概述“
三下一上”採煤技術最先在歐洲主要產煤國家得到發展。德國、波蘭、前蘇聯和英國等國採用全部充填、部分開採、協調開採及建築物加固等方法和措施,成功地在建築物下和鐵路下進行採煤,並建立了一系列的岩層與地表移動理論。
我國的“三下一上”採煤技術的研究與套用開始於50年代,到80年代已經取得了很大的成就。我國有百餘個煤礦、兩千多個採煤工作面開採了“三下”壓煤。經過40餘年的研究與實踐,積累了經驗,總結出了規律,編制了規程,在岩層與地表移動理論及與“三下”
採煤有關的技術領域,都接近或達到了國際先進水平。近年來對於承壓水體上採煤技術的研究也有很大突破。
我國調查
建築物下、鐵路下、水體下、承壓水體上開採,簡稱“三下一上”開採。
據不完全統計,我國國有骨幹大中型礦井“三下”壓煤量達到140億t以上,其中建築物下壓煤占整個“三下”壓煤量的60%以上,水體下(包括承壓水上)壓煤占28%左右,鐵路下壓煤占12%左右,然而,我國僅從“三下”采出的煤炭約有10億t,只占整個“三個”壓煤量的7%左右。
從調查的結果得出,幾乎所有的井下開採的煤炭大中型企業,都面臨著大量的“三下”壓煤問題,這些“三下”壓煤量占礦井儲量的10%~15%,個別的甚至更多。因此,如何逐步開採“三下”壓煤,或如何規劃礦井的採掘接替順序,把對地表的影響控制在最低限度;或者如何搭配開採“三下”壓煤,有計畫地控制逐年的采動損害賠償;或者以經濟效益為第一要素採用一些特殊的開採方法,在不影響地表建(構)築物的前提下部分開採出一些“三下”壓煤量。這些都是煤炭企業已經面臨而必須研究解決的問題。
分類
(一)建築物下採煤
建築物下開採是指那些不適合搬遷的城鎮、工廠、居民區、村莊等所壓礦層的開採,其中包括井簡礦柱的回收。做到即采出資源,又要保護地面建築物。採取的措施主要是在井下開採時採取一些不同於普通的開採方法,以減少地面移動與變形,另外對地面的建築物或構築物採取加固與維修的方法,使其所受的采動影響和破壞程度在其本身允許的範圍之內。這在國內外都取得了諸多成功的經驗。
(二)鐵路下採煤
鐵路下開採系指鐵路幹線與支線下所壓煤層的開採,礦區專用線下開採已不存在問題,故不包括在內。過去對鐵路的保護也是採用留設礦柱的方法,對鐵路礦柱的開採已取得了足夠的經驗。我國礦區專用線下開採,在技術上已完全過關,所以鐵路下開採不包括專用線下開採;支線下開採效果良好,任樓礦在主供暖管道和運輸公路下開採都取得成功。
(三)水體下採煤
水體下開採包括地面水體下和地下水體下的開採。地面水體包括江河湖海、水庫池塘、沼澤洪區、灌區水田、山溝小溪以及地表沉降區積水等。地下水體包括表土層的砂層水、頂板灰岩中的岩溶水、砂岩含水層及老窯水等。
水體下開採的實質是如何確定防水和防砂礦柱的高度,此上限到地面的垂高,就是
安全開採深度。水體下開採主要是防止覆水和泥沙潰入井下,有時還要保護地面水體,如水庫、堤壩等。水體下開採通常用疏乾、排放、隔離等措施,使資源儘量采出,還要減少排水費用。
(四)承壓水體上採煤
承壓水體上開採指可採礦層以下的承壓水體上的礦層開採,即受基岩水威脅礦層的安全開採。
底板突水是承壓水體上煤層開採的主要威脅。如何解決底板突水與並下開採的安全問題是承壓水體上開採的主要任務。我國在井陘、峰峰、王鳳等局礦成功地進行了承壓水體上的開採;匈牙利受底板承壓水的威脅也很嚴重,因此積累的經驗較多。
特點
(一)具有特殊的技術要求
“三下一上”開採既要采出資源,又要保護地面建築物和構築物(如水壩、鐵路等),同時還要防止上覆水體和下伏水體潰入,保證生產安全,因而在技術上有特殊的要求。
(二)綜合性邊緣學科
礦床“三下一上”開採是一門綜合性的邊緣學科,發展很快,它綜合了水文地質、構造地質、礦山測量、礦山壓力、岩體力學、土木建築、開採方法以及岩體探測技術等學科的內容,形成自身的一套理論體系。