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摘要:国内关于建筑物安全采煤技术的研究已经有多年的历史,更于多个矿区进行试验,并得到了大量成功的经验与宝贵资料。笔者在对大量的文献进行参考与归纳的前提下,对现时建筑物安全采媒的主要技术与井上建筑物的保护措施进行了总结,同时,探讨了建筑物下采煤技术的发展趋势。
关键词:建筑物安全采煤技术;现状;发展趋势
1.导语
这些年来,关于建筑物下采煤技术的问题的探讨逐渐得到社会和各界学者的关注与重视。在进行采煤之时,煤炭一旦从地下开采出来,那么它上方所覆盖的岩层便会没有了支撑,进而对岩层内部的原有应力平衡产生破坏,致使采空区周边的岩层出现变形现象。而一旦采空区面积到达某一特定范围后,便会对其上方的地表造成变形,进而对建筑物的基础造成影响,严重之时,更会造成破坏。本文就“三下”采煤技术中的建筑物安全采煤技术的现状以及其发展进行了探讨和总结,希望可以为建设物安全采煤做出贡献。
2. 建筑物安全采煤技术运用现状
现时,世界各国关于建筑物安全采煤技术研究较先进的国家和地区主要有英国、俄罗斯、波兰以及德国等。经过多年的发展,当前于建筑物安全开采技术研究最为先进的国家便是波兰。
我国在关于建筑物安全采煤技术研究的初期,主要运用了对大量国外资料与经验的学习作为研究手段,关于其研究工作则主要是通过对部分矿区实施了系列的试验而得到经验与总结。
笔者经过对大量文献的参考,结合实践经验发现:采煤工作中,建筑物下的采煤的破坏程度是由建筑物的抗变形能力以及地表的水平变形值的大小有着直接的关系。因而,对于建筑物安全采煤技术来说,大家应该根据建筑物的受力状况、建筑物结构等选择适用于实际情况的采煤技术,以实现对建筑物选择合理的结构保护方式。现时,国内建筑物安全采煤技术主要有下面几种:
2.1房柱式开采。
在开采煤层里面掘入一系列宽为五至七米的煤房,利用巷道以联通中间,构建成宽度不一的长条形的煤柱。在对煤柱进行设计之时,既要做到对资源的节约,还要根据需求实现煤柱的回收,同时煤柱还应该有着特定的稳定性,以保证有足够的强度以对顶板进行支撑。
2.2协调开采法。
这种开采法通过对开采顺序与工作面的科学安置,实现对某些地表变形实现抵消,继而对地表建筑产生保护作用,这也是预防地表建筑物变形的一项有效的方法。
2.3充填开采法。
这种方法需要通过对煤炭开采工作面后部的采空区使用材料进行填充实现上覆岩层的支撑作用。包括:使用矸石或者是水砂等材料进行填充,进而有效降低对地表环境带来的破块。现时,利用长臂石膏体结合矸石充填和巷柱式开采填充为国内目前主要使用的两种填充措施。大量实践反映,使用水砂填充管理顶板的时候,其最大的下沉值可以到达采高的8%-20%。而这一种方法的地表沉陷控制效果跟采空区的充填程度有着直接的关系,地表下沉系数普遍为0.02(水砂填充)至0.6(矸石填充)。
2.4条带开采。
这种方法需要对采煤层区域进行一一划分,让其成为线性布局,通过间隔采留的方法,以保证部分条带式的煤可以满足对上覆岩层的支撑作用,达到对地面建筑物的保护,回收部分煤炭的目的。条带开采法是现时我国建筑物采煤工作中,对地表沉陷进行控制的最为重要的渠道之一,也已经在多个不同的项目中取得了不错的成效。根据近年来于多个建筑物下、铁路下实例当中表明,使用条带开采法,可以对于控制地表沉陷相当之有效,其下沉系数是使用全部垮落法的4.8%至26.8%,其地表建筑物的损毁程度普遍可以控制于1级以内。然而,其缺点为煤炭的永久损失率比较高。
3.建筑物安全采煤技术趋势探索
3.1矸石充填将是充填采煤技术未来的发展重点
及时使用水砂实现充填,可以大大缓解地表下沉状况,继而实现对建筑物保护的目的。然而,因为水砂充填砂子使用量大,会加重吨煤成本。从成本角度看,利用水砂进行充填的方法将会渐渐减少。
矸石井下充填为一种对矸石进行处理与利用的创新方法,通过这一种技术能够将煤矿生产过程中,所形成的矸石填进井下,达到矸石不上井、地面不建矸石山的情况,同时有效通过矸石置换煤炭资源,以实现对煤矿矸石进行综合利用的目的。矸石充填法利用矸石与煤柱的煤炭资源实现置换,为建筑物安全采煤技术开创了一个全新的渠道,其不但提升了建筑物安全煤炭的采用率,同时更有效降低了矸石的排放量,真正地实现了煤矿的绿色、持续发展、安全、洁净开采。
3.2对三步法开采的理论和实践将进一步完善
条带法开采,经过多年的探索与发展,已经成为一种相当成熟的开采方法。条带开采技术为现时建筑物下煤柱开采、有效控制地表变形重要开采技术。
国内专家、学者在理论结合实践中,对条带开采的方法进行不断的改进,并取得了不少研究成果。吸取了利用条带开采以及充填开采法,以实现岩层移动与地表沉陷有效控制的技术优势,有效地发挥覆岩结构对于岩层移动的控制效果,布置条带式工作面进行跳跃式的开采,注浆充填以及加固采空区破裂岩体以恢复其支撑功能,有效运用了荷载置换的机理,达到对上覆岩层进行控制的目的;继而提出了小条带开采、注浆充填固结采空区、三步法开采等创新措施,以实现对岩层移动与地表沉陷现象的有效控制,真正的对大面积开采出现的地表沉陷控制与提升煤炭回采率矛盾现象得以改善。利用对变采留比条带的计算与研究,变采留比条带在引发一样的地表最大下沉值的环境下可以降低地表最大的变形值,即是于在相同变形值的环境下,变采留比条带能够大大增加条带法开采的采出率。
3.3 覆岩离层注浆减沉技术将得到进一步的探索与发展
在岩层控制关键层理论的研究的基础上,可以将确保覆岩主关键层不破断失稳用作于建筑物下采煤技术的基本原则。为了确保建筑物下采煤,不但拥有不错的经济效益,而且还保证了地面建筑物不会受到破坏,其重点为按照具体情况下覆岩结构和关键层特点以探索并秦确定科学的减沉开采技术与参数。
离层注浆减沉的应用现时使用尚还够普遍,还有一系的理论与实践问题需要进一步完善与解决。就算是这样,依然能够断定离层注浆减沉技术将会得到进一步的研究与实践工,继而进行推广与应用,同时在应用中不断完善。这些年来,结合离层注浆和大条带间歇技术的应用,能够有效实现建筑物下适应机械化(例如:加大开采工作面长度等)相关建筑物下开采的难题。
参考文献
[1] 邓宁.“三下”采煤技术发展现状及前景展望[J].中州煤炭,2011(12).
[2] 张煜铖,侯世占.建筑物下采煤技术现状及发展[J].煤炭技术,2007,26(12).
[3] 海波.建筑物下采煤技术现状及发展刍议[N].贵州政协报.2012 年7月3日第B04版
[4] 张文忠.采煤技术的现状与发展趋势[J].山西煤炭管理干部学院学报.2013(11)
[5] 刘建功, 赵庆彪, 张文海等. 煤矿井下巷道矸石充填技术研究与实现[J].中国煤炭,2005, (8) :36-38.
关键词:建筑物安全采煤技术;现状;发展趋势
1.导语
这些年来,关于建筑物下采煤技术的问题的探讨逐渐得到社会和各界学者的关注与重视。在进行采煤之时,煤炭一旦从地下开采出来,那么它上方所覆盖的岩层便会没有了支撑,进而对岩层内部的原有应力平衡产生破坏,致使采空区周边的岩层出现变形现象。而一旦采空区面积到达某一特定范围后,便会对其上方的地表造成变形,进而对建筑物的基础造成影响,严重之时,更会造成破坏。本文就“三下”采煤技术中的建筑物安全采煤技术的现状以及其发展进行了探讨和总结,希望可以为建设物安全采煤做出贡献。
2. 建筑物安全采煤技术运用现状
现时,世界各国关于建筑物安全采煤技术研究较先进的国家和地区主要有英国、俄罗斯、波兰以及德国等。经过多年的发展,当前于建筑物安全开采技术研究最为先进的国家便是波兰。
我国在关于建筑物安全采煤技术研究的初期,主要运用了对大量国外资料与经验的学习作为研究手段,关于其研究工作则主要是通过对部分矿区实施了系列的试验而得到经验与总结。
笔者经过对大量文献的参考,结合实践经验发现:采煤工作中,建筑物下的采煤的破坏程度是由建筑物的抗变形能力以及地表的水平变形值的大小有着直接的关系。因而,对于建筑物安全采煤技术来说,大家应该根据建筑物的受力状况、建筑物结构等选择适用于实际情况的采煤技术,以实现对建筑物选择合理的结构保护方式。现时,国内建筑物安全采煤技术主要有下面几种:
2.1房柱式开采。
在开采煤层里面掘入一系列宽为五至七米的煤房,利用巷道以联通中间,构建成宽度不一的长条形的煤柱。在对煤柱进行设计之时,既要做到对资源的节约,还要根据需求实现煤柱的回收,同时煤柱还应该有着特定的稳定性,以保证有足够的强度以对顶板进行支撑。
2.2协调开采法。
这种开采法通过对开采顺序与工作面的科学安置,实现对某些地表变形实现抵消,继而对地表建筑产生保护作用,这也是预防地表建筑物变形的一项有效的方法。
2.3充填开采法。
这种方法需要通过对煤炭开采工作面后部的采空区使用材料进行填充实现上覆岩层的支撑作用。包括:使用矸石或者是水砂等材料进行填充,进而有效降低对地表环境带来的破块。现时,利用长臂石膏体结合矸石充填和巷柱式开采填充为国内目前主要使用的两种填充措施。大量实践反映,使用水砂填充管理顶板的时候,其最大的下沉值可以到达采高的8%-20%。而这一种方法的地表沉陷控制效果跟采空区的充填程度有着直接的关系,地表下沉系数普遍为0.02(水砂填充)至0.6(矸石填充)。
2.4条带开采。
这种方法需要对采煤层区域进行一一划分,让其成为线性布局,通过间隔采留的方法,以保证部分条带式的煤可以满足对上覆岩层的支撑作用,达到对地面建筑物的保护,回收部分煤炭的目的。条带开采法是现时我国建筑物采煤工作中,对地表沉陷进行控制的最为重要的渠道之一,也已经在多个不同的项目中取得了不错的成效。根据近年来于多个建筑物下、铁路下实例当中表明,使用条带开采法,可以对于控制地表沉陷相当之有效,其下沉系数是使用全部垮落法的4.8%至26.8%,其地表建筑物的损毁程度普遍可以控制于1级以内。然而,其缺点为煤炭的永久损失率比较高。
3.建筑物安全采煤技术趋势探索
3.1矸石充填将是充填采煤技术未来的发展重点
及时使用水砂实现充填,可以大大缓解地表下沉状况,继而实现对建筑物保护的目的。然而,因为水砂充填砂子使用量大,会加重吨煤成本。从成本角度看,利用水砂进行充填的方法将会渐渐减少。
矸石井下充填为一种对矸石进行处理与利用的创新方法,通过这一种技术能够将煤矿生产过程中,所形成的矸石填进井下,达到矸石不上井、地面不建矸石山的情况,同时有效通过矸石置换煤炭资源,以实现对煤矿矸石进行综合利用的目的。矸石充填法利用矸石与煤柱的煤炭资源实现置换,为建筑物安全采煤技术开创了一个全新的渠道,其不但提升了建筑物安全煤炭的采用率,同时更有效降低了矸石的排放量,真正地实现了煤矿的绿色、持续发展、安全、洁净开采。
3.2对三步法开采的理论和实践将进一步完善
条带法开采,经过多年的探索与发展,已经成为一种相当成熟的开采方法。条带开采技术为现时建筑物下煤柱开采、有效控制地表变形重要开采技术。
国内专家、学者在理论结合实践中,对条带开采的方法进行不断的改进,并取得了不少研究成果。吸取了利用条带开采以及充填开采法,以实现岩层移动与地表沉陷有效控制的技术优势,有效地发挥覆岩结构对于岩层移动的控制效果,布置条带式工作面进行跳跃式的开采,注浆充填以及加固采空区破裂岩体以恢复其支撑功能,有效运用了荷载置换的机理,达到对上覆岩层进行控制的目的;继而提出了小条带开采、注浆充填固结采空区、三步法开采等创新措施,以实现对岩层移动与地表沉陷现象的有效控制,真正的对大面积开采出现的地表沉陷控制与提升煤炭回采率矛盾现象得以改善。利用对变采留比条带的计算与研究,变采留比条带在引发一样的地表最大下沉值的环境下可以降低地表最大的变形值,即是于在相同变形值的环境下,变采留比条带能够大大增加条带法开采的采出率。
3.3 覆岩离层注浆减沉技术将得到进一步的探索与发展
在岩层控制关键层理论的研究的基础上,可以将确保覆岩主关键层不破断失稳用作于建筑物下采煤技术的基本原则。为了确保建筑物下采煤,不但拥有不错的经济效益,而且还保证了地面建筑物不会受到破坏,其重点为按照具体情况下覆岩结构和关键层特点以探索并秦确定科学的减沉开采技术与参数。
离层注浆减沉的应用现时使用尚还够普遍,还有一系的理论与实践问题需要进一步完善与解决。就算是这样,依然能够断定离层注浆减沉技术将会得到进一步的研究与实践工,继而进行推广与应用,同时在应用中不断完善。这些年来,结合离层注浆和大条带间歇技术的应用,能够有效实现建筑物下适应机械化(例如:加大开采工作面长度等)相关建筑物下开采的难题。
参考文献
[1] 邓宁.“三下”采煤技术发展现状及前景展望[J].中州煤炭,2011(12).
[2] 张煜铖,侯世占.建筑物下采煤技术现状及发展[J].煤炭技术,2007,26(12).
[3] 海波.建筑物下采煤技术现状及发展刍议[N].贵州政协报.2012 年7月3日第B04版
[4] 张文忠.采煤技术的现状与发展趋势[J].山西煤炭管理干部学院学报.2013(11)
[5] 刘建功, 赵庆彪, 张文海等. 煤矿井下巷道矸石充填技术研究与实现[J].中国煤炭,2005, (8) :36-38.