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摘 要：为了提高煤炭资源的回收率，延长矿井服务年限，解决采掘接替困难等问题；综合分析该矿采用采条带开采回收建筑物下的保护煤柱。条带开采后，采用概率积分法预测地表移动变形规律，并结合数值模拟软件FLAC3D进行数值分析，获得该矿区条件下走向条带开采时地表移动变化规律。研究结果表明：条带开采后保护建筑物范围地表最大下沉量为309 mm，最大水平变形为±0.253 mm/m；建筑物受损程度小于Ⅰ级破坏范围，产生较小影响，可以保证地表建筑（构筑）物的安全实用。
关键词：概率积分；条带开采；地表移动和变形；FLAC3D
中图分类号：TD325.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0179-02
目前，建筑物下安全开采的方法有条带开采、限高开采、充填开采、协调开采等，其中条带开采技术是当前建筑物下煤柱开采、控制地表移动和变形的最有效的开采技术之一。该矿一方面为了实现密集建筑物下的安全开采；另一方面为了有效提高煤炭资源采出率，保障矿井采掘的连续性，提高矿井投资效益。经过分析计算得出，条带开采技术在该矿区是可行的，可实现条带开采后地表轻微沉陷、建筑物不维修、房屋不搬迁地安全开采；取得了较好的经济和社会效益。
1 工程概况
该矿井田范围内的主要可采煤层为中侏罗统延安组煤系地层下部的煤5层，煤5层沉积稳定性较好，在全区内结构较为复杂，煤层厚度变化大。其上覆岩层综合岩性为中等坚硬类型。
该矿安全开采地面涉及保护建筑物数量大，分布范围较广，主要分布在南翼51012、51014、51016工作面沿走向的中部范围，工作面宽度120 m，在煤柱范围平均长度610 m，平均埋深约为330～390 m，开采煤层厚度为6.5～8.0 m，煤层倾角约为26 ？觷。
2 地表移动变形概率积分法分析
依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，采用概率积分法预计分析开采后地表的移动变形规律。
3 条带开采数值模拟计算分析
本次模拟实验是以51012、51014、51016工作面的基础上建立的三维立体模型。条带开采参数为：留设宽度为75 m，开采宽度为55 m。
选用的模型尺寸为（长×款×高）：1 000 m×400 m×500 m，共划分为56 880个网格；采用摩尔—库伦准则。FLAC3D数值模型，如图1所示。
根据走向条带煤柱稳定性计算结论和现场地质条件分析综合考虑，设计按照条带开采采宽55 m和留宽75 m进行开采，开采顺序依次为51012、51014、51016工作面。
数值模拟51012、51014、51016工作面开采后地表下沉云图，分别如图2、图3、图4所示。
计算结果显示：51012工作面回采结束后，采动地表的最大下沉量为72 mm，地表形成的下沉盆地较为平缓；51014工作面回采结束后，采动地表的最大下沉量为162 mm，地表下沉盆地没有出现波浪形态的地表下沉；51016工作面回采结束后，采动地表的下沉量极值为275 mm，地表形成的下沉盆地亦较为平缓，没有出现波浪状的地表下沉。
4 结 语
由于概率积分法预计计算不能体现开采煤层关键层（老顶）的控制作用，所以条带开采后，概率积分法预计地表移动变形值应比数值模拟结果略大。应用概率积分法预计地表移动变形值，可知地表最大下沉值为309 mm；地表水平变形极值为±0.253 mm/m，条带开采后地表建筑物受损小于Ⅰ级破坏。数值模拟结果显示，煤柱结束条带回采后，采动地表的下沉量极值为275 mm，地表形成的下沉盆地较为平缓，没有出现波浪状的地表下沉，地表变形很小。地表移动变形预计结论表明，走向条带开采可实现保护建筑物的安全，亦可保障开采工作面的基本连续性，提高了矿井技术经济效益。
参考文献：
[1] 郭文兵，邓喀中，邹友峰.岩层与地表移动控制技术的研究现状及展望[J].中国安全科学学报，2002，（1）.
[2] 王树元.岩层与地表移动预计方法[M].北京：煤炭工业出版社，1989.
[3] 余学义，张恩强.开采损害学[M].北京：煤炭工业出版社，2004.
[4] 高均海，姚宝志，王遗南.条带开采地表变形预计参数的确定[A].第七届全国矿山测量学术会议论文集[C].2007
[5] 何国清，杨伦，凌赓娣，等.矿山开采沉陷[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991.
[6] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京：煤炭工业出版社，2004.
关键词：概率积分；条带开采；地表移动和变形；FLAC3D
中图分类号：TD325.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0179-02
目前，建筑物下安全开采的方法有条带开采、限高开采、充填开采、协调开采等，其中条带开采技术是当前建筑物下煤柱开采、控制地表移动和变形的最有效的开采技术之一。该矿一方面为了实现密集建筑物下的安全开采；另一方面为了有效提高煤炭资源采出率，保障矿井采掘的连续性，提高矿井投资效益。经过分析计算得出，条带开采技术在该矿区是可行的，可实现条带开采后地表轻微沉陷、建筑物不维修、房屋不搬迁地安全开采；取得了较好的经济和社会效益。
1 工程概况
该矿井田范围内的主要可采煤层为中侏罗统延安组煤系地层下部的煤5层，煤5层沉积稳定性较好，在全区内结构较为复杂，煤层厚度变化大。其上覆岩层综合岩性为中等坚硬类型。
该矿安全开采地面涉及保护建筑物数量大，分布范围较广，主要分布在南翼51012、51014、51016工作面沿走向的中部范围，工作面宽度120 m，在煤柱范围平均长度610 m，平均埋深约为330～390 m，开采煤层厚度为6.5～8.0 m，煤层倾角约为26 ？觷。
2 地表移动变形概率积分法分析
依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，采用概率积分法预计分析开采后地表的移动变形规律。
3 条带开采数值模拟计算分析
本次模拟实验是以51012、51014、51016工作面的基础上建立的三维立体模型。条带开采参数为：留设宽度为75 m，开采宽度为55 m。
选用的模型尺寸为（长×款×高）：1 000 m×400 m×500 m，共划分为56 880个网格；采用摩尔—库伦准则。FLAC3D数值模型，如图1所示。
根据走向条带煤柱稳定性计算结论和现场地质条件分析综合考虑，设计按照条带开采采宽55 m和留宽75 m进行开采，开采顺序依次为51012、51014、51016工作面。
数值模拟51012、51014、51016工作面开采后地表下沉云图，分别如图2、图3、图4所示。
计算结果显示：51012工作面回采结束后，采动地表的最大下沉量为72 mm，地表形成的下沉盆地较为平缓；51014工作面回采结束后，采动地表的最大下沉量为162 mm，地表下沉盆地没有出现波浪形态的地表下沉；51016工作面回采结束后，采动地表的下沉量极值为275 mm，地表形成的下沉盆地亦较为平缓，没有出现波浪状的地表下沉。
4 结 语
由于概率积分法预计计算不能体现开采煤层关键层（老顶）的控制作用，所以条带开采后，概率积分法预计地表移动变形值应比数值模拟结果略大。应用概率积分法预计地表移动变形值，可知地表最大下沉值为309 mm；地表水平变形极值为±0.253 mm/m，条带开采后地表建筑物受损小于Ⅰ级破坏。数值模拟结果显示，煤柱结束条带回采后，采动地表的下沉量极值为275 mm，地表形成的下沉盆地较为平缓，没有出现波浪状的地表下沉，地表变形很小。地表移动变形预计结论表明，走向条带开采可实现保护建筑物的安全，亦可保障开采工作面的基本连续性，提高了矿井技术经济效益。
参考文献：
[1] 郭文兵，邓喀中，邹友峰.岩层与地表移动控制技术的研究现状及展望[J].中国安全科学学报，2002，（1）.
[2] 王树元.岩层与地表移动预计方法[M].北京：煤炭工业出版社，1989.
[3] 余学义，张恩强.开采损害学[M].北京：煤炭工业出版社，2004.
[4] 高均海，姚宝志，王遗南.条带开采地表变形预计参数的确定[A].第七届全国矿山测量学术会议论文集[C].2007
[5] 何国清，杨伦，凌赓娣，等.矿山开采沉陷[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991.
[6] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京：煤炭工业出版社，2004.