶法開采條帶法開采是控制地表移動(dòng)和變形的最有效的方法之一。2000年蔣莊煤礦在村莊下進(jìn)行條帶開采，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。1986年，微山煤礦在村莊下進(jìn)行條帶開采，既減少了煤炭資源損失，保證了礦井產(chǎn)量，又達(dá)到了保護(hù)地表房屋的預(yù)期目的。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。建在采空區(qū)上的資江煤礦俱樂部，采用了水平滑動(dòng)層、鋼筋混凝土柱等新的建筑技術(shù)措施，采動(dòng)后建筑物基本上未發(fā)生損害，始終正常使用。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。1964年—1967年，撫順車輛修理廠工業(yè)廠房下，采用了密實(shí)水沙充填和對(duì)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(shí)驗(yàn)開采工作。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，開灤唐家礦在勞動(dòng)工人村下采煤。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(guó)建下壓煤量的60%，是解決“三下”壓煤量的工作重點(diǎn)。以后，英國(guó)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(dòng)的損害程度。英國(guó)最初在建下采煤時(shí)采取的措施是風(fēng)力填充。前蘇聯(lián)的建下采煤?jiǎn)栴}也很嚴(yán)重，開展了大量的研究開采工作。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(shí)，采取限厚開采或填充開采方法。同時(shí)，還組織專門的加固維修隊(duì)伍，并重視地表和建筑物的變形觀測(cè)工作。另外，通過采用協(xié)調(diào)法開采，臺(tái)階狀成組工作面開采，以及由幾個(gè)礦的聯(lián)合開采等措施，減少了地表變形值。幾十年來(lái)，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。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(diǎn)，取臨界水平變形值為=1mm/m，臨界壓縮水平變形為=。=（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因農(nóng)村房屋平面相對(duì)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。（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。近幾年建造的房屋屋頂多為鋼筋混凝土預(yù)制樓板。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。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(diǎn)探討如下開采方案： 煤2單獨(dú)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。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。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(zhǎng)440m，南北長(zhǎng)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與煤3層間距離15m。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。經(jīng)計(jì)算，該村莊煤柱煤2地質(zhì)儲(chǔ)量為58萬(wàn)t，煤3地質(zhì)儲(chǔ)量為124萬(wàn)t，煤2與煤3累計(jì)為182萬(wàn)t。局部有火成巖侵入現(xiàn)象。底板為細(xì)砂巖或中砂巖，一般厚度為6~16m。開采煤煤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。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。本井田構(gòu)造復(fù)雜程度為二類二型。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。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)。三、結(jié)構(gòu)某井田為一走向北東，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。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(chǎng)所在處煤層傾角200左右。奧陶系：以石灰?guī)r為主，厚約800m，假整合與寒武系之上。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。下二迭山西組有深灰色泥巖、灰白色中細(xì)粒砂巖、砂泥