“三下”采煤技術發展現狀及發展展望

王亞飛

（山西焦煤霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 霍州 033200)

“三下”采煤技術發展現狀及發展展望

王亞飛

（山西焦煤霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 霍州 033200)

本文參考大量實際資料，對“三下”采煤技術的發展歷程進行了簡要敘述，對“三下”開采技術的現狀進行了分析，對“三下”開采的未來發展做出了展望。

“三下”采煤；發展現狀；發展方向

1 “三下”開采的研究意義

到目前為止，我國各主要大中型煤礦礦井的“三下”壓煤量已達數百億噸，其中鐵路壓煤占12%、水體下壓煤占28%，建筑物下壓煤為60%。而我國從“三下”中開采出的煤量僅僅有十數億噸，不足壓煤總量的5%。因此，研究安全、可行的“三下”采煤技術對于提高煤炭資源的利用率，延長礦井的服務年限，保障煤礦的長遠可持續發展意義重大。

2 我國“三下”開采技術現狀

2.1 建筑物下煤炭開采

建筑物下煤炭開采對地面建筑的危害主要取決于地表建筑物自身的抗變形能力以及地表的水平變形情況。因此在建筑物下對煤炭進行開采，首先應根據建筑物自身結構、地表的預計變形量以及建筑物的受力情況進行分析，對因開采可能造成的破壞作出提前的預估，然后選擇合理、可行的方法進行開采。現階段國內常用的建筑物下開采方法有：房柱式開采、條帶開采、巷道穿采、限后開采、充填開采等。這其中充填開采因可以最小程度地降低地面變形量、有效解決矸石處理問題、符合綠色可持續發展要求等諸多優點而近年來備受重視，應用范圍不斷增加。此外，新型的離層注漿技術因可以有效避免地面沉降，且方法簡單易行而受到采礦界學者的高度重視。但該技術在離層發育材料強度、流動性和凝固性、注漿位置選擇、注漿效果評價等方面仍存在種種問題，有待進一步的研究。

2.2 鐵路下煤炭開采

鐵路在平時的使用中會時刻受到運行列車的影響，因此當對鐵路下煤炭進行開采時，鐵路實際上受到的是雙重影響，這也就使得鐵路下的煤炭開采比建筑物下的開采更加復雜多變。在進行鐵路下開采時，最主要的問題就是如何防止地表出現突然下沉現象，且應盡最大地可能減少地表的下沉，從而保證鐵路運輸的安全。對此現行的主要技術措施有：①防止地表出現突然下沉。開采前，先要對鐵路下每層的采動、積水等情況調查清楚；當煤層上方存在老空區時，應及時采取注漿等方法對其進行充填，避免采動影響導致的地表突然下沉。當開采后煤層時，應采用分層開采的方法；開采堅硬頂板的煤層時，應適時采用人工強制放頂。②合理布置采煤工作面。在鐵路下進行開采，應將工作面布置在鐵路的正下方，并盡可能地使工作面沿鐵路線的縱向掘進，讓鐵路位于移動盆地的主段面，從而使鐵路的橫向變形盡可能減少。③減少地表下沉量。減少地表下沉量最合適的方法是全部充填法，其次可以考慮房柱式或條帶式開采。④減少或消除地表變形的疊加，通過無煤柱的完全開采或分層開采等方法，盡可能減少地表的疊加變形，從而避免地表變形對鐵路產生影響。

2.3 水體下煤炭開采

我國的水體下煤炭開采研究始于20世紀50年代，至80年代研究進展巨大，成果顯著，在其中多個領域達到世界領先水平。當前，我國水體下煤炭開采技術主要有分層、分階段間歇開采、處理水體補給來源、疏水降壓開采以及水體下充填開采等多種特殊方法。①分層、分階段間歇開采，主要用于傾斜煤層的開采，通過在傾斜煤層中采用傾斜分層的方式和在急傾斜煤層中采用水平分層的方式。對厚煤層實施分階段的間歇性回踩，從而使得煤層導水裂隙帶高度和覆巖冒落帶高度相對縮小，為正常的均勻性破壞的形成創造條件。②疏水降壓開采是指在煤炭的開采前或開采過程中采用鉆孔、巷道或兩者相結合的方式對采區乃至井田下的地下水疏干或使其水位降低，從而保障含水層下煤炭開采過程的安全性。其中在開采靠近全砂含水松散層的煤炭時刻采用回采疏降技術和先前后深的開采方式；在開采地質構造為石灰巖巖溶的礦區時，則可以使用多礦井聯合的排水方法。③水體下的充填開采，是開采過程中避免采空區巖石發生變形塌落可能的長期有效措施。這種方法的應用范圍正在不斷擴大，通過這種方法，可以有效地保證開采層上部巖層及地表不會出現導水的危險性變形和破壞。

3 “三下”開采發展展望

3.1 避免環境破壞的“三下”開采技術

“三下”開采最需要注意的就是盡量避免對地面環境的破壞，其未來發展的方向也應是符合綠色礦山和礦區可持續發展的要求，發展對環境破壞小的開采技術。符合這樣要求的開采技術主要有充填開采技術和高回收率的條帶全柱開采技術，但條帶全柱開采技術只能解決部分“三下”開采問題，適應范圍相對較窄，因此充填開采技術將未來“三下”開采的主要發展方向。

3.2 礦區的生態環境保護技術

隨著國家煤炭西部開發戰略的實施，西部地區的土地與生態環境必將遭受巨大影響。土地的復墾與生態重建技術必將成為我國“三下”開采塌陷地區恢復治理工作的重點研究對象，且生物的復墾技術在我國仍處于探索起步階段，發展前景廣闊。

4 總結

“三下”采煤技術是一項多領域、多專業相結合的綜合性技術，現階段雖通過實踐已取得大量理論與技術成果，但由于“三下”地質條件的復雜多變，很多方面尚需進一步的探索和完善，例如覆巖移動與破壞的控制技術、回采工作面涌水量預計、“三下”新工藝采煤技術等。這都需要多學科之間的共同努力，才能促進其快速發展，從而適應煤炭行業對“三下”開采的迫切需要。總體而言，我國“三下”開采發展方向必然是向著巖層移動減小、最大限度提高采出率、高機械化程度這一“高產出、低損耗”的方向發展。

[1]張華興，郭惟嘉．“三下”采煤新技術[M].中國礦業大學出版社,2008.

TD82

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1003-5168(2014)03-0048-01