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

1 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。

2 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。

3 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。

4 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。

5 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，2011（10）

[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，2011（11）