一種土石壩下長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭開采方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種土石壩下長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]“三下”采煤，目前開展的水體下采煤有大海下、河流下、湖泊下、水庫下以及含水層下，水庫壩體下采煤即屬于“三下”采煤的研宄領(lǐng)域。國外的水體下采煤已經(jīng)有100年歷史，日本、英國、澳大利亞、德國、加拿大、智利、美國和前蘇聯(lián)等國家在大海、河流、湖泊及含水層下采煤方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
[0003]我國從20世紀(jì)50年代開始水體下采煤的研宄和實(shí)踐，至今也已經(jīng)取得了眾多的成功經(jīng)驗(yàn)和研宄成果，成功的進(jìn)行了海洋、河流、湖泊、水庫、松散含水層、基巖含水層、巖溶等各種水體下的采煤，形成了一套符合我國煤礦實(shí)際情況的理論和安全開采的技術(shù)與措施。
[0004]建(構(gòu))筑物下采煤有多種開采方法，常用的有協(xié)調(diào)開采、條帶開采、極不充分開采和充填開采等。
[0005]協(xié)調(diào)開采方法的原理是:在多個(gè)煤層或厚煤層分層開采時(shí)，合理設(shè)計(jì)工作面之間的最佳距離、相互位置及開采順序，使開采一個(gè)煤層(工作面)所產(chǎn)生的地表移動和變形與開采的另一個(gè)煤層(工作面)所產(chǎn)生的地表移動和變形符號相反，相互抵消或部分抵消地表移動和變形，以減少采動引起的地表動態(tài)變形或靜態(tài)變形。實(shí)踐表明:該方法是減少地表變形的一種有效措施，但不能減少地表下沉。
[0006]條帶開采是將待開采的煤層區(qū)域劃分為比較正規(guī)的條帶形狀，采一條、留一條，使留下的條帶煤柱能夠支撐上覆巖層的載荷，地表只發(fā)生輕微的、均勻的移動和變形，達(dá)到既能回收一部分煤炭資源，又能控制地表沉陷的目的。
[0007]我國自1967年首次采用條帶開采方法開采“三下”壓煤以來，先后在全國10多個(gè)省、100多個(gè)條帶工作面進(jìn)行了條帶開采，取得了豐富的研宄成果和實(shí)測資料:在不改變采煤工藝的前提下，條帶開采能有效地控制上覆巖層和地表沉陷，保護(hù)地面建(構(gòu))筑物和生態(tài)環(huán)境，是目前我國村莊下和不宜搬迀建(構(gòu))筑物下壓煤開采的有效技術(shù)途徑。
[0008]目前，國內(nèi)外采用協(xié)調(diào)開采和條帶開采進(jìn)行建(構(gòu))筑物下采煤研宄的較多，但在土石壩下采用將協(xié)調(diào)開采和條帶開采相結(jié)合的長壁條帶式協(xié)調(diào)開采技術(shù)，使壩體承受較小的拉伸變形，避免出現(xiàn)裂縫，保證壩體的安全使用，在國內(nèi)、外尚未出現(xiàn)類似的文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種可減小土石壩體承受的拉伸變形、避免出現(xiàn)裂縫、確保土石壩體的安全使用和采煤的安全正常進(jìn)行的土石壩下長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案為:一種土石壩下長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法，包括如下步驟:
(I)根據(jù)采區(qū)地質(zhì)采礦條件和土石壩的位置，采用走向長壁采煤法確定土石壩下各開采工作面的位置；(2)根據(jù)工作面經(jīng)開采引起的地表移動變形分布規(guī)律，提出對土石壩下壓煤采取長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法；同時(shí)，根據(jù)條帶開采設(shè)計(jì)方法確定各開采工作面的開采寬度不大于采深的1/6，以保證在開采過程中和開采后土石壩不出現(xiàn)波浪式下沉，且土石壩的拉伸變形值在2mm/m以下；(3)根據(jù)各工作面開采后的地表移動變形值的概率積分法預(yù)計(jì)結(jié)果，優(yōu)化長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法，以減小土石壩承受的拉伸變形，長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法為:首先，采用協(xié)調(diào)跳采法先開采距離土石壩較遠(yuǎn)、采深較大的開采工作面；然后，開采距離土石壩較近、采深較小的開采工作面。
[0011]所述各開采工作面的開采寬度為采深的0.12-0.15。
[0012]所述步驟(I)中，土石壩下各開采工作面位置的確定方式為:將土石壩下劃分為五個(gè)開采工作面，五個(gè)開采工作面自下而上依次命名為第一工作面、第二工作面、第三工作面、第四工作面和第五工作面。
[0013]所述第一工作面采深最大、距離土石壩最遠(yuǎn)，且第一工作面的采動系數(shù)為0.15。
[0014]所述長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法的開采順序?yàn)榈谝还ぷ髅嬉坏谌ぷ髅嬉坏谖骞ぷ髅嬉坏诙ぷ髅嬉坏谒墓ぷ髅妗?br>[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明為土石壩下長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法，結(jié)合采區(qū)的地質(zhì)采礦條件和土石壩體的位置，采取長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法開采土石壩下壓煤，其通過合理確定開采工作面位置、開采寬度和開采順序，使土石壩體承受較小的拉伸變形，以避免出現(xiàn)裂縫，確保土石壩體的安全使用和采煤的安全正常進(jìn)行，即:在確保土石壩體安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)土石壩體下的安全采煤，最大限度地解放“三下”壓煤，提高煤炭資源采出率，延長礦井服務(wù)年限，而且可豐富積累土石壩體下采煤經(jīng)驗(yàn)，為類似條件下采煤提供參考，可取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0016]2、由于土石壩長度較大，土石壩長軸方向與等高線斜交，按照平行土石壩長軸方向布置開采工作面，則會使開采工作面布置個(gè)數(shù)較多，尺寸較小，采掘接替緊張，浪費(fèi)煤炭資源；因此，根據(jù)采區(qū)地質(zhì)采礦條件和土石壩的位置，綜合考慮開采效率和現(xiàn)有開采工藝，確定采用走向長壁采煤法確定土石壩下各開采工作面的位置，具體確定方式為:將土石壩下劃分為五個(gè)開采工作面，五個(gè)開采工作面自下而上依次命名為第一工作面、第二工作面、第三工作面、第四工作面和第五工作面，使開采工作面的推進(jìn)方向與土石壩長軸方向基本一致，土石壩在工作面的推進(jìn)過程中受到開采工作面的動態(tài)變形影響，工作面開采對土石壩的影響較小。
[0017]3、根據(jù)工作面開采的地表移動變形分布規(guī)律，提出土石壩下長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法；同時(shí)，根據(jù)條帶開采設(shè)計(jì)方法確定各開采工作面的開采寬度不大于采深的1/6，開采工作面的采深從遠(yuǎn)離土石壩到靠近土石壩越來越小，因此遠(yuǎn)離土石壩處的工作面開采寬度適當(dāng)增加，靠近土石壩處的工作面開采寬度適當(dāng)減小，使各開采工作面開采后均為極不充分采動，各開采工作面開采后土石壩受到的地表移動和變形值較小，以保證在開采過程中和開采后土石壩不出現(xiàn)波浪式下沉，且土石壩的拉伸變形值在2mm/m以下，有利于土石壩的安全；另一方面，開采工作面的開采寬度較小，開采對工作面的上覆巖層的影響越小，導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度越低，有利于水庫水體下采煤的安全。
[0018]4、根據(jù)各工作面開采后的地表移動和變形值的概率積分法預(yù)計(jì)結(jié)果，優(yōu)化長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法，以減小土石壩承受的拉伸變形，長壁條帶式協(xié)調(diào)跳采保護(hù)方法為:首先，采用協(xié)調(diào)跳采法先開采距離土石壩較遠(yuǎn)、采深較大的開采工作面；然后，開采距離土石壩較近、采深較小的開采工作面，具體是按照第一工作面一第三工作面一第五工作面一第二工作面一第四工作面的順序依次開采，即:1)、開采采深最大、距離土石壩最遠(yuǎn)的第一工作面，其采動系數(shù)為0.15，為極不充分采動，土石壩受到極小的拉伸變形，第一工作面的開采對土石壩幾乎不產(chǎn)生影響；2)、為減輕開采對土石壩的影響，第一工作面開采后，采取協(xié)調(diào)跳采，跳過第二工作面，開采第三工作面，使地表移動和變形值大幅度減小，土石壩的拉伸變形增加不大；3)、開采過第三工作面后，繼續(xù)采取協(xié)調(diào)跳采，跳過第四工作面，開采第五工作面，開采后土石壩受到的拉伸變形會被抵消一部分，開采后對土石壩的影響有所減??；4)、開采距離土石壩較遠(yuǎn)的第二工作面，相鄰的第一工作面和第三工作面的回采已經(jīng)結(jié)束，地表移動已經(jīng)基本結(jié)束，因此，第二工作面開采后對土石壩的影響很??；5)、最后，開采第四工作面，相鄰的第三工作面和第五工作面開采所引起的地表移動已經(jīng)基本穩(wěn)定，且第四工作面寬度較小，土石壩受到的拉伸變形有輕微的增加，對壩體影響較