摘要：唐阳煤矿西辛庄村着落在井田中部，影响着井下开拓部署，为保证地面建筑物安全，最大限度地采出地下压煤，即针对该区地质采矿条件，进行巨厚冲积层条件下村庄下采煤的地表沉陷控制条带开采方案研究。
关键词：采煤；开采方案；压煤；村庄；搬迁
一、辛庄村庄下压煤的基本特点
1、村庄房屋结构类型较多，早期建筑的房屋结构简陋、质量较差，许多房屋上已存在陈旧性裂缝；近年来新建的房屋质量相对较好，但每户房屋大多是多橦连在一起，形成了一个整体面积较大的四合院，各房屋之间未留设沉降缝、甚至有共用墙，造成房屋的整体抗变形性能较低。村庄建筑结构质量的参差不齐，使采动保护技术难度很大。
2、地面与井下开采条件复杂。本区为潜水位相对较高的平原矿区、巨厚冲积层覆盖地表，对地面沉陷控制提出了较高的要求；井下试采区位于XZ-4断层、辛庄断层及SF15断层中间，预计还可能存在一些小型的伴生断层，采区北部有火成岩侵入，煤层厚度达5.0m；使得地表沉陷和变形控制难度较大。
3、农房都是私有住宅。煤矿与房柱之间的关系是公与私的关系，涉及农民切身利益，矛盾突出，使煤矿的赔偿、协调工作难度很大和经费支出偏高。村庄下采煤不仅可能破坏农房，而且是局部土地塌陷甚至出现雨季排水不畅，迁村时又需占用新的耕地。这样一方面设计土地资源保护，另一方面农民要求解决农转非和再就业，甚至还要解决异地居住的交通、供水、供电等问题，使得搬迁村庄采煤难度极大、甚至不可能。
因此，进行本区村庄群下压煤开采时必须解决采煤技术、塌陷变形控制、维修赔偿等一系列技术、经济问题和社会问题。
二、本区村庄下采煤的基本途径和对策
根据兖州和济宁矿区的地质采矿条件和国内外建筑物下采煤成功经验，解决本地区村庄下采煤的技术途径主要可概括为如下三种途径。
1、采取合适的采矿方法控制地表沉陷程度，采后进行适当维修和补偿。一般来讲，当地表水平变形值小于左右2mm/m时，塌陷变形区内80~95%的平房仅产生轻微I级破坏，房屋受采动破坏的概率较小，没有必要预先全面加固保护，而采用采后适当维修和给予少量补偿的方法更经济实用。这种技术途径容易操作，难度相对不大，经济效益好，应争取搞好矿村关系，广泛推广应用。关键要求：
（1）控制地表沉陷后水平变形值<2mm/m；
（2）制定好与损坏等级相对应的赔偿标准，以利于操作执行。此外，还应对地表沉降量进行控制，以防出现地面排水不畅或局部积水。在条件具备时应优先采用该方法。
控制地表变形的方法主要包括多工作面协调开采、限厚开采、条带开采、极小工作面开采、房柱式开采、充填开采、覆岩离层带注浆、采空冒落区充填等。其中，目前应用最普遍和最成功的是薄及中厚煤层协调开采技术和条带开采技术。
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2、筑物加固与重建抗变形住宅
在地表沉陷时的水平变形值为2~6mm/m时，对结构较好的砖混（或砖石）农房宜采用采前加固改造，提高其抗采动变形能力，通常采用的加固措施有增设钢筋砼圈梁、构造柱、修补和加固已经损害和破裂的门窗洞、过梁等；在多栋房屋相连成一长条或房屋长度很大时，应在两栋房之间或每隔20m左右增设变形缝；地表水平压缩变形值较大时，开挖变形补偿沟。在这种条件下，也可以不进行预先加固，开采过程中加强巡视观测保证安全，在采后视破坏情况进行维修和给予经济补偿。
在控制地表水平变形值不超过时，可采取拆除旧房、就地重建新型抗变形房屋的措施。新建筑物应平、立面规整，增设水平滑动层、钢筋砼圈梁和构造柱、局部加强筋和窗下钢筋砼腰带等。
3、搬迁重建
在开采后地表变形大于6mm/m，采取地下开采和地面加固措施无法实施时，可采取搬迁异地重建、彻底解放压煤的办法。但在许多矿区，不受开采影响或将来也不受开采影响的土地很少，加上群众传统观念的影响，村庄新址难以选定。尤其是近年来土地资源日益紧张、建筑材料价格飞涨，造成建筑物搬迁费用大幅度增加，矿方难以接受。
将地表沉陷已经稳定或基本稳定的地区，用于迁村建房新址是节约土地的有效途径。首先应根据地下开采时间、开采方法、开采深度、煤层采厚、覆岩岩性、地面建筑荷载等进行地表残余变形预测和地基稳定性评价，在沉陷积水区应回填垫高，强夯密实地基，建筑物可采用适当的抗采动变形措施。
根据唐阳煤矿开采现状和辛庄村庄附近的地质采矿条件情况，解决村庄下压煤问题应首选上述第一种途径。即采取井下开采技术措施，控制地表沉陷和变形不超过建筑物破坏的临界变形值，保证大部分建筑物安全，采后适当进行维修和经济补偿。
针对本区表土层厚、基岩薄、煤层厚度大等不利因素，考虑到充填开采、房柱式开采、离层带注浆减沉、限厚开采、协调开采等各方法的适用条件、设备要求和技术经济条件等因素，综合分析确定采用目前应用较多和较成熟的条带开采方法，来实现本区控制地表沉陷和地表变形量、解决村庄下压煤开采问题。
三、村庄条带开采初步方案提出
在本区内，第四纪厚度为257m，基岩厚度为183m~363m，覆岩结构类型属中硬~软弱型，为较好地控制覆岩破坏和地表沉陷，条带工作面宽度不宜过大，应采用少采宽小留宽的条带布置形式，条带尺寸在满足有效控制覆岩的前提下尽量加大，由于倾角较大，并沿倾向布置条带开采方式。经类比临近矿井岱庄煤矿，葛亭煤矿及运河煤矿村下条带开采经验，并结合本区地质采矿条件，初步提出采用“采宽45m留宽60m采厚5m，回收率42%”的条带开采方案。保证地面建筑物安全，采后不需进行维修和经济补偿。采煤方法为“轻型支架放顶煤开采工艺”。
按“采宽45m留宽60m采厚5m，回收率42%”的条带开采方案开采，经初步估算可采出83万吨煤，按一吨煤售价450元计算，可实现产值3.7亿元，按一吨煤可获利250元计算，可实现利润为2亿元。
以上为辛庄村下压煤初步方案，具体方案还需进一步计算后再提出。
论文作者:殷善栋
论文发表刊物:《知识-力量》2019年9月30期
论文发表时间:2019/6/10
标签：地表论文; 条带论文; 村庄论文; 煤矿论文; 建筑物论文; 房屋论文; 条件论文; 《知识-力量》2019年9月30期论文;