“三下”采煤技術探析

楊炳瑞

(山西蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

“三下”采煤技術探析

楊炳瑞

(山西蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

在建筑物下、鐵路下、水體下采煤務必具有相應的條件，并且應當實施不一樣的技術，以及確保建筑物、鐵路和水體的安全。為此，本文了論述了“三下”采煤技術，對今后煤礦企業開展“三下”采煤工作具有一定的借鑒意義。

采煤技術 建筑物 鐵路 水體

目前，據不完全統計，我國國有大中型礦井“三下”壓煤量達到140萬億噸以上，其中建筑物下壓煤占整個“三下”壓煤量的60%以上，水體下(包括承壓廢巖水上)壓煤占28%左右，鐵路下壓煤占12%左右，然而，到目前為止，我國僅有“三下”采出的煤炭約有10億噸，只占整個“三下”壓煤量的7%左右。隨著一些大中型煤礦開采時間的增長及其地表鄉鎮企業和農村住宅的建設和擴展，目前，已有很大一部分礦井已無較為正規完整的采區可供開采，造成很多礦井有儲量而無法大規模開采的局面。而有些礦井強行開采(不管對地表的影響)，有些礦井因采掘接替協調順序不對進行開采，引起對地表設施的大量或不該有的損壞，造成巨大的經濟損失和緊張的工農關系，嚴重影響了煤礦企業的生產和經濟效益。從目前調查看，很多礦井都面臨著“三下”壓煤問題，這些“三下”壓煤量目前占礦井儲量的10-15%，個別礦井甚至更多。因此，如何逐步開采“三下”壓煤，或如何規劃礦井的采掘接替順序，把對地表的影響控制在最低限度；或者如何搭配開采“三下”壓煤，有計劃地控制逐年的采動損害賠償；或者以經濟效益為第一要素采用一些特殊的開采方法，在不影響地表建(構)筑物的前提下部分開采出一些“三下”壓煤量。這些都是目前煤炭企業已經面臨而且必須研究解決的問題。本文重點論述“三下”采煤技術。

1 建筑物下的采煤技術

第一，在采掘非常關鍵的建筑物下面的時候，能夠實施分層采高或限制煤層的策略，要么是使得分層層數或采掘煤層減少。在回采位置盡量地確保回采的干凈，在一定要殘留煤柱的時候，需要盡量地確保煤柱寬度在0．25r以下。

第二，在高敏感建筑物下采掘的時候，能夠實施條帶采掘，要么是通過充填矸石和水砂等技術對頂板進行管理。需要堅持的原則是：在采掘厚煤層分層或近距離煤層的時候，以及在通過充填方式對頂板進行管理的時候，需要遵循上行采掘的順序；在對厚煤層分層或近距離煤層群進行采掘的時候，需要上下對齊每一層的保留條帶煤柱，盡量地避免在條帶煤柱當中穿巷，針對不容易冒落的直接頂板需要進行強制性地放頂，確保條帶煤柱位置的狀態是三向應力的；采出條帶寬度需要確保地表不會發生波浪形的下沉盆地；所有的帶煤柱需要具備較強的穩定性與強度，能夠對下覆巖層足以支撐。

第三，在關鍵建筑物與密集型建筑群下采煤，且較難在采煤之前加固建筑物的情況下，能夠實施多個工種面或長工作面共同采掘的全柱式采掘技術，要么是對采掘邊界和工作位置進行科學地安排，使得建筑物處在沉盆地的中央位置，從而使得采掘邊界處的地表變形減少。

2 鐵路下的采煤技術

第一，地表變形疊加的減少與消除。通過協同采掘、順序采掘，以及無煤柱完全采掘，能夠使得地表變形疊加減少與消除，進而使得地表變形對鐵路的影響減少。

第二，減少地表的下沉。實施全部充填技術是為了使得地表下沉減少，這是非常有效的，再者通過條帶與柱式的采掘，如果借助長壁采煤技術，應當具備充足的采厚與采深比。

第三，工作面的科學安排。需要在鐵路的正下方安排工作面，且盡可能地使鐵路縱向方向和工作推進方向是一致的，以使鐵路位于移動盆地的主要斷面上，防止線路的橫向變形。

第四，避免地表下沉的突然性。鐵路下面存在淺部煤層或處在煤層露頭的位置，對它的積水、填實等狀況進行檢查；煤層上部存在石灰巖層、老空區的時候，需要借助注漿法和充填等對空間進行填實以及排水，進而避免采掘對地表的下沉產生影響。對急斜煤層采掘的時候，將充足的煤柱留設在露頭位置，避免抽冒上部的煤柱。對厚煤層采掘的時候，需要進行分層地采掘，且將第一、二分層的厚度減少一些。在堅硬的頂板處，實施人工強制放頂技術，進而避免面積較大的冒頂出現。

3 水體下的采煤技術

第一，在基巖含水層或采空區積水采煤的時候，要么是會碰到充水斷層破碎帶的時候，需要借助鉆孔、巷道或孔和巷道相統一的技術，首先是探放、疏降水，然后再進行采掘。

第二，需要重視監測采空區與水威脅工作面的水情，以及及時地分析與觀測水位、水質、水量的動態情況；預計地表水以及采空區的積水區范圍、采空區附近井巷會發生的突水通道，實施一定的策略，合理地選用避災線路。

第三，在強含水層、石灰巖巖溶水土、地表面水體采掘的時候，需要將穩定的防水閘門設置在采取間，以及對排水的容量與能力進行加大。

第四，在采掘傾角是55度——90度煤層的時候，需要實施分階段間歇性的回采技術，并且使得回采面的走向長度增大。通常第一、二小階段垂高需要在20m以下。在回采的時候，不允許超限。

第五，在采掘傾角小于55度時且僅僅留設防塌煤巖柱或防砂安全煤巖柱的厚煤層，需要實施的采煤技術是傾斜分層長壁式，且盡量地使得第一、二分層的采高減少，以及使得分層間采掘的間歇時間增加。

4 結語

總之，“三下”采煤技術是一項集多領域、多專業為一體的綜合性工程技術，雖然已經取得了大量理論和技術成果，成功地采出了不少滯留的煤炭資源，積累了豐富的經驗，但是由于地下條件的復雜性和多變性，很多方面尚待進一步探索，如覆巖移動與破壞的控制技術、覆巖動態破壞規律的理論研究，防治水技術的發展與完善，回采工作面涌水量的預計、探測水平的提高，新工藝條件下的“三下”采煤技術的探索等。因此，需要多學科、多專業、多方面的共同努力，才能進一步帶動該領域的快速發展，從而適應煤炭行業對“三下”開采的迫切需求。所以說在建筑物下、鐵路下，以及水體下的采煤，都需要在事前、事中和事后實施合理的技術策略，以確保煤礦的安全性和采煤的有序性。

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楊炳瑞(1978-),男,漢族,山西晉城人,現在山西蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司從事采礦技術與管理工作,采煤助理工程師。