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煤礦開采沉陷防治和控制技術

  
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  一.沉陷的防治技術途徑

  沉陷破壞的防治技術途徑可以從兩方面考慮;(1)對開采沉陷的控制,即通過合理選擇采礦方法和工藝、合理布置開采工作面、采取井下充填法、覆巖離層帶空間充填等措施,來減少地表下沉,控制地表下沉速度和范圍,達到保護地表和地面建、構筑物與耕地的目的。(2)開采沉陷破壞的恢復和整治,運用土地復墾技術和建筑物抗采動變形技術,對開采沉陷破壞的土地進行整治和利用。
  1.1.1全部充填開采
  在煤炭采出后頂板尚未冒落之前,用固體材料對采空區進行密實充填,使頂板巖層僅產生少量下沉,以減少地表的下沉和變形,達到保護地面建、構筑物或農田的目的。其中水沙充填是充填采煤法中減少地表下沉效果作好的方法,其次是風力充填和矸石自溜充填。但充填采礦法需要專門的充填設備和設施,還需要有充足的充填材料。礦井初期投資大,噸煤成本相應的增加。
  1.1.2條帶開采
  根據煤層和上覆巖層組合條件,按一定的采留比,在被開采的煤層中采出一條,保留一條。由于條帶開采僅是部分地采出地下煤炭資源,保留了一部分煤炭以煤柱形支撐上覆巖層。從而減少覆巖移動,控制地表的移動和變形,實現對地面建、構筑物的保護。但該方法采出率低、巷道掘進多,工作面效率低。
  1.1.3覆巖離層帶充填
  根據采空區上方覆巖移動形成三帶的巖移特性,在煤炭采出后一定時間間隔內,用鉆孔往離層帶空間高壓注漿,充填,加固離層帶空間,將采動的砌體梁結構加固為穩定性較好的連續梁結構,使離層帶的下沉空間不再向地表傳遞,以減少或減緩地表下沉,保護地面建、構筑物或農田。但該技術難度大,再近一步研究。
  1.1.4限厚開采
  根據礦區地形、水文地質條件和建、構筑物抗變形能力,以不產生地表積水和滿足建筑物所要求的保護等級為依據,確定可開采的煤層厚度,開采是僅回采這一厚度的煤,其余各煤層均不開采,以實現減少下沉保護地面建、構筑物及土地的目的。但該技術采出率低,僅在薄煤層中應用有一定的使用價值。
  1.1.5協調開采
  厚煤層分層開采時,合理設計各工作面的開采間距,相互位置與開采順序,使開采一個煤層(工作面)所產生的地表變形和開采另一個煤層(工作面)所產生的地表變形相互抵消或抵消一部分,以減少采動引起的地表變形,保護地面建、構筑物。但該技術要保持一定的錯距,因此組織生產難度較大。我國尚未開展這種工業性實驗。
  1.1.6“采-注-采“三步法開采
  充分利用覆巖結構對巖層移動的控制作用,應用荷載置換的原理,進行小條帶開采-注漿充填固結采空區-剩余條帶開采的三步法開采,有效的對巖層移動和地表沉陷的控制,解決了大面積開采地表沉陷控制、提高了煤炭的回采率,保護了地面建、構筑物,但也存在工藝復雜,成本較大等缺點。

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