采煤工程中两次条带法全柱开采技术的应用

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摘要：在进行煤矿开采时，最大程度地提高煤炭的开采率是相关部门追求的工作目的。文章根据实践情况，围绕采煤工程中两次条带法全柱开采技术进行一定的探讨，使用条带法采煤能很好地控制地下岩层的移动，实现了两次条带法全柱开采技术的应用，采用这种技术既可以减小整体地面变形，又可以提高相关建筑的安全性。

关键词：采煤工程；两次条带法；开采技术

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0120-02

1 两次条带法全柱开采技术介绍

采煤后地表建筑物变形。通过查阅相关的技术文献，可以知道：假设在建筑物的地表下进行采煤作业以后，建筑物在下沉时没有倾斜现象，基本上对建筑物的受力情况没有影响，比较安全；但是，假设地表在采煤后是倾斜变形，那么建筑物尤其是高层建筑，其承力能力就受到了很大的破坏，建筑稳定性也遭到了极大的破坏；地表的曲率发生变化以后，底座面积过大的建筑物会受到很大的影响；地表的水平产生变化以后，通过土壤和建筑物地基之间产生的摩擦力会导致水平方向的拉伸和压缩效应。一般来说，采矿地区的建筑物都具有高度不高，底面面积较小这些特点，从这些角度考虑，采矿地区最该考虑的一个因素应该是地表的拉伸水平变形。

煤矿开采时地表建筑物承受附件应力的特性。对建筑物地下的煤矿进行开采的时候，判断建筑物是否受到了采动损害，主要有两个方面：第一方面取决于建筑物地表采动时的变形指标；第二方面取决于开采时建筑物承受附加应力的能力。建筑物下的煤矿在开采的时候，其承受附加应力的能力和相关建筑物的建筑质量和整体设计时的承重结构有关系，当进行地下开采的时候，相关建筑物的附件变形主要受到采矿地区地表变化的影响，而建筑物的附件变形就会引起建筑物的附加应力。建筑物的附加应力有这样的特点：当开采时建筑物所受到的附加应力没有达到建筑物损坏的程度之前，假设附加应力不继续增加，那么建筑物承受的附加应力会随着时间而逐渐变下，由此可以知道，建筑物地表下面的煤矿在进行分次开采的时候，开采附加应力并不是随着开采次数而不断地增加，进行完第一次开采以后，给附加应力一个稀释减小的时间，然后再进行第二次的开采，这就是二次开采法，在达到相同采煤结果的前提下，使用二次开采法开采时，建筑物所受到的附加应力要小于一次性开采时的附件应力。

小变形宽条带全柱开采设计原则。恰当的采宽受到很多因素的影响，例如采煤的高度、深度、采煤处的地质结构等，为了提高采煤生产率，在最大限度上保证相关建筑物的安全性的前提下，应该尽量使用大的采宽。传统的条带采煤方法受到技术手段的影响，对采宽的限制比较严格，并且不允许在移动盆地中间有任何的波浪形状，一般来说，建筑物在设计的时候，都会考虑到整体结构的承载性和抵抗变形的能力，并且，在采煤的过程中，波浪下沉一般都是避免不了的。从理论的角度上进行分析以后可以知道，移动盆地出现了波浪和小变形以后，也可以增加采宽，只要这些小的变形小于建筑物设计时所允许的变形即可，这样建筑物的承载结构就不会发生太大的变化，能够实现采煤的安全性。采煤工程中两次条带法全柱开采的主要原则是基于小变形的考虑，考虑到了一次条带开采时开采岩层移动的不完全性和二次条带开采时岩层移动的整体性，更好地控制了采煤岩层的移动和变形；一次开采时，建筑物所受到的附加应力会随着中间的缓冲期慢慢地稀释减小，充分利用这个特性，提高了建筑物抵抗变形的能力。

2 两次条带法全柱开采技术的实践应用

保护的情况简介：需要地下开采煤矿的村庄建筑面积305.7平方米，住户一千多人，建筑物总体分布情况比较密集，并且在总比例中，老房子占了大部分，年代比较久远，大部分是砖墙或者空心大块砖的墙，基础部分大部分是石头，几乎没有打圈梁的，新房子一般都是两层的小楼房。采用长壁式开采方法引发的岩溶塌陷：在该村庄使用长壁式开采方法进行采煤作业以后，地表上出现了很多岩溶塌陷，其中，比较严重的有两个地方：分别是3号塌陷和5号塌陷。3号塌陷区的塌陷位置位于工作面走向中央的运输巷外100m左右的地方，其塌陷处的直径为15m，深度为3m；5号塌陷区则位于工作面倾斜中心的后方20m左右，其塌陷处的直径11m，深度为2m。塌陷原因简要分析：根据相关专业人士的分析，认为此次塌陷的原因应该与矿井排水无关，3号塌陷区域发生于采煤后的两个月，5号塌陷区域发生于采煤过程中，从时间推断，3号塌陷区和5号塌陷区都位于采动影响的时间范围之内，也位于采动影响的空间范围之内，经过反复论证后，两个塌陷区是由于覆岩水平离层和铅垂裂缝引起的。两次条带法全柱开采在该村庄的应用。

通过上述的分析，如果在村庄地下的煤炭开采使用大强度壁面开采的方式，则存在着一定的危险性，有可能造成岩溶塌陷，对村庄的建筑物造成影响，严重的甚至会影响村民的生命财产安全。因此，为了保证开采时减小对建筑物的损伤和防止岩溶塌陷，应该从技术手段上考虑降低开采时候的强度，尽力减小岩层的拉伸变形，从这些角度考虑，应该采用安全性更高的二次条带法全柱开采技术。因此，在该村庄的试验地区煤炭一次不充分强度开采一年半以后，进行了二次煤柱开采，达到了两次条带全柱开采的技术要求。

地表的移动观测。相关工作人员在使用二次条带法全柱开采技术试验区设置了地表移动观测站，分别对一次条带开采和二次煤柱开采的情况进行观测，一次条带开采观测站经过观测，发现了地表最大的下沉深度为300mm，此时采用的是强度不充分的一次条带开采方法，地表的水平变形为0.6mm/m，不算很大，普通的地表建筑物能够承受住这样的变形，并且村庄里面并没有发生过由于开采而引发的安全事故，二次煤矿开采后，相关工作人员又在试验开采区进行了观测，发现，二次开采后，地表的最大下沉深度是500mm，地表的水平变形是0.6mm/m。但是二次煤柱开采时引发的最大下沉深度和一次条带开采时并不是处于同一个位置，而是错开的，此时整体的地表最大下沉值为600mm，总体的地表水平变形为0.53mm/m，这些都有利于对建筑物的保护。

3 结语

在进行采煤的过程中，必须要考虑采煤过程中建筑物安全性和稳定性的问题，本文通过对各种不良状况发生后对建筑物的影响，突出了在采煤地区使用二次条带法全柱开采技术的必要性，随后对二次条带法全柱开采技术进行了简要的介绍，最后，通过列举实例，从事实上证明了二次条带法全柱开采技术比一次条带开采技术具有更大的优势，更能保护建筑物的稳定性，希望本文能够对相关的工程技术人员产生一定的指导意义。

参考文献

[1] 胡炳南，林国尧，赵有星.两次条带法全柱开采技术研究及其工程应用[J].煤矿开采，2013，1（11）.

[2] 刘文峰.特殊采煤技术发展概况[J].矿山压力与顶板管理，2011，40（5）.

[3] 魏丹利.煤矿条带开采技术的应用研究[J].科技致富向导，2011，3（4）.

作者简介：张世宏，男，陕西省清水川能源股份有限公司冯家塔矿业分公司副总工程师，研究方向：采矿工程。