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三下采煤技术存在的主要问题和解决策略

更新时间:2013/9/10 10:12:41 点击数:2583

 

三下采煤技术存在的主要问题和解决策略

王宏

 

【内容摘要】近年来,三下采煤问题越来越为突出,给煤炭资源的开采效率和安全带来不少影响,本文结合国内外三下采煤技术现状,就三下采煤技术存在的主要问题和解决策略进行了探讨,并提出了一些有效的优化措施。

【关键词】建筑物 铁路 水体 优化开采

引言

我国煤炭资源分布范围广泛,但随着国民经济的发展,建筑物压煤、铁路压煤、水体压煤等问题越来越为突出,在煤炭开采中,将建筑物下、水体下、铁路下的压煤开采称为“三下采煤”。据不完全统计,我国现有矿井“三下”压煤量高达140亿t,其中建筑物下压煤量就高达90亿t左右,铁路下压煤也升至约22亿t。煤炭资源是我国主要的能量来源,煤炭资源的开采关系着国家经济建设与人民日常生活,是整个社会的支柱,三下压煤直接影响了我国煤炭资源的开采,影响着矿井寿命。传统的三下采煤技术主要利用条带开采、充填开采、搬迁开采等方法,这些开采方法都会造成大量的资源浪费,且成本高昂,必须对三下采煤技术进行优化和改进。

建筑物下采煤存在的主要问题和解决策略

2.1 部分开采技术存在的主要问题和解决策略

部分开采技术是在保护地面建筑物的基础上,开采出一部分建筑物下压煤,目前所采用的主要方法有条带开采、柱式开采、巷道穿采、限厚开采等。我国大中型煤矿在建筑物下采煤时,主要采用条带开采的方法,这一技术相对较为成熟效果也较好。条带式开采需要将煤层划分为条带形状,采一条留一下,利用留下的条带煤柱支撑上覆岩层,地表仅会发生轻微的、均匀的变形和移动,既可以控制地表沉陷,又能开采一部分压煤。运用条带开采方法时,保留的条带宽度与开采深度和煤层抗压强度有关,一般在20~30米之间,深度越大保留的条带宽度就越大。采出条带与保留条带宽度相当,这种开采方法压煤开采率能达到50%,地表最大下沉系统一般在0.10左右。如果采沉较小、上覆岩层存在坚硬岩层时,可以获得较好的技术经济效果,其最大采深一般不宜超过500m

2.2 固体充填技术

固体充填开采技术是在开采过程中,利用矸石、煤渣等固体废弃物按一定比例添加粘结材料,投放到井下填充采空区,利用废弃物置换出煤炭资源。充填方法有水砂弃填、水力充填、矸石自溜充填等,合理的利用固体充填采煤技术能最大限度的开采建筑物压煤。煤矸石水力充填法是较为常用的方法,采用这种方法需要先将煤矸石破碎,与砂、粘土等掺用水搅成泥浆,用泵送入井内填充采空区。这一技术不仅能拓展原煤开采空间,提高回采率,还能有效的减轻地表沉陷,降低环境污染和生态破坏。

水体下煤炭开采技术

水体下煤层开采主要为采煤层上方存在地表水体或地下水体的情况,如河流下开采、流砂层下开采等,这类问题在当前煤矿开采中极为常见。水体下压煤开采必须保证开采过程不发生灾害性透水、溃沙事故,开采过程中涉及的安全因素极多。在水体下压煤开采时,必须进行详尽的水文地质堪测工作,掌握水体类型、水量、岩层结构、力学特性、隔水层厚度、地质构造等,再根据这些参数确定合适的开采方法。

水体下压煤的开采,要在水体和煤层之间保留一定厚度的安全煤岩柱,在开采过程中,利用排水系统不断疏降上部水体,开掘疏水巷道,如果存在多层含水层的威胁,要采用顶疏结合开采的方式,以提高安全系数。同时,在开采过程中,需要采用水泥等粘结材料来形成挡水墙,堵截水源并建立疏水通道,切断煤层地下水的补给。目前所采用的水下压煤开采方法有充填开采、条带开采、分层开采、伪倾余开采等。在开采过程中,需要通过试探开采、分区隔离开采、全部充填开采等方法来提高开采安全性。必须坚持有疑必探、先探后采的基本原则,只有充分把握了岩层结构特征,掌握了岩层破坏规律和水文地质规律,采用相应的技术方法控制采动影响,才能确保水体下压煤开采率和开采安全。

铁路压煤开采技术问题

在矿区附近的铁路干线和支线,往往都存在压煤情况,尤其是在矿区与铁路连接的专用线绝大部分都处于煤层上方。铁路压煤极大的影响了矿井服务年限,并造成井田划分与矿井开拓的设置,给煤层开采带来很多困难。在保证铁路运行安全的前提下进行铁路压煤开采,对提高产量、提高效率极为重要。但是,煤层地下开采必然会引起地表移动与变形,地表移动和变形必然影响区内的铁路线路。路基的移动与变形与地表移动和变形的基本规律相当,通过研究地下开采对路基的影响,能很好的把握地下采煤引起起的地表移动。

一般条件下,引起地表移动和变形的是连续性、缓慢性的下沉,而不是突然性下沉。因此,只要能采取措施及时消除开采引起的地表变形,就可以避免压煤开采给铁路运行带来安全问题。在铁路压煤开采中,一定要满足一定的采深和采厚比,不同的开采方法采深与采厚比并不相同。在开采过程中,要防止地表突然下沉或塌陷,这种情况在浅部近水平煤层、急倾斜煤层、采空区积水煤层煤区较为常见。对于近水平煤层的开采应当采用分层采煤法,减少分层开采厚度。急倾斜煤层开采要注意保留足够尺寸的煤柱,以防止采空区上部煤柱抽冒。要减小地表下沉,最好的办法是采用全部充填法或条带采煤法,合理布置采煤工作面。

结束语

三下采煤问题是我国煤炭资源开采中极为常见的问题,虽然经过这些年的发展,不少技术都已经较为成熟,但依然存在很多问题,极容易引起发安全事故。在三下采煤过程中,必须根据煤区实际情况,充分把握煤区水文地质数据,充分考虑煤区地质条件和环境因素,采用合理的开采方法和开采设备,以确保开采效率、开采质量和开采安全,避免压煤开采所造成的地表移动和变形对建筑物、水体、铁路带来不良影响。

【参考文献】

[1] 常杰.三下采煤技术的探讨与研究[J].山西煤炭,201110

[2] 许志楠.对三下采煤技术的认识与研究[J].工会博览理论研究,201111

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