【正文】 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。兩種方法同時(shí)采用使辛寺莊村民幾百戶民房得以安全使用。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。 抗采動(dòng)變形建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)為了克服條帶法開(kāi)采和協(xié)調(diào)法開(kāi)采的缺點(diǎn)，適應(yīng)煤炭工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，80年代初煤炭科研單位開(kāi)發(fā)并實(shí)驗(yàn)成功了建（構(gòu)）筑物的抗采動(dòng)變形技術(shù)，并在山西省的陽(yáng)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(tái)礦務(wù)局、開(kāi)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。此方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于就地重建不必新占耕地，也克服了村莊搬遷開(kāi)采無(wú)地可搬、重復(fù)壓煤等缺點(diǎn)，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。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。針對(duì)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)。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。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，地下煤層開(kāi)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(kāi)采方法和工作面長(zhǎng)度、推進(jìn)速度、位置緊密相連，經(jīng)驗(yàn)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，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，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。但是，離層帶注漿技術(shù)并不適用于所有礦區(qū)。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。故提出壓煤村莊村下煤柱實(shí)施“條帶開(kāi)采”與“搬遷后全采”的開(kāi)采方案，并進(jìn)行可行性論證與經(jīng)濟(jì)效益分析，優(yōu)化開(kāi)采方法。該面無(wú)法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)。國(guó)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(kāi)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(kāi)采的地表巖移參數(shù)取為：下沉系數(shù)： 水平移動(dòng)系數(shù)： 主要影響角正切： 影響傳播角： （為傾角）拐點(diǎn)偏移距： 當(dāng)采用條帶法開(kāi)采時(shí)，其各項(xiàng)參數(shù)與全采時(shí)不同，根據(jù)國(guó)內(nèi)外條帶法開(kāi)采實(shí)例、數(shù)植計(jì)算的結(jié)果相似模型實(shí)驗(yàn)得出條帶法開(kāi)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(gè)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(shí)，拐點(diǎn)移動(dòng)按下式計(jì)算 S=*bH/a*（+30）式中：a—條帶煤柱寬帶，m。根據(jù)壓煤村莊壓煤塊段的條件，拐點(diǎn)移動(dòng)距為 S=*b/a條帶法開(kāi)采對(duì)覆巖的破壞較輕，使得覆巖的巖性相對(duì)較堅(jiān)硬，因此，條帶法開(kāi)采的主要影響角正切tan比全采時(shí)tan要小，同時(shí)，隨著采深的增加，條帶法開(kāi)采的水平移動(dòng)系數(shù)也相對(duì)減少，但為了保證地面建筑物的安全，計(jì)算中考慮一定的安全系數(shù)，條帶法開(kāi)采的此二項(xiàng)參數(shù)仍取全陷法開(kāi)采的地表移動(dòng)計(jì)算參數(shù)，因此該采區(qū)的地表移動(dòng)計(jì)算參數(shù)取值如表(1)。第七節(jié) 條帶開(kāi)采基本問(wèn)題 為了達(dá)到保護(hù)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(kāi)采法，條帶開(kāi)采是將被開(kāi)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。條帶法開(kāi)采首先要保證條帶煤柱的穩(wěn)定性，即條帶煤柱不能過(guò)小，保證煤柱有足夠的安全系數(shù)。一、 條帶開(kāi)采類型條帶開(kāi)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)。二、條帶開(kāi)采覆巖及地表沉陷機(jī)理采用條帶法開(kāi)采時(shí)，由于開(kāi)采條帶尺度較小，在采空區(qū)上方形成的跨落和斷裂范圍和高度較小，由于有條帶煤柱的隔離和支撐作用，各開(kāi)采條帶上方的跨落、斷裂帶互不連通，不能形成整體的跨落，斷裂帶，因而采空區(qū)上方絕大部分巖體仍處于整體狀態(tài)，條帶采空上方巖層的重力轉(zhuǎn)移到兩側(cè)條帶煤柱上方，達(dá)到新的應(yīng)力平衡，條帶煤柱上方的應(yīng)力相當(dāng)于原始應(yīng)力加上開(kāi)采后的附加應(yīng)力，因而使得條帶煤柱上方一定范圍內(nèi)的巖層處于增壓區(qū)。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。這種累加效應(yīng)使得覆巖沉降由下往上逐漸增加，至地表最大。模型實(shí)驗(yàn)和實(shí)地觀測(cè)說(shuō)明，條帶開(kāi)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。覆巖中這種起控制作用的厚而堅(jiān)硬的巖層稱之為托板，條帶煤柱上方被兩側(cè)垮落帶所包圍的巖體稱之為巖柱，稱巖柱以上直至托板為承重巖。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(dòng)和變形完全受“托板”沉陷控制?！巴邪濉币陨蠋r土層的變形有以下特征： 地表下沉盆地體積等于托板整體沉陷體積和托板撓度變形體積； 移動(dòng)變形連續(xù)，無(wú)體積變形； 地表最大下沉量等于托板整體下沉量。因此，條帶開(kāi)采地表移動(dòng)模式由兩部分組成，即托板及其覆巖的豎向壓縮機(jī)制和托板上方巖土層的重力型顆粒體隨機(jī)介質(zhì)自序運(yùn)動(dòng)機(jī)制。與全陷落法一樣，條帶復(fù)采的下沉率大于出采的下沉率。當(dāng)其他條件相同時(shí)，開(kāi)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)。在既定采深、采出率和采寬條件下，當(dāng)采區(qū)達(dá)到一定數(shù)值后，地表最大下沉值達(dá)到該條件的極限值，此時(shí)稱這種開(kāi)采規(guī)模的條帶開(kāi)采使地面達(dá)到充分采動(dòng)。一般開(kāi)采工作面結(jié)束23個(gè)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(shí)可以認(rèn)為地表已基本穩(wěn)定。條帶開(kāi)采采區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)留的煤柱，不能任意亂掘，任何擾動(dòng)這些煤柱，都將造成已經(jīng)穩(wěn)定的巖層失穩(wěn)，引起地表再下沉，而且這種失穩(wěn)速度反映是迅速而劇烈的。第八節(jié) 壓煤村莊村下煤柱開(kāi)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(kāi)采，為了盡量多的回收煤炭資源，我們對(duì)壓煤村莊村下煤柱的條帶開(kāi)采可行性研究了多個(gè)，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)比較，壓煤村莊村下煤柱地質(zhì)采礦條件如表（2）所示。國(guó)內(nèi)外開(kāi)采實(shí)踐及有限元計(jì)算表明，采寬按下式取值可滿足要求：H/10bH/4式中：H采深，m具體確定時(shí)，應(yīng)考慮工作面初次來(lái)壓步距及周期來(lái)壓步距，采寬小時(shí)，則b不超過(guò)初次來(lái)壓步距：采寬大時(shí)，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(shí)，為了保持煤柱的穩(wěn)定性，不應(yīng)在煤柱中開(kāi)切割眼，故可按長(zhǎng)煤柱計(jì)算：a=*10+b/3b/()式中：a──留寬 由于大多數(shù)條帶法開(kāi)采中的采出寬度都較小，除直接頂冒落外，老頂一般不冒落，冒落矸石一般不接頂承載。此時(shí)，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(kāi)采深度，a和b分別為留設(shè)煤柱寬和采出寬度。它把煤柱在寬度方向劃分成中心承受三向應(yīng)力，表現(xiàn)為彈性的煤柱核區(qū)，核雖然出現(xiàn)了裂隙，但限制核區(qū)側(cè)向移動(dòng)的屈服區(qū)。在煤2（、采出率為50%）與煤3（、采出率為50%）聯(lián)合條帶開(kāi)采方案中，進(jìn)行22種條帶開(kāi)采方案煤柱強(qiáng)度和采出寬度的優(yōu)化計(jì)算，條帶煤柱的強(qiáng)度安全系數(shù)如表（4）所示。煤2（、采出率50%）單獨(dú)條帶開(kāi)采煤柱強(qiáng)度校核表(3)方案采寬（m）留寬（m ）煤柱強(qiáng)度（107）煤柱載荷（107）安全系數(shù)15030141120250402011353505026115046030141135156040201150660502611657606032118087030141150197040201165107050261180117060321195127070381210138030141165148040201180158050261195168060321210178070381225188080441240199090501270201001005613002111011062133022120120681360煤2（、采出率為50%）與煤3（、采出率為50%）聯(lián)合條帶開(kāi)采煤柱強(qiáng)度校核表(4)方案采寬（m）留寬（m）煤柱強(qiáng)度（107）煤柱載荷（107）安全系數(shù)140401211201250401211353505018115045540121143555501811586555521116576040121150860501811659606024118010654012115811655018117311265602411871365652711951470401211651570501811801167060241195177070301210188080361240199090421270201001004813002111011054133022120120601360煤2（、采出率50%）與煤3（、采出率25%）聯(lián)合條帶開(kāi)采煤柱強(qiáng)度校核表(5)方案采寬（m）留寬（m）煤柱強(qiáng)度（107）煤柱載荷（107）安全系數(shù)1404015712025040157135350501801504554015714355550180158655552471657