水下采煤技術

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1、淺論水體下采煤技術的研究探討　[摘要]水體下采煤技術最先在歐洲主要產煤國家得到發(fā)展。德國、波蘭、前蘇聯(lián)和英國等國家建立了一系列的巖層與地表移動理論，并且成功地將水體下采煤技術廣泛應用于生產實踐中。相對而言，我國“三下一上”所造成壓煤量之多，在世界上也是罕見的。其中僅水體下壓煤數量就十分巨大。據不完全統(tǒng)計，我國有125條較大的河流壓煤，還有微山湖、太湖、大冶湖和渤海等湖海下壓煤，在華北、東北和華東平原地區(qū)普遍有第四系的含水砂層覆蓋，這些地區(qū)的煤田淺部開采都存在含水砂層下采煤的問題。我國的水體下采煤技術的研究與應用開始于20世紀50年代，到20世紀80年代已經取得了很大的成果。經過

2、40余年的研究和實踐，積累了經驗，發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，編制了規(guī)程，在巖層與地表移動理論及與“三下一上”采煤有關的技術領域，都接近或達到了國際先進水平。隨著陸地部分煤炭可采儲量銳減，進入海下采煤勢在必行。關鍵詞水體下采煤技術研究探討1.采動后巖層移動特征及對水體下開采的影響　　水體下采煤包括地表水體、含水沙層水體及基巖水體下采煤。在水體下采煤時，既要防止上覆水體中的水或泥沙潰入井下，又要防止因礦井水增大而過分增加礦井涌水量，增大排水費用。顧名思義，水體下采煤由于開采條件的特殊性，使其除了具有一般井工開采的共性之外，還有自身的一些特點：水體下采煤著重研究巖層與地表的破壞規(guī)律以及可能造成的水

3、力聯(lián)系，而不考慮地表移動與變形情況；水體下采煤不僅要考慮到巖層與地表破壞規(guī)律，而且要考慮水體的類型以及礦井地質和水文地質情況；水體下采煤的主要對策是“隔離”或“疏降”兩類方案。前者適用于水量大、補給充分的條件；后者適用于水量小、補給有限的條件?！　∮蛇@些特點對于埋藏于水體下的煤炭能否根據現(xiàn)有的技術條件，保證安全、經濟的采出，需要重點考慮三方面：一是開采引起的覆巖中裂隙是否相互連通以及相互連通的裂隙是否波及到水體；二是受開采影響后，防水煤巖柱是否具有足夠的隔水性能；三是要合理的確定煤層的開采上限，正確選擇開采方法和防護措施?！　?.影響水體下采煤的主要因素　　研究水體下采煤時要弄

4、清導水斷裂的分布形態(tài)和最大高度。影響覆巖破壞及其導水性的因素有很多，其中有些因素的影響可以定量的描述，有些只能定性的加以說明。　　2.1巖石力學性質和結構特征　　如果工作面上覆巖層為脆性巖層，煤層開采后容易斷裂，覆巖破壞高度大；如果上覆巖層為塑性巖層，煤層開采后不易斷裂，但容易下沉，能使冒落巖塊充分壓實，最終覆巖破壞高度較低，對水體下采煤來說，較軟的覆巖比堅硬的覆巖有利。覆巖中的上下分層與堅硬、軟弱不同性質巖層的不同組合，即覆巖結構特征，對覆巖破壞高度有重要影響，為了簡便起見，將覆巖大致分為堅硬與軟弱兩種。于是有4種組合形式：　　⑴堅硬——堅硬型　?、栖浫酢浫跣汀　、擒浫酢?/p>

5、—堅硬型　　⑷堅硬——軟弱型。　　2.2地層結構　　地層結構系指地層內含水層與隔水層在空間上的分布情況及相互關系?？煞譃閱我唤Y構、復合結構、封閉或半封閉結構以及覆蓋結構。單一結構的含水層，水體集中，水量大，滲水性強；復合結構的含水層與隔水層相互隔離，水體分散，各含水層在鉛直方向上相互阻隔，在水平方向上流動；封閉或半封閉結構，隔水層在一定范圍內形成封閉或半封閉的儲水條件，在鉛直方向上的補給是緩慢的和有限的，地下水以靜儲量為主；覆蓋結構，隔水層與煤系地層呈不整合接觸，地表水與地下水被隔水層隔絕?！　?.3采煤方法和頂板管理方法　　采煤方法對覆巖破壞的影響，主要表現(xiàn)在開采空間的大小和

6、采空區(qū)內垮落巖塊的不同運動形式。開采緩傾斜煤層，采用單一走向長壁采煤法，一次采高不大，垮落巖塊不易產生再次運動，覆巖破壞的規(guī)律性明顯，這對水體下采煤是有利的，開采急傾斜煤層時，采用水平分層人工假頂下行采煤法和沿走向推進的偽傾斜柔性掩護支架采煤法時，采區(qū)沿走向長度大，階段垂高小，兩個分層之間的回采間隔時間長，采空區(qū)內垮落巖塊容易被壓實，同時，人工假頂將采空區(qū)與工作面隔開，限制了超限采煤，而遺留在采空區(qū)內的煤柱和頂底煤能有效的阻止垮落巖塊滑動，使覆巖破壞具有明顯的規(guī)律性，這也有利于水體下采煤，若采用落垛式采煤法，容易引起采空區(qū)垮落巖塊的再次運動，形成局部集中超限采煤，造成上邊界煤柱

7、抽冒，使垮落帶有可能達到煤層露頭，這些不利于水體下采煤?！　№敯骞芾矸椒Q定了覆巖破壞的基本特征，垮落法使覆巖破壞最充分，對水體下采煤不利。充填法管理頂板在充填質量好時，煤層的直接頂可以不發(fā)生垮落，但往往是充填并不密實，加之充填材料本身受壓收縮，覆巖仍產生下沉和斷裂。與垮落法比較，此時的導水斷裂帶高度要小很多，采用煤柱支撐法（條帶法、房柱法、刀柱法）管理頂板時，若所留煤柱能夠支撐頂板，盡管開采部分的頂板局部垮落，導水斷裂帶還能孤立存在并且高度很小。如果所留煤柱太窄，煤柱就會被壓垮，此時的覆巖