延深區(qū)建筑物下壓煤開采方案設(shè)計

延深區(qū)建筑物下壓煤開采方案設(shè)計山東新河礦業(yè)有限公司延深區(qū)建筑物下壓煤開采方案設(shè)計中國礦業(yè)大學(xué)山東新河礦業(yè)有限公司二〇一五年一月二十日目錄前言 .7普通民居，磚混結(jié)構(gòu)；內(nèi)有學(xué)校、村委會、辦公樓其中：二層建筑面積4857普通民居，磚混結(jié)構(gòu)三層建筑面積469普通民居和公司辦公樓永南村36985102247.9普通民居，磚混結(jié)構(gòu)其中：二層建筑面積1629普通民居，磚混結(jié)構(gòu)永西村4463398700.7普通民居，磚混結(jié)構(gòu)其中：二層建筑面積2220普通民居，磚混結(jié)構(gòu)永北村3081596886.2普通民居，磚混結(jié)構(gòu)其中：二層建筑面積1796普通民居，磚混結(jié)構(gòu)東李村1939955462.0普通民居，磚混結(jié)構(gòu)其中：二層建筑面積629普通民居，磚混結(jié)構(gòu)南劉村2788674433.5普通民居，磚混結(jié)構(gòu)其中：二層建筑面積1646普通民居，磚混結(jié)構(gòu)二、建筑物壓煤情況延深區(qū)開采3煤層，煤層厚度8.85～8.93m，平均8.89m，賦存標高-700～-1350m。區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)共有4個鉆孔穿過，全部可采，可采性指數(shù)為1，厚度變異系數(shù)8.5%。偶含一層夾矸，厚0～0.41m,夾矸巖性為泥巖，結(jié)構(gòu)簡單，屬全區(qū)可采的穩(wěn)定厚煤層。延深區(qū)地表建筑物密集、煤層埋深大，全區(qū)可采儲量基本上均屬于建筑物下壓煤。經(jīng)計算，延深區(qū)基礎(chǔ)儲量2553.3萬t，資源儲量5141.7萬t。延深區(qū)建筑物壓煤量統(tǒng)計如表3-2所示。表3-2延深區(qū)地表建筑物壓煤統(tǒng)計表村莊名稱壓煤量（萬t）永東村4173永南村永西村永北村東李村2086南劉村2845第二節(jié)建筑物下壓煤開采的必要性山東新河礦業(yè)有限公司其前身為山東省嘉祥縣新挑河煤礦，原隸屬山東省黃崗（集團）總公司。2000年11月，黃崗（集團）總公司將新挑河煤礦所有權(quán)轉(zhuǎn)讓給山東省魯寧監(jiān)獄，并更名為山東新河煤礦，由山東里能新河礦業(yè)有限公司開發(fā)建設(shè)。2008年12月10日轉(zhuǎn)讓給淄博礦業(yè)集團有限責(zé)任公司，更名為山東新河礦業(yè)有限公司。山東新河礦業(yè)有限公司礦井位于山東唐口煤業(yè)有限公司的淺部，東、南、北三面均與其相鄰。設(shè)計生產(chǎn)能力30萬t/a，設(shè)計開采3煤層。采用一對立井、多水平開拓方式；礦井通風(fēng)采用中央并列式通風(fēng)方式，副井進風(fēng)，主井回風(fēng)。井口標高均為+38.8m，井底車場標高-240m，一水平標高-400m，之間由兩條暗斜井連接。設(shè)計采用綜采放頂煤采煤工藝，全部陷落法管理頂板，后退式開采。井田范圍擴大區(qū)域，設(shè)計由礦井現(xiàn)-400m生產(chǎn)水平通過暗斜井延深至-980m水平開采。按照總的開發(fā)部署，全井田劃分為七個采區(qū)，目前主采330采區(qū)，只剩下3305、3309和3307工作面，預(yù)計開采時間為2015年4月～2015年10月?？梢姡潞用簶I(yè)330采區(qū)的開采已經(jīng)接近尾聲，在未來的幾年內(nèi)唐口煤業(yè)的主要開采區(qū)域轉(zhuǎn)到延深區(qū)530、630和730采區(qū)。因此，延深區(qū)是唐口煤業(yè)未來五年主要開采區(qū)域，是實現(xiàn)礦井生產(chǎn)目標的重要保證。由于延深區(qū)的可采儲量基本上都處于建筑物下壓煤狀態(tài)，因此必須對延深區(qū)建筑物下壓煤開采進行專題設(shè)計研究。延深區(qū)地表建筑物眾多，且本區(qū)域距離濟寧市區(qū)很近，搬遷選址困難，搬遷組織工作復(fù)雜，進行建筑物完全搬遷開采難度大、周期長、投入資金量巨大、不能保證礦井生產(chǎn)的正常接續(xù)。搬遷開采對于唐口這樣的生產(chǎn)礦井，實施難度很大。新河礦業(yè)有限公司自正式投產(chǎn)以來，各采區(qū)均屬于建筑物下開采條件，在實施建下開采工作方面具有豐富的工作經(jīng)驗，并積累了大量建筑物下采煤巖移實測資料。而且相鄰的唐口煤礦積累了豐富的建筑物下開采的經(jīng)驗和觀測數(shù)據(jù)，為本礦的建筑物下開采提供了寶貴的開采經(jīng)驗，為延深區(qū)后即工作面的開采奠定了良好的基礎(chǔ)。第三節(jié)建筑物下壓煤開采的可行性一、建筑物下壓煤開采實踐村莊下壓煤是我國眾多煤礦普遍面臨的問題，華東、華北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、人口密集，村下壓煤問題更為突出，有的礦區(qū)村下壓煤量超過可采儲量的一半以上，采區(qū)布置十分困難。目前我國村下壓煤開采的幾個主要技術(shù)途徑有：（1）維修補償，預(yù)測煤層開采后對村莊房屋大部分影響破壞等級在I級及II級左右時，在煤層開采后對村莊房屋按照一定的標準進行維修補償。如山東的新汶、淄博等礦區(qū)開展的較好，取得了很好的效果。（2）村下全柱式開采，采用長工作面、雙工作面或階梯狀工作面的全柱式聯(lián)合開采的方法，煤層整體快速的推過村莊，使地面村莊在工作面停采后位于移動盆地的中央，但此方法受地質(zhì)開采條件、村莊范圍及煤層采厚等因素的制約。（3）協(xié)調(diào)開采，包括兩個煤層或分層之間以及同一煤層內(nèi)各工作面之間的協(xié)調(diào)開采，以減少采動疊加影響。此方法主要是應(yīng)用在煤層厚度不大、開采深度較深的地質(zhì)采礦條件下。（4）間歇開采，在開采數(shù)個煤層的情況下，可在第一個煤層開采引起的地表移動基本穩(wěn)定后再開采第二個煤層，從而使采動影響疊加減少。（5）條帶法開采，目前條帶法開采在我國得到了廣泛的應(yīng)用，已在全國10多個省，100多個條帶工作面進行了開采，取得了大量的實際觀測資料。條帶開采法對于控制地表變形和保護地面建筑物效果顯著，己成為村莊下采煤的一種十分有效的措施。但對于淺部煤層開采來說，條帶開采法存在回采率低、掘進率高等缺點。（6）充填開采。主要有水力、風(fēng)力、自重和手工充填，充填材料有矸石、河沙、電廠粉煤灰等。井下充填采煤法雖然能有效地控制地表下沉，但存在充填材料成本高、影響生產(chǎn)和需要復(fù)雜的系統(tǒng)裝備等不足。特別是對于深部礦井充填成本更高。（7）覆巖離層帶注漿充填技術(shù)。是通過地面鉆孔將注漿材料注入覆巖離層內(nèi)部，阻止地下開采空間進一步向上轉(zhuǎn)移，從而達到控制地面塌陷的目的。近年來在我國已較少采用。（8）搬遷開采。搬遷開采是解決村莊和建筑物下壓煤的根本性途徑。但是，對于城市郊區(qū)村莊和建筑物密集地區(qū)來說，搬遷開采面臨巨大的困難。首先是搬遷選址困難，搬遷費費用巨大，企業(yè)無力承擔(dān)；其次是搬遷開采帶來一些社會問題，可能導(dǎo)致工農(nóng)關(guān)系緊張和社會不穩(wěn)定；三是搬遷周期長，嚴重的影響礦井生產(chǎn)接續(xù)，難以保證礦井生產(chǎn)計劃的完成。條帶采煤法是部分開采方法的一種，其主要特點是根據(jù)具體要求將待開采的煤層依次間隔劃分成采出條帶和保留條帶，利用保留條帶支撐上覆巖層，減少覆巖的移動破壞，達到控制地表沉陷、保護地面建筑的目的。根據(jù)條帶布置形式或開采方法不同，可將條帶采煤法分為走向條帶、傾斜條帶、冒落條帶、充填條帶、定采留比條帶、變采留比條帶等等不同開采方法。條帶開采是比較成熟的技術(shù)，國內(nèi)外已有許多成功的經(jīng)驗。由于該方法能夠在保護地表建筑不受采動損害的前提下采出相當(dāng)數(shù)量的煤炭資源，解放礦井呆滯煤量，對于當(dāng)前煤炭企業(yè)面臨的村莊搬遷難、費用高等實際困難，采用條帶開采是解決村莊壓煤的一種較為有效的方法。我國自1960年代后期開始，先后在撫順、阜新、蛟河、峰峰、鶴壁、平頂山、棗莊、徐州、新汶、邯鄲、霍州等礦區(qū)進行了多項條帶開采的試驗與實踐，創(chuàng)造了巨大的社會效益與經(jīng)濟效益，取得了一些有益的科研成果。條帶采煤法的設(shè)計理論和開采技術(shù)在我國已逐步成熟。新河礦業(yè)有限公司在330采區(qū)進行了村莊建筑物下開采實踐，布置了多條觀測線，取得了豐富觀測資料。再者，與本礦相鄰的唐口煤業(yè)在2006年1月正式投產(chǎn)以來，先后在130、230、330、430采區(qū)進行了村莊建筑物下開采實踐，截至2011年4月，共開采了17個條帶工作面，布置了10多條地表移動觀測線進行地表移動觀測，取得了豐富觀測資料。通過對這些觀測資料分析，取得了建筑物下開采地表移動實測參數(shù)，為后繼建筑物下壓煤開采設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。二、相鄰礦井（采區(qū)）開采及影響情況唐口煤礦的630采區(qū)與本礦的530采區(qū)相鄰，且相距不到100米，且其6305工作面計劃開始回采，6305工作面長190米，推進長度約1600米，采厚約9米，采用垮落法開采。依據(jù)唐口煤礦所提供的資料，根據(jù)概率積分法計算，6305工作開采后，地表下沉等值線、地表水平變形等值線、地表傾斜變形等值線分別如圖4-91～4-97所示。影響區(qū)域內(nèi)的地表最大下沉達到1500mm，最大水平壓縮變形達到5mm/m，最大水平拉伸變形達到5mm/m，最大傾斜變形達到6.5mm/m。由以上計算可以看出，6305采后延深區(qū)地表多數(shù)建筑物的破壞等級達到I級以上，建筑物破壞嚴重。三、建筑物下壓煤開采的技術(shù)條件分析延深區(qū)煤層厚度較大，最大厚度達約10m，采用綜放技術(shù)開采對地表產(chǎn)生的采動影響較大，是影響建筑物下壓煤開采的不利條件。地表建筑物眾多，但一般為磚混結(jié)構(gòu)，多為1層，少量2層，極個別3層，建筑物底部尺寸小于20m。但是，設(shè)計區(qū)域煤層埋藏深度大，最小采深940m，最大采深達1200m，平均采深為1000m。根據(jù)設(shè)計唐口采區(qū)已經(jīng)試采的工作面開采后地表移動觀測結(jié)果，當(dāng)開采寬度達到100～120m時，地表沉降量較小，地表村莊建筑物保護良好，僅是有特殊結(jié)構(gòu)的商業(yè)房和多層學(xué)校建筑物的采動損壞等級超過I通過對本礦及唐口的地表觀測資料分析后得到了符合本區(qū)地質(zhì)條件的地表移動計算參數(shù)，有利于根據(jù)地表建筑物的世紀抗變形能力和煤層實際厚度調(diào)整未采區(qū)的開采參數(shù)。因此，對延深區(qū)進行建筑物下壓煤開采是完全可行的。第四章筑物下壓煤開采方案的比選第一節(jié)建筑物下壓煤可能的開采方案一、延深區(qū)建筑物下壓煤開采方案選擇根據(jù)礦井延深區(qū)的地質(zhì)開采條件及相鄰唐口煤礦工作面的開采實踐經(jīng)驗，新河煤礦延深區(qū)壓煤開采的可能開采方案有以下三套：（1）搬遷開采。對壓覆煤層的地表建筑物進行搬遷，實現(xiàn)對壓煤的全部開采。但是搬遷開采周期長，費用高，需要協(xié)調(diào)的社會關(guān)系復(fù)雜，要充分考慮煤層的開采效益與村莊搬遷費用經(jīng)濟對比的合理性，同時要合理進行村莊搬遷選址規(guī)劃等，避免重復(fù)壓煤。（2）充填開采。主要是在開采過程中利用充填材料及時回填開采空間，減少上覆巖層的破壞范圍，達到控制地表沉陷的目的。但是充填開采存在充填材料成本高、影響生產(chǎn)和需要復(fù)雜的系統(tǒng)裝備等不足。（3）帶條帶開采。對村莊和建筑物下的壓煤開采可以采取條帶法開采等技術(shù)方案，其目標是把村莊和其它重要建筑物的損壞等級控制在I級以內(nèi)，在采后進行適當(dāng)維修和給予一定補償，實現(xiàn)煤層的安全、合理地采出。但不足之處是條帶法開采資源回收率較低。條帶為了提高資源回收率，為村莊搬遷贏得時間，可以采取建筑物壓煤搬遷與村莊搬遷相結(jié)合的方案：一方面首先以不破壞村莊建筑物為條件，進行延深區(qū)首采面的設(shè)計與準備；同時抓緊地表村莊的搬遷工作。以保護式的首采面開采為村莊搬遷爭取時間。首采面之后，若村莊已經(jīng)全部搬遷，則就可以對壓煤進行全部開采；否則，若村莊搬遷未能按計劃完成，則對壓煤開采進行重新設(shè)計。對于延深區(qū)建筑物下壓煤開采來說，其煤層開采深度大，平均達到1000m，不利于充填材料的輸送。由于礦井是延深開采，且計劃使生產(chǎn)能力達到120萬t/a，礦井的運輸系統(tǒng)將滿負荷作業(yè)，要實現(xiàn)礦井充填開采必須新建礦井運輸系統(tǒng)，如新建充填井筒和充填巷道等，必將對礦井原有生產(chǎn)系統(tǒng)造成巨大的影響，且輸送系統(tǒng)建設(shè)周期長，不可能短期投入使用。另外，充填開采的充填材料也要受到影響。因此，充填開采對于新河煤礦延深區(qū)的開采是不合適的，下面進行方案比較時不將充填開采的開采方式。綜合考慮新河煤礦延深區(qū)的地質(zhì)條件、現(xiàn)有開采技術(shù)條件以及地表建筑物條件等實際情況，本報告主要針對搬遷開采、條帶開采及壓煤安全開采條帶開采與搬遷開采相結(jié)合的方案進行技術(shù)經(jīng)濟對比。條帶開采二、延深區(qū)建筑物下壓煤開采方案設(shè)計1、第一套方案，村莊搬遷全部開采的工作面參數(shù)設(shè)計考慮相鄰唐口煤礦開采對延深區(qū)地表的影響，地表變形已經(jīng)超過了二級；結(jié)合集團公司對延深區(qū)地質(zhì)報告的批復(fù)，可以采用全部搬遷的方案，即對延深區(qū)地表村莊全部搬遷后開采煤炭資源。在這種情況下，5采區(qū)、6采區(qū)和7采區(qū)的資源價格全部開采。5采區(qū)布設(shè)3個工作面，分別為5301、5302、5303工作面。工作面參數(shù)見表4-1所示，工作面布置如圖4-1所示。圖4-1采區(qū)工作面布置圖表4-1采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301110115312.68159.1053021107117.8298.1153031105686.2578.386采區(qū)布設(shè)5個工作面，6301、6302、6303、6304工作面長度均為110m，6305工作面長度為100m。工作面參數(shù)如表4-2，工作面布置如圖4-2。圖4-2采區(qū)工作面布置圖表4-2采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）63011105826.5381.1063021107888.84109.81630311097410.93135.736304110108412.16151.066305100119012.14150.757采區(qū)布設(shè)7個工作面，其中7301工作面長度為140m，7302工作面長度均為120m，7303、7304、7305、7306工作面長度均為140m，7307工作面長度為110m。工作面參數(shù)如表4-3，工作面布置如圖4-3。表4-3采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）730114065110.21126.7873021204175.6069.61730314078212.26152.297304140113817.84221.62730514089614.05174.49730614070010.98136.3273071107609.36116.29圖4-3采區(qū)工作面布置圖2、第二套方案：條帶開采的工作面參數(shù)設(shè)計為保護地表村莊及建筑物，可以采取在建筑物下條帶開采的方案。（1）方案2-1在延深區(qū)布置3個采區(qū)。其中5采區(qū)布設(shè)2個工作面，分別為5301、5302工作面。工作面參數(shù)見表4-4所示，工作面布置如圖4-4所示。表4-4采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301120115413.85173.71煤柱1605302805684.5457.00圖4-4采區(qū)工作面布置圖6采區(qū)布設(shè)3個工作面，6301、6302、6303工作面長度均為100m。工作面參數(shù)如表4-5，工作面布置如圖4-5。表4-5采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）63011005825.8273.73煤柱15063021009739.73123.26煤柱1506303100108510.85137.45圖4-5采區(qū)工作面布置圖7采區(qū)布設(shè)7個工作面，其中7301工作面長度為110m，7302、7303、7304、7305、7306、工作面長度均為85m，7307工作面長度為110m。其中工作面7302、7303、7304、7305、7306采用條帶開采。工作面參數(shù)如表4-6，工作面布置如圖4-6。表4-6采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）73011106518.0299.617302854173.9649.31煤柱127.57303858888.46105.00730485113810.83134.56煤柱1027305859058.59107.01煤柱1537306855945.6670.2373071107609.36116.29圖4-6采區(qū)工作面布置圖（2）方案2-2在延深區(qū)布置3個采區(qū)。其中5采區(qū)布設(shè)2個工作面，分別為5301、5302工作面。工作面參數(shù)見表4-7所示，工作面布置如圖4-7所示。表4-7采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301100115411.54144.76煤柱15053021005815.8172.88圖4-7采區(qū)工作面布置圖6采區(qū)布設(shè)3個工作面，其中6301、6302、6303工作面長度均為100m。工作面參數(shù)如表4-8，工作面布置如圖4-8。表4-8采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）63011005825.8273.73煤柱15063021009739.73123.26煤柱1506303100108510.85137.45圖4-8采區(qū)工作面布置圖7采區(qū)布設(shè)7個工作面，其中7301工作面長度為110m，7302、7303、7304、7305、7306、工作面長度均為85m，7307工作面長度為110m。其中工作面7302、7303、7304、7305、7306采用條帶開采。工作面參數(shù)如表4-9，工作面布置如圖4-9。表4-9采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）73011106518.0299.617302854173.9649.31煤柱127.57303858888.46105.00730485113810.83134.56煤柱1027305859058.59107.01煤柱1537306855945.6670.2373071107609.36116.29圖4-9采區(qū)工作面布置圖（3）方案2-3在延深區(qū)布置3個采區(qū)。其中5采區(qū)分為2個工作面，分別為5301、5302工作面。工作面參數(shù)見表4-10所示，工作面布置如圖4-10所示。表4-10采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301100115411.54144.76煤柱15053021005815.8172.88圖4-10采區(qū)工作面布置圖6采區(qū)布設(shè)3個工作面，其中6301、6302、6303工作面長度均為90m。工作面參數(shù)如表4-11，工作面布置如圖4-11。表4-11采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）6301905825.2466.36煤柱1356302909518.56108.43煤柱135630390115910.43132.14圖4-11采區(qū)工作面布置圖7采區(qū)布設(shè)7個工作面，其中7301工作面長度為110m，7302、7303、7304、7305、7306、工作面長度均為85m，7307工作面長度為111m。其中工作面7302、7303、7304、7305、7306采用條帶開采。工作面參數(shù)如表4-12，工作面布置如圖4-12。表4-12采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）730111064010.28127.687302854173.9649.31煤柱127.57303858888.46105.00730485113810.83134.56煤柱1027305859058.59107.01煤柱1537306855945.6670.2373071117609.45117.35圖4-12采區(qū)工作面布置圖（4）方案2-4在延深區(qū)布置3個采區(qū)，其中5采區(qū)分為2個工作面，分別為5301、5302工作面。工作面參數(shù)見表4-13所示，工作面布置如圖4-13所示。表4-13采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）530190115410.49130.28煤柱1705302905685.1664.13圖4-13采區(qū)工作面布置圖6采區(qū)布設(shè)3個工作面，其中6301、6302、6303工作面長度均為80m。工作面參數(shù)如表4-14，工作面布置如圖4-14。表4-14采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）6301909118.36103.87煤柱11363029010239.39116.64煤柱7963039010859.96123.71圖4-14采區(qū)工作面布置圖7采區(qū)布設(shè)7個工作面，其中7301工作面長度為70m，7302工作面長度為65m，7303、7304、7305、7306、工作面長度均為85m，7307工作面長度為110m。其中工作面7302、7303、7304、7305、7306采用條帶開采。工作面參數(shù)如表4-15，工作面布置如圖4-15。表4-15采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）7301706515.1063.397302653982.9035.99煤柱127.57303858888.46105.00730485113810.83134.56煤柱1027305859058.59107.01煤柱1537306855945.6670.2373071107609.36116.29圖4-15采區(qū)工作面布置圖（5）方案2-5在延深區(qū)布置3個采區(qū)。其中5采區(qū)分為2個工作面，分別為5301、5302工作面。工作面參數(shù)見表4-16所示，工作面布置如圖4-16所示。表4-16采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）53018011549.32115.81煤柱1905302805684.5957.00圖4-16采區(qū)工作面布置圖6采區(qū)布設(shè)3個工作面6301、6302、6303工作面長度均為80m。工作面參數(shù)如表4-17，工作面布置如圖4-17。表4-177采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）6301809117.4392.33煤柱12363028010238.35103.68煤柱8963038010858.85109.96圖4-17采區(qū)工作面布置圖7采區(qū)布設(shè)7個工作面，其中7301工作面長度為70m，7302工作面長度為65m，7303、7304、7305、7306、工作面長度均為85m，7307工作面長度為110m。其中工作面7302、7303、7304、7305、7306采用條帶開采。工作面參數(shù)如表4-18，工作面布置如圖4-18。表4-18采區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）7301706515.1063.397302653982.9035.99煤柱127.57303858888.46105.00730485113810.83134.56煤柱1027305859058.59107.01煤柱1537306855945.6670.2373071107609.36116.29圖4-18采區(qū)工作面布置圖3、第三套方案：建筑物保護與搬遷相結(jié)合的工作面參數(shù)設(shè)計采取建筑物壓煤條帶式開采方案，雖然保護了地表村莊和建筑物，但大量的煤炭資源被壓覆井下，造成資源的浪費，且影響礦井的服務(wù)年限。而采取村莊搬遷開采全部煤炭，需要花費大量的人力、物力來搬遷村莊，且需要較長的搬遷時間，但可以建有限的資源開采出來。根據(jù)新河煤礦延深區(qū)的采掘?qū)嶋H，可以采取構(gòu)建筑物保護式開采與搬遷相結(jié)合的模式。即首先在確保地表村莊和建筑物破壞程度控制在Ⅰ級范圍內(nèi)的前提下布置首采工作面，同時積極推動地表村莊搬遷。若村莊搬遷能順利按計劃開展，這對村莊壓煤進行全部正規(guī)開采；否則，若村莊搬遷無法按計劃實施，再對村莊壓煤開采進行優(yōu)化開采。（1）方案3-1在延深區(qū)內(nèi)針對530采區(qū)、630采區(qū)和730采區(qū)的首采面進行設(shè)計。5301工作面布置為120米，6301工作面布置為100米，7301工作面布置為120米。延深工作面參數(shù)如表4-19，工作面布置如圖4-19.表4-19延深區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301120115313.97173.5663011006056.1776.6473011206669.03112.16圖4-19延深區(qū)工作面布置圖（2）方案3-2在延深區(qū)內(nèi)針對530采區(qū)、630采區(qū)和730采區(qū)的首采面進行設(shè)計。5301工作面布置為100米，6301工作面布置為100米，7301工作面布置為120米。延深區(qū)工作面參數(shù)如表4-20，工作面布置如圖4-20表4-20延深區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301100115311.65144.6363011006056.1776.6473011206669.03112.16圖4-20延深區(qū)工作面布置圖（3）方案3-3在延深區(qū)內(nèi)針對530采區(qū)、630采區(qū)和730采區(qū)的首采面進行設(shè)計。5301工作面布置為100米，6301工作面布置為90米，7301工作面布置為120米。延深區(qū)工作面參數(shù)如表4-21，工作面布置如圖4-21表4-21延深區(qū)工作面參數(shù)表工作面工作面長度（m）推進長度（m）面積（104m2）可采儲量（萬t）5301100115311.65144.636301906055.5568.9873011206669.03112.16圖4-21延深區(qū)工作面布置圖第二節(jié)地表移動變形預(yù)計一、延深區(qū)地表變形預(yù)計方法選擇1985年8月，我國頒發(fā)了《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》。該規(guī)程于2000年6月進行了修訂。其中將以隨機介質(zhì)理論為基礎(chǔ)的概率積分法作為開采沉陷的主要預(yù)計方法，并給出了全國各礦區(qū)的地表移動概率積分法參數(shù)，概率積分法已經(jīng)成為我國煤礦中應(yīng)用最廣泛的開采沉陷預(yù)計方法之一。本次預(yù)測中所使用的理論模型為概率積分法。1、地表變形預(yù)計的依據(jù)為了保證延深區(qū)地表移動變形預(yù)計的效果，合理評估開采可能造成的地表移動變形狀況，必須要正確選擇預(yù)計參數(shù)。本研究為確定預(yù)計參數(shù)，參考利用的主要資料和圖紙有：（1）國家煤炭局2000年頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）；（2）山東里能新河礦業(yè)有限公司，新河煤礦建井地質(zhì)報告《新河礦業(yè)公司-980m水平延深地質(zhì)說明書》；（3）山東新河礦業(yè)有限公司礦區(qū)地形圖（1：2000）；（4）山東新河礦業(yè)有限公司延深區(qū)采掘工程平面圖（1：2000）；（5）山東新河礦業(yè)有限公司延深區(qū)采區(qū)地質(zhì)地層綜合柱狀圖（1：500）；（6）山東新河礦業(yè)有限公司，1301、3301工作面地表巖移觀測技術(shù)報告；（7）山東唐口煤礦130采區(qū)、230采區(qū)、330采區(qū)、430采區(qū)和530采區(qū)地表巖移觀測技術(shù)報告。2、概率積分法基本原理概率積分法就是根據(jù)隨機介質(zhì)理論，把開采引起的地表移動看作隨機事件，用概率積分（或其導(dǎo)數(shù)）來表示微小單元開采引起地表移動和變形的預(yù)計公式（影響函數(shù)），從而用疊加原理計算出整個開采引起的地表移動和變形。由于概率積分法具有一定的理論基礎(chǔ)，預(yù)計參數(shù)通過實測資料求得，且對一個礦區(qū)參數(shù)相對穩(wěn)定，參數(shù)變化遵循一定的規(guī)律。同時概率積分法可適用于任意形狀工作面、地表任意點的移動和變形預(yù)計，使用方便，適應(yīng)性強，預(yù)計精度高，因此在我國得到了廣泛應(yīng)用，成為我國當(dāng)前主導(dǎo)的預(yù)計方法。概率積分法是以正態(tài)分布函數(shù)為影響函數(shù)用積分式表示巖層與地表下沉盆地的方法，適用于常規(guī)的巖層與地表移動與變形計算。作為隨機介質(zhì)的顆粒體介質(zhì)，若格子的尺寸非常小，則這個直方圖就趨近于一條光滑的正態(tài)分布概率密度曲線，在研究其移動規(guī)律時可抽象為圖4-22所示的理論模型。圖4-22作為隨機介質(zhì)理論的顆粒體介質(zhì)的理論模型用數(shù)學(xué)歸納法可以求得圖4-22中任意（x，z）方格內(nèi)散體移動的概率為：（4-1）式中：為影響半徑；x，k；為方格形的坐標值。若單元開采時的下沉值為，則：（4-2）對于地表來說，z為常數(shù)，等于開采深度H，則為常數(shù)，令（r為主要影響半徑），則：（4-3）隨機介質(zhì)理論模型的地表單元下沉盆地及單元水平移動曲線圖，如圖4-23。圖4-23地表單元下沉盆地及單元水平移動曲線（1）水平煤層半無限開采時的地表移動和變形的預(yù)計公式在平面問題中，所謂半無限開采就是指開采的長度為半無限的。雖然這種情況在煤炭開采的實際工作中不會出現(xiàn)，但適合用于超充分開采的地表移動和變形預(yù)計，其曲線圖如圖4-24所示，它也是討論任意開采條件下，地表移動與變形的基礎(chǔ)。其預(yù)計公式為：（4-4）圖4-24半無限開采時地表的下沉和水平移動其中：為最大下沉值，為煤層開采的厚度，為下沉系數(shù)，為煤層傾角，為主要影響半徑。原點設(shè)在開采邊界點（考慮拐點平移距后）的正上方，地表水平線為軸，指向采空區(qū)方向為正。為主要影響角正切，為開采深度，為水平移動系數(shù)。（2）有限開采時地表移動和變形值的預(yù)計公式根據(jù)疊加原理，有限開采時的下沉盆地可看成為兩個半無限開采下沉盆地的幾何疊加。因此，任一斷面上的地表移動和變形值的計算公式都可以表示為兩個半無限開采的下沉盆地的地表移動值或變形值之間的幾何疊加。①走向主斷面上移動與變形值的計算。其移動和變形值的曲線圖，如圖4-25所示：圖4-25有限開采時地表走向主斷面的移動和變形計算當(dāng)煤層沿傾斜方向已達到充分開采時，沿走向方向沒有達到充分采動，這種情況稱為走向有限開采。則其引起走向主斷面上地表移動與變形值的計算公式為：（4-5）式中：為走向有限開采時的計算長；，為拐點偏距。②傾向主斷面上移動與變形值的計算。其移動和變形值的曲線圖，如圖4-26所示。圖4-26有限開采時地表傾向主斷面的移動和變形計算當(dāng)煤層沿走向方向達到充分采動時，傾斜方向有限開采時沿傾向主斷面上地表移動和變形值的計算公式為：（4-6）式中：，為工作面的傾向斜長；為下山方向的拐點偏距，為上山方向的拐點偏距，為開采影響傳播角，，為小于1的常數(shù)，一般取值在之間，一般認為與煤層傾角有關(guān)，與最大下沉角相近。（3）任意點移動變形預(yù)計公式在二維的情況下，若開采單元的橫坐標為，地表任意點A的橫坐標為，則此單元開采引起的A點的下沉為：（4-7）據(jù)此，可以將A點的下沉用如圖4-27的三維示來表征。圖4-27三維坐標系下的地層投影若煤層是水平的，煤層坐標系t、o1、s和地面坐標系x、o、y的水平投影重合，則單元B（s，t）的開采引起地表任意點A（x，y）的下沉為：（4-8）若煤層頂板的下沉量為，則在整個開采中引起A點的下沉值為：（4-9）結(jié)合半無限開采和有限開采的預(yù)計公式，考慮情況為水平煤層，其中：用表示；用表示；其他同理。則式（3-8）可以簡化為：（4-10）其中：為傾斜方向充分采動時走向主斷面上橫坐標為x的點的下沉值；為走向方向充分采動時傾向主斷面上橫坐標為y的點的下沉值。即：地表任意點的下沉（4-11）式中，與為主斷面的下沉分布系數(shù)。②地表任意點的傾斜在任意點(x，y)且與x坐標軸相交成角的任意方向上，地表的傾斜為：（4-12）③地表任意點的曲率過任意點沿任意方向的傾斜為：（4-13）其中，④地表任意點的水平移動過任意點沿任意方向的水平移動為：（4-14）⑤地表任意點的水平變形過任意點沿任意方向的水平變形為：（4-15）其中，3、地表移動和變形最大值及其位置最大下沉值：Wcm=mqcosα單位：mm，位置：最大傾斜值：單位：mm/m，位置：最大曲率值：單位：10-3mm/m，位置：最大水平移動值：單位：mm，位置：最大水平變形值：單位：mm/m，位置：二、延深區(qū)地表變形預(yù)計參數(shù)選擇地表移動計算參數(shù)與上覆巖層巖性、地質(zhì)、開采技術(shù)條件有關(guān)。一般需要根據(jù)地表移動觀測數(shù)據(jù)利用一定的地表移動參數(shù)擬合程序確定。在無實測資料的情況下，可根據(jù)相似地質(zhì)采礦條件進行類比確定。根據(jù)山東新河礦業(yè)有限公司，1301、3301工作面地表巖移觀測技術(shù)報告及山東唐口煤礦130采區(qū)、230采區(qū)、330采區(qū)、430采區(qū)和530采區(qū)地表巖移觀測技術(shù)報告綜合分析得出：（1）在對延深區(qū)進行條帶開采首采工作面5301、6301和7301，選取如下參數(shù)：下沉系數(shù)：q=0.25～0.44水平移動系數(shù)：b=0.23～0.28主要影響角正切：tgβ=2.25～2.45開采影響傳播角：θ=90°-0.5（為煤層傾角）拐點偏移距：S=0（2）在對延深區(qū)進行條帶開采按小工作面進行地表移動變形計算時，選取如下參數(shù)：下沉系數(shù)：q=0.44水平移動系數(shù)：b=0.35主要影響角正切：tgβ=2.25開采影響傳播角：θ=90°-0.5（為煤層傾角）拐點偏移距：S=0（3）對延深區(qū)按長壁工作面全部垮落法開采時地表移動計算參數(shù)為；下沉系數(shù)：q=0.80水平移動系數(shù)：b=0.35主要影響角正切：tgβ=2.25開采影響傳播角：θ=90°-0.5（為煤層傾角）拐點偏移距：S=0三、條帶開采技術(shù)下延深區(qū)地表變形預(yù)計本節(jié)盡量采用工作面的最大允許開采寬度，以提高開采效率；盡量減小條帶煤柱的留設(shè)寬度，以提高煤炭資源回收率；盡量不采取限厚開采，減小工作面煤炭資源損失；開采后有效保護地表建筑物，使地表建筑物（含村莊建筑物、學(xué)校、多層住宅、商業(yè)房等）的采動損壞等級控制在I級范圍之內(nèi)。1、村莊搬遷全部開采條件下延深區(qū)地表變形預(yù)計（1）唐口6305工作面開采造成的延深區(qū)地表變形預(yù)計經(jīng)與唐口煤礦交流發(fā)現(xiàn)，唐口煤礦的630采區(qū)與本礦的530采區(qū)相鄰，如圖4-28所示，且相距不到100米，且其6305工作面計劃開始回采，6305工作面長190米，推進長度約1600米，采厚約9米，采用垮落法開采。依據(jù)唐口煤礦所提供的資料，根據(jù)概率積分法計算，6305工作開采后，地表下沉等值線、地表水平變形等值線、地表傾斜變形等值線分別如圖4-29～4-35所示。影響區(qū)域內(nèi)的地表最大下沉達到1500mm，最大水平壓縮變形達到5mm/m，最大水平拉伸變形達到5mm/m，最大傾斜變形達到6.5mm/m。由以上計算可以看出，6305采后延深區(qū)地表多數(shù)建筑物的破壞等級達到I級以上，建筑物破壞嚴重。圖4-28延深區(qū)與唐口煤礦630采區(qū)關(guān)系圖圖4-29唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表下沉等值線圖圖4-30唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表傾斜等值線圖（東西）圖4-31唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表傾斜等值線圖（東西）圖4-32唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表曲率等值線圖（東西）圖4-33唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表曲率等值線圖（南北）圖4-34唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表水平變形等值線圖（東西）圖4-35唐口6305工作面開采后延伸區(qū)地表水平變形等值線圖（南北）（2）搬遷后全部開采條件下延深區(qū)地表變形預(yù)計綜合唐口煤礦6305工作面開采的影響，擬對延深區(qū)進行村莊搬遷對延深區(qū)現(xiàn)有村莊及其它建筑物進行搬遷后，就可以對壓煤區(qū)煤層進行長壁全部垮落法開采，不必留設(shè)條帶煤柱控制上覆巖層移動，煤層可進行綜采放頂煤開采。確定延深區(qū)搬遷開采技術(shù)方案的主要原則是：盡量采用工作面的最大允許開采寬度，以提高開采效率；盡量不采取限厚開采，減小工作面煤炭資源損失；不考慮地表建筑物的保護問題。根據(jù)延深區(qū)的地質(zhì)采礦條件，延深區(qū)采用搬遷開采時長壁工作面的布置如圖4-36所示，工作面布置參數(shù)如表4-1，表4-1和表4-3。根據(jù)概率積分法計算，延深區(qū)按搬遷開采方案進行開采后，影響區(qū)域內(nèi)的地表下沉、地表傾斜變形、地表水平變形最大值如表4-22所示，地表下沉等值線、地表水平變形等值線、地表傾斜變形等值線分別如圖4-37～4-96所示。表4-22延深區(qū)搬遷開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）（mm）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向5038-12.96，9.97-10.61，10.11-0.077，0.043-0.058，0.049-11.69，7.03-10.55，9通過計算，延深區(qū)采用長壁全部垮落法開采后，地表最大下沉達到5038mm，最大水平壓縮變形達到11.69mm/m，最大水平拉伸變形達到9mm/m，最大傾斜變形達到12.96mm/m，最大曲率變形達到0.077×10-3/m。由以上計算可以看出，延深區(qū)采用長壁全部垮落法開采后，地表多數(shù)建筑物的破壞等級達到III級以上，建筑物破壞嚴重。同時，地表農(nóng)田耕作也受到影響，需要根據(jù)塌陷情況按照相關(guān)規(guī)定給予補償。圖4-36延深采區(qū)搬遷開采工作面布置圖圖4-37搬遷開采后的地表下沉等值線圖圖4-38搬遷開采后的地表傾斜等值線圖（東西）圖4-39搬遷開采后的地表傾斜等值線圖（南北）圖4-40搬遷開采后的地表曲率等值線圖（東西）圖4-41搬遷開采后的地表曲率等值線圖（南北）圖4-42搬遷開采后的地表水平變形等值線圖（東西）圖4-43搬遷開采后的地表水平變形等值線圖（南北）2、條帶開采條件下延深區(qū)地表變形預(yù)計對延深區(qū)煤炭資源，按照條帶開采方式，設(shè)計了5個工作面布置方案。針對每個方案進行地表變形預(yù)計。（1）方案2-1開采后的地表變形預(yù)計在該方案中，工作面相關(guān)參數(shù)如表4-4，表4-5和表4-6。其中首采面5301工作面布置采寬120m，工作面長度為1108m，開采厚度為9.0m。首先對首采面開采后的地表變形進行預(yù)計。5301工作面開采后地表變形預(yù)計如圖4-44—圖4-50，工作面開采后地表變形的最大值預(yù)計如表4-23。表4-235301工作面開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）（mm）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向1041-3.21，3.21-2.52，2.49-0.027，0.013-0.013，0.009-2.78，1.4-1.4，1.03分析計算結(jié)果可以看出，5301工作面開采后，上覆地表的最大下沉值為1041mm；地表拉伸變形最大值為1.4mm/m，地表壓縮變形最大值為2.78mm/m，地表傾斜最大值為3.21mm/m。地表傾斜和地表水平變形的地表最大變形值均大于一般磚混結(jié)構(gòu)平房的臨界變形值，對各類建筑物的采動損害影響超過了I級保護范圍，會影響地面各類建（構(gòu)）筑物的正常使用。顯然，從保護地表村莊及構(gòu)建筑物安全的角度，首采面5301按120米的采寬來布設(shè)是不可行的。因此，按方案2-1來布設(shè)工作面是不可行的。圖4-445301開采后的地表下沉等值線圖圖4-455301開采后的地表傾斜等值線圖（東西方向）圖4-465301開采后的地表傾斜等值線圖（南北方向）圖4-475301開采后的地表曲率等值線圖（東西方向）圖4-485301開采后的地表曲率等值線圖（南北方向）圖4-495301開采后的地表水平變形等值線圖（東西方向）圖4-505301開采后的地表水平變形等值線圖（南北方向）（2）方案2-2開采后的地表變形預(yù)計在該方案中，工作面布置參數(shù)如表4-7，表4-8和表4-9。其中首采面5301工作面布置采寬100m，工作面長度為1108m，開采厚度為9.0m。接續(xù)的6301工作面布置采寬100m，工作面長度為582m，開采厚度為9.0m。接替6301的7301工作面布置采寬110m，長度651m，開采厚度9.0m。按照開采順序，對5301工作面、6301工作面和7301工作面開采后的地表變形進行預(yù)計。三個采區(qū)的首采工作面開采后地表變形預(yù)計如圖4-51—圖4-57，工作面開采后地表變形的最大值預(yù)計如表4-24。表4-245301、6301、7301工作面開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）（mm）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向768-2.38，2.34-2.22，2.14-0.02，0.013-0.018，0.013-2.18，1.57-2.13，1.52分析計算結(jié)果可以看出，5301、6301、7301工作面開采后，上方地表的最大下沉值為768mm；地表拉伸變形最大值為1.57mm/m，地表壓縮變形最大值為2.18mm/m，地表傾斜最大值為2.38mm/m。各村莊地表最大變形值（除壓縮外）均遠小于一般磚混結(jié)構(gòu)平房的臨界變形值，但壓縮超過了I級范圍，會影響地面建（構(gòu)）筑物的正常使用。顯然，按方案2-2的工作面布設(shè)開采后，地表變形對地表構(gòu)建筑物的破壞程度仍然超出了I級，方案不可行，需要進一步調(diào)整。圖4-515301、6301、7301開采后的地表下沉等值線圖圖4-525301、6301、7301開采后的地表傾斜等值線圖（東西）圖4-535301、6301、7301開采后的地表傾斜等值線圖（南北）圖4-545301、6301、7301開采后的地表曲率等值線圖（東西）圖4-555301、6301、7301開采后的地表曲率等值線圖（南北）圖4-565301、6301、7301開采后的地表水平變形等值線圖（東西）圖4-575301、6301、7301開采后的地表水平變形等值線圖（南北）（3）方案2-3開采后的地表變形預(yù)計在該方案中，工作面布置參數(shù)如表4-10，表4-11和表4-12。其中首采面5301工作面布置采寬100m，工作面長度為1108m，開采厚度為9.0m。接續(xù)的6301工作面布置采寬90m，工作面長度為582m，開采厚度為9.0m。接替6301的7301工作面布置采寬110m，長度640m，開采厚度9.0m。延深區(qū)采用條帶開采工作面的布置如圖4-58所示。工作面開采后的地表變形根據(jù)概率積分法來預(yù)計。延深區(qū)按條帶開采方案開采后，影響區(qū)域內(nèi)的地表下沉、地表傾斜變形、地表水平變形最大值如表4-25所示，地表下沉等值線、地表水平變形等值線、地表傾斜變形等值線分別如圖4-59～4-65所示。表4-25延深區(qū)條帶開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向1518-3.89，2.71-2.83，3.22-0.022，0.02-0.016，0.015-3.32，2.88-2.39，2.58通過計算，延深區(qū)采用條帶開采后，地表最大下沉達到1518mm，最大水平壓縮變形達到3.32mm/m，最大水平拉伸變形達到2.88mm/m，最大傾斜變形達到3.89mm/m，最大曲率變形達到0.022×10-3/m。地表的最大壓縮變形、最大水平拉伸變形及最大傾斜變形均已超過了I級破壞的標準，對地面建筑物的使用造成了影響。因此，按照方案2-3來布設(shè)延深區(qū)工作面，從保護地表構(gòu)建筑物的角度來看，是不可行的。圖4-58延深采區(qū)采用條帶開采工作面布置圖圖4-59搬遷采用條帶開采后的地表下沉等值線圖圖4-60搬遷采用條帶開采后的地表傾斜等值線圖（東西）圖4-61搬遷采用條帶開采后的地表傾斜等值線圖（南北）圖4-62搬遷采用條帶開采后的地表曲率等值線圖（東西）圖4-63搬遷采用條帶開采后的地表曲率等值線圖（南北）圖4-64搬遷采用條帶開采后的地表水平變形等值線圖（東西）圖4-65搬遷采用條帶開采后的地表水平變形等值線圖（南北）（4）方案2-4開采后的地表變形預(yù)計在該方案中，工作面布置參數(shù)如表4-13，表4-14和表4-15。其中首采面5301工作面布置采寬90m，工作面長度為1154m，開采厚度為9.0m。接續(xù)的6301工作面布置采寬90m，工作面長度為911m，開采厚度為9.0m。接替6301的7301工作面布置采寬70m，長度651m，開采厚度9.0m。延深區(qū)采用條帶開采工作面的布置如圖4-66所示。工作面開采后的地表變形根據(jù)概率積分法來預(yù)計。延深區(qū)按條帶開采方案開采后，影響區(qū)域內(nèi)的地表下沉、地表傾斜變形、地表水平變形最大值如表4-26所示，地表下沉等值線、地表水平變形等值線、地表傾斜變形等值線分別如圖4-67～4-73所示。表4-26延深區(qū)條帶開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）（mm）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向1427-3.43，2.71-2.84，3.33-0.021，0.02-0.021，0.02-3.28，2.8-3.27，3.24通過計算，延深區(qū)采用條帶開采后，地表最大下沉達到1427mm，最大水平壓縮變形達到3.28mm/m，最大水平拉伸變形達到3.24mm/m，最大傾斜變形達到3.43mm/m，最大曲率變形達到0.021×10-3/m。地表建筑物范圍內(nèi)最大壓縮變形、最大水平拉伸變形及最大傾斜變形均超過了I級破壞的標準，影響地面建筑物的正常使用。顯然，按照方案2-4來布設(shè)工作面，從保護地表構(gòu)建筑物的角度來看，也是不可行。圖4-66延深采區(qū)采用條帶開采工作面布置圖圖4-67搬遷采用條帶開采后的地表下沉等值線圖圖4-68搬遷采用條帶開采后的地表傾斜等值線圖（東西）圖4-69搬遷采用條帶開采后的地表傾斜等值線圖（南北）圖4-70搬遷采用條帶開采后的地表曲率等值線圖（東西）圖4-71搬遷采用條帶開采后的地表曲率等值線圖（南北）圖4-72搬遷采用條帶開采后的地表水平變形等值線圖（東西）圖4-73搬遷采用條帶開采后的地表水平變形等值線圖（南北）（5）方案2-5開采后的地表變形預(yù)計在該方案中，工作面布置參數(shù)如表4-16，表4-17和表4-18。其中首采面5301工作面布置采寬80m，工作面長度為1154m，開采厚度為9.0m。接續(xù)的6301工作面布置采寬80m，工作面長度為911m，開采厚度為9.0m。接替6301的7301工作面布置采寬70m，長度651m，開采厚度9.0m。延深區(qū)采用條帶開采工作面的布置如圖4-74所示。工作面開采后的地表變形根據(jù)概率積分法來預(yù)計。延深區(qū)按條帶開采方案開采后，影響區(qū)域內(nèi)的地表下沉、地表傾斜變形、地表水平變形最大值如表4-27所示，地表下沉等值線、地表水平變形等值線、地表傾斜變形等值線分別如圖4-75～圖4-81所示。表4-27延深區(qū)條帶開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）（mm）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向1425-2.92，2.71-2.81，2.72-0.018，0.012-0.012，0.012-2.78，1.93-2.35，2.00由計算可見，延深區(qū)采用條帶開采后，地表最大下沉達到1425mm，最大水平壓縮變形達到2.78mm/m，但不在地表建筑物范圍內(nèi)，通過變形等值線圖分析得出地表建筑物范圍內(nèi)最大壓縮變形小于2mm/m，最大水平拉伸變形達到2mm/m，最大傾斜變形達到2.92mm/m，最大曲率變形達到0.018×10-3/m。地表建筑物范圍內(nèi)最大壓縮變形、最大水平拉伸變形及最大傾斜變形均未超過了I級破壞的標準，地面建筑物可以正常使用。可見，若對延深區(qū)建筑物下壓煤全部采取條帶開采，從保護地表村莊和構(gòu)建筑物的角度來看，方案2-5是可行的。但由于采取條帶開采，放棄的煤炭資源較多，資源回收率很低。在有替代方案的條件下，可以考慮替代方案。圖4-74延深采區(qū)采用條帶開采工作面布置圖圖4-75搬遷采用條帶開采后的地表下沉等值線圖圖4-76搬遷采用條帶開采后的地表傾斜等值線圖（東西）圖4-77搬遷采用條帶開采后的地表傾斜等值線圖（南北）圖4-78搬遷采用條帶開采后的地表曲率等值線圖（東西）圖4-79搬遷采用條帶開采后的地表曲率等值線圖（南北）圖4-80搬遷采用條帶開采后的地表水平變形等值線圖（東西）圖4-81搬遷采用條帶開采后的地表水平變形等值線圖（南北）2、建筑物保護與搬遷相結(jié)合條件下延深區(qū)地表變形預(yù)計采取條帶開采建筑物壓煤可以保護地表村莊和構(gòu)建筑物，但是資源浪費嚴重。因此，在條件允許的情況下，盡量避免全面采用條帶開采。根據(jù)新河煤礦實際，應(yīng)積極推動延深區(qū)村莊搬遷。但搬遷需要時間，并要耗費大量的財力、物力。同時，礦井生產(chǎn)銜接又非常緊張。因此，設(shè)計了建筑物保護與搬遷相結(jié)合的工作面布設(shè)方案。即先考慮延深區(qū)三個采區(qū)的首采工作面。在確保地表構(gòu)建筑物破壞程度不超過Ⅰ級的前提下，盡可能優(yōu)化工作面的布設(shè)，一方面保證礦井的正常生產(chǎn)，另一方面為村莊搬遷爭取時間。采取這套方案布設(shè)工作面，延深區(qū)的地表變形預(yù)計如下。（1）方案3-1開采后的地表變形預(yù)計按照方案3-1布設(shè)工作面，三個采區(qū)首采工作面的布置參數(shù)如表4-19。其中5301工作面采寬為120米，6301工作面的采寬為100米，7301工作面的采寬為120米。5301工作面是整個延深區(qū)的首采工作面，因此首先考察5301工作面開采后地表變形情況。按照概率積分法，5301工作面開采后的地表變形如表4-23，開采后的地表下沉等值線、傾斜等值線、曲率等值線和水平變形等值線預(yù)計如圖4-44—圖4-50。根據(jù)預(yù)測結(jié)果可以看出，5301工作面開采后，上覆地表的最大下沉值達到1041mm；地表拉伸變形最大值為1.4mm/m，地表壓縮變形最大值為2.78mm/m，地表傾斜最大值為3.21mm/m。地表傾斜和地表水平變形的地表最大變形值均大于一般磚混結(jié)構(gòu)平房的臨界變形值，對各類建筑物的采動損害影響超過了I級保護范圍，會影響地面各類建（構(gòu)）筑物的正常使用。顯然，從保護地表村莊及構(gòu)建筑物安全的角度，首采面5301按120米的采寬來布設(shè)是不可行的。因此，按方案3-1來布設(shè)工作面是不可行的。（2）方案3-2開采后的地表變形預(yù)計按照方案3-2布設(shè)工作面，三個采區(qū)首采工作面的布置參數(shù)如表4-20。其中5301工作面采寬為100米，6301工作面的采寬為100米，7301工作面的采寬為120米。在方案3-1的基礎(chǔ)上，將5301工作面的采寬縮短為100米，同時考慮5301接替工作面6301的情況，以及接替6301的7301工作面布置情況，來綜合預(yù)計開采后的地表變形情況。三個采區(qū)的首采工作面開采后地表變形的最大值預(yù)計如表4-24。開采后的地表下沉等值線、傾斜等值線、曲率等值線和水平變形等值線預(yù)計如圖4-51—圖4-57。從預(yù)計結(jié)果來看，5301、6301、7301工作面開采后，上方地表的最大下沉值為768mm；地表拉伸變形最大值為1.57mm/m，地表壓縮變形最大值為2.18mm/m，地表傾斜最大值為2.38mm/m。各村莊地表最大變形值（除壓縮外）均遠小于一般磚混結(jié)構(gòu)平房的臨界變形值，但壓縮超過了I級范圍，會影響地面建（構(gòu)）筑物的正常使用。因此，按方案3-2的工作面布設(shè)開采后，地表變形對地表構(gòu)建筑物的破壞程度仍然超出了I級，方案不可行，需要進一步調(diào)整。（3）方案3-3開采后的地表變形預(yù)計按照方案3-3布設(shè)工作面，三個采區(qū)首采工作面的布置參數(shù)如表4-21。其中5301工作面采寬為100米，6301工作面的采寬為90米，7301工作面的采寬為120米。三個工作面的采高均按9.0米來布設(shè)。根據(jù)方案3-2開采后地表變形超限區(qū)域的分布范圍，分析主要是因為6301工作面的布設(shè)引起。因此，在方案3-2的基礎(chǔ)上，保持5301工作面的采寬100米不變，將6301工作面的采寬縮為90米，并考慮接替6301的7301工作面布置不變，來綜合預(yù)測開后可能引起的地表變形情況。三個首采工作面全部開采后地表變形的最大值預(yù)計如表4-28。開采后的地表下沉等值線、傾斜等值線、曲率等值線和水平變形等值線預(yù)計如圖4-82—圖4-88。表4-285301、6301、7301工作面開采后地表變形的最大值預(yù)計下沉（mm）傾斜變形（mm/m）（mm）曲率（mm/m2）水平變形（mm/m）南北方向東西方向南北方向東西方向南北方向東西方向980-2.81，2.86-2.38，2.66-0.022，0.013-0.018，0.016-2.67，1.62-2.2，1.86分析計算結(jié)果可以看出，5301、6301、7301工作面開采后，上方地表的最大下沉值為980mm；地表拉伸變形最大值為1.62mm/m，地表壓縮變形最大值為2.67mm/m，結(jié)合變形等值線圖分析可知，建筑物區(qū)域內(nèi)的地表變形值都在2mm/m之內(nèi)，地表傾斜最大值為2.86mm/m。各村莊地表最大變形值（均遠小于一般磚混結(jié)構(gòu)平房的臨界變形值，不會造成影響，對各類建筑物的采動損害影響均在I級范圍內(nèi)，不會影響地面各類建（構(gòu)）筑物的正常使用。說明該方案可行。圖4-825301、6301、7301開采后的地表下沉形等值線圖圖4-835301、6301、7301開采后的地表傾斜等值線圖（東西方向）圖4-845301、6301、7301開采后的地表傾斜等值線圖（南北方向）圖4-855301、6301、7301開采后的地表曲率等值線圖（東西方向）圖4-865301、6301、7301開采后的地表曲率等值線圖（南北方向）圖4-875301、6301、7301開采后的地表水平變形等值線圖（東西方向）圖4-885301、6301、7301開采后的地表水平變形等值線圖（南北方向）第三節(jié)建筑物下壓煤開采方案的選定一、地表建（構(gòu)）筑物破壞等級標準開采工作面的布置方案要根據(jù)客觀的煤層地質(zhì)條件，結(jié)合需要保護的對象，根據(jù)生產(chǎn)礦井的技術(shù)條件來確定。新河煤礦延深區(qū)開采布置應(yīng)以保護地表村莊，以不至對其產(chǎn)生超過I級破壞為限。同時，從經(jīng)濟上要考慮開采延深區(qū)煤炭資源的合理性。煤炭資源開采必然會對地表構(gòu)建構(gòu)筑物造成程度不同的影響。建筑物受到煤礦開采影響后，其損壞程度與建筑物所在位置地表移動變形值和建筑物本身抵抗變形能力有關(guān)。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》（2000年版，以下簡稱《規(guī)程》）第14條，按建筑物的重要性、用途以及受開采影響引起的不同后果，將礦區(qū)范圍內(nèi)的建筑物保護等級分為四級，如表4-29所示。據(jù)此，延深開采影響范圍區(qū)的普通村莊，包括永東村，永南村，永西村，永北村、東李村、南劉村等為III級保護等級，而永東村內(nèi)的學(xué)校、商業(yè)房等為II級保護等級建筑物群。依據(jù)《規(guī)程》，長度或變形縫區(qū)段內(nèi)長度小于20m的磚混結(jié)構(gòu)建筑物受開采影響時的損壞等級與地表移動變形的關(guān)系如表4-30所示?！兑?guī)程》規(guī)定，如果地表變形值中水平變形小于2.0mm/m、曲率小于0.2×10-3/m、傾斜小于3.0mm/m，則長度小于20m的磚混結(jié)構(gòu)建筑物的損壞等級為Ｉ級，建筑物的損壞程度為輕微損壞，墻體上的采動裂縫寬度1～2mm，最大不超過4mm，累計裂縫寬度不超過10mm，此時不需要對建筑物進行結(jié)構(gòu)處理，或者進行簡單維修即可滿足建筑物安全使用的要求?！兑?guī)程》中規(guī)定的建筑物允許變形值主要是用于普通的村莊建筑物，即保護等級為III級的普通建筑物。對于保護等級為II級的多層建筑物和其它重要建筑物來說，為確保建筑物的安全，在同等的采動損壞等級條件下，應(yīng)適當(dāng)降低地表移動變形值。表4-29礦區(qū)建筑物保護等級劃分保護等級主要建(構(gòu))筑物Ⅰ國務(wù)院明令保護的文物和紀念性建筑；一等火車站，發(fā)電廠主廠房，在同一跨度內(nèi)有兩臺重型橋式吊車，平爐，水泥廠回轉(zhuǎn)窯，大型選煤廠主廠房等特別重要或特別敏感的，采動后可能導(dǎo)致發(fā)生重大生產(chǎn)、傷亡事故的建筑物；鑄鐵瓦斯管道干線，大、中型礦井主要通風(fēng)機房，瓦斯抽放站，高速公路，機場跑道，高層住宅樓等。Ⅱ高爐，焦化爐，220V以上超高壓輸電線路桿塔，礦區(qū)總變電所，立交橋；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房，設(shè)有橋式吊車的工業(yè)廠房，鐵路煤倉、總機修廠等較重要的大型工業(yè)建(構(gòu))筑物；辦公樓，醫(yī)院，劇院，學(xué)校，百貨大樓，二等火車站，長度大于20m的二層工業(yè)樓房和三層以上多層住宅樓；輸水管干線和鑄鐵瓦斯管道支線；架空索道，電視塔及其轉(zhuǎn)播塔，一級公路等。Ⅲ無吊車設(shè)備的磚木結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房、三、四等火車站，磚木、磚混結(jié)構(gòu)平方或變形縫區(qū)段小于20m的兩層樓房，村莊磚瓦民房；高壓輸電線路桿塔，鋼瓦斯管道等。Ⅳ農(nóng)村木結(jié)構(gòu)房屋，簡易倉庫等。根據(jù)試采區(qū)地面村莊建筑物和當(dāng)?shù)伢{潛水位情況，本次條帶開采的設(shè)防標準是：試采區(qū)充填開采后對地面村莊等建（構(gòu)）筑物區(qū)域的采動影響控制在I級采動影響范圍內(nèi)，保證地表村莊建筑群的安全使用。表4-30磚混結(jié)構(gòu)建筑物損壞等級損壞等級建筑物損壞程度地表變形值損壞分類結(jié)構(gòu)處理水平變形(mm/m)曲率k(10-3/m)傾斜i(mm/m)Ⅰ自然間磚墻上出現(xiàn)寬度1～2mm的裂縫?！?.0≤0.2≤3.0極輕微損壞不修自然間磚墻上出現(xiàn)寬度小于4mm的裂縫，多條裂縫總寬度小于10mm。輕微損壞簡單維修Ⅱ自然間磚墻上出現(xiàn)寬度小于15mm裂縫，多條裂縫總寬度小于30mm；鋼筋混凝土梁、柱上裂縫長度小于1/3截面高度；梁端抽出小于20mm；磚柱出現(xiàn)水平裂縫，縫長大于1/2截面邊長；門窗略有歪斜?！?.0≤0.4≤6.0輕度損壞小修Ⅲ自然間磚墻上出現(xiàn)寬度小于30mm的裂縫；多條裂縫總寬度小于50mm；鋼筋混凝土梁、柱上裂縫長度小于1/2截面高度；梁端抽出小于50mm；磚柱上出現(xiàn)小于5mm的水平錯動，門窗嚴重變形?！?.0≤0.6≤10.0中度損壞中修Ⅳ自然間磚墻上出現(xiàn)寬度大于30mm裂縫；多條裂縫總寬度大于50mm；梁端抽出小于60mm；磚柱出現(xiàn)小于25mm水平錯動。＞6.0＞0.6＞10.0損壞嚴重大修自然間磚墻上出現(xiàn)嚴重交叉裂縫、上下貫通裂縫，以及墻體嚴重外鼓、歪斜；鋼筋混凝土梁、柱裂縫沿截面貫通；梁端抽出大于60mm磚柱出現(xiàn)大于25mm的水平錯動；有倒的危險。極度嚴重損壞拆建注：建筑物的損壞等級按自然間為評判對象，根據(jù)各自然間的損壞情況按表分別進行評判。二、經(jīng)濟比較1、各開采方案對建筑物的影響（1）延深區(qū)采用條帶法開采延深區(qū)采用方案2-5的條帶法開采后，地表下沉量較小，地表最大下沉達1518mm。煤層全部開采后的地表變形也較小，延深區(qū)范圍內(nèi)地表最大水平壓縮變形南北方向為3.32mm/m，最大水平拉伸變形2.88mm/m；東西方向最大水平壓縮變形為2.39mm/m，最大水平拉伸變形2.58mm/m。最大曲率南北方向凸曲率為0.02mm/m2，凹曲率0.022mm/m2；東西方向凸曲率為0.015mm/m2，凹曲率0.016mm/m2；傾斜拉伸變形南北向達到2.71mm/m，傾斜壓縮變形達到3.89mm/m；東西向的傾斜拉伸變形達到3.22mm/m，傾斜壓縮變形達到2.83mm/m；受開采后地表移動變形的影響，地表的建筑物所受的采動損壞等級為I級，局部小量超限部分的地表沒有構(gòu)建筑物。其余的也不需要進行修理或進行簡單修理即可滿足安全使用的要求。若僅針對三個采區(qū)的首采面選用方案3-3布設(shè)工作面，三個工作面開采后上覆地表的最大下沉值為980mm；地表拉伸變形最大值為1.62mm/m，地表壓縮變形最大值為2.67mm/m，結(jié)合變形等值線圖分析可知，建筑物區(qū)域內(nèi)的地表變形值都在2mm/m之內(nèi)，地表傾斜最大值為2.86mm/m。各村莊地表最大變形值均小于一般磚混結(jié)構(gòu)平房的臨界變形值，不會造成影響，對各類建筑物的采動損害影響均在I級范圍內(nèi)，不會影響地面各類建（構(gòu)）筑物的正常使用。（2）延深區(qū)采區(qū)全部長壁垮落法開采延深區(qū)采用村莊搬遷后的長壁全部垮落法開采后，地表下沉量大，地表最大下沉達5038mm。煤層全部開采后的地表變形也較小，延深區(qū)范圍內(nèi)地表南北方向最大水平壓縮變形南北方向為11.69mm/m，最大水平拉伸變形7.03mm/m；東西方向最大水平壓縮變形為10.55mm/m，最大水平拉伸變形9.00mm/m。最大曲率南北方向凸曲率為0.043mm/m2，凹曲率0.077mm/m2；東西方向凸曲率為0.049mm/m2，凹曲率0.058mm/m2；傾斜拉伸變形南北向達到9.97mm/m，傾斜壓縮變形達到12.96mm/m；東西向的傾斜拉伸變形達到10.11mm/m，傾斜壓縮變形達到10.61mm/m。受開采后地表移動變形的影響，地表的大多數(shù)建筑物所受的采動損壞等級將達到III級以上。因此，延深區(qū)影響范圍內(nèi)首先需要進行村莊搬遷，然后方可組織開采。搬遷的村莊有永東村、永南村、永西村、永北村、東李村和南劉村等村莊。同時，由于區(qū)域內(nèi)地表潛水位較高，煤層開采后地表沉陷將造成大面積積水，需要進行土地復(fù)墾等綜合治理工作。2、延深區(qū)村莊房屋損害賠償依據(jù)新河煤礦延深區(qū)進行開采，按照山東省和濟寧市有關(guān)文件，采動后的賠償計算依據(jù)主要包括：（1）《山東省人民政府關(guān)于推進農(nóng)村住房建設(shè)與危房改造的意見》（魯政發(fā)[2009]17號）；（2）《山東省物價局、山東省財政廳、山東省國土資源廳關(guān)于濟南、德州、濟寧三市調(diào)整征地地面附著物和青苗補償?shù)呐鷱?fù)》（魯價費發(fā)[2008]178號）；（3）《山東省人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)省煤炭工業(yè)局等部門《關(guān)于做好全省煤礦礦區(qū)農(nóng)村住房建設(shè)和壓煤村莊搬遷工作的意見（試行）的通知》（魯政辦發(fā)[2010]40號）；（4）《中共濟寧市市中區(qū)委、濟寧市市中區(qū)人民政府關(guān)于加快推進新型農(nóng)村社區(qū)和農(nóng)村住房建設(shè)的實施意見》（濟區(qū)發(fā)[2009]12號）；（5）《濟寧市市中區(qū)人民政府關(guān)于加快推進城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤工作的意見》（濟區(qū)政發(fā)[2010]12號）。村莊及建筑物搬遷由礦方承擔(dān)的主要費用為：（1）房屋評估費：300元/處；（2）搬家費：1000元/處；（3）臨時安置費：100元/人×18個月；（4）搬遷獎勵費：10000元/處；（5）房屋附屬設(shè)施拆裝、補助費：3000元/處；（6）房屋拆除費：141平方米/處（平均）×20元/平方米；（7）搬遷工作經(jīng)費：300萬元；（8）土地復(fù)墾費：12000元/畝；（9）新建社區(qū)總建筑成本費：①建筑成本1346元/平方米；②設(shè)計費、監(jiān)理費、審圖費、事業(yè)性收費：1000萬3、不同開采工作面布置方案的經(jīng)濟分析（1）延深區(qū)開采工作面布置方案根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存條件，以及地表村莊的情況，綜合考慮相鄰唐口煤礦630采區(qū)的開采布置，提出了兩套延深區(qū)布置方案。第一套方案，在不考慮唐口煤礦630采區(qū)的聯(lián)合影響的情況下，優(yōu)先解決開采工作面的接替問題。為緩解礦井開采對地表的影響，提出延深區(qū)三采區(qū)順序接替的方案，即以5301作為延深區(qū)的首采面，然后由6301接替，再由7301接替。為避免開采對暗斜井的影響，此后的接替在630采區(qū)和730采區(qū)跳采。根據(jù)當(dāng)前的煤炭形勢，為保護地表村莊，實施條帶式開采，將地表變形控制在Ⅰ級破壞程度范圍之內(nèi)。第二套方案，根據(jù)唐口煤礦630采區(qū)的開采布置，6305工作面的開采將對永東村產(chǎn)生影響。為了保證開采的正常進行，抓住這次契機，配合集團公司對延深區(qū)地表村莊實施搬遷。搬遷后根據(jù)井田地質(zhì)條件，對解放煤炭資源實施全部正常開采。但由于村莊搬遷需要一定的時間，為了為村莊搬遷騰出時間，三個采區(qū)的首采面布置保持不變。（2）不同布置方案的經(jīng)濟分析①延深區(qū)開采影響范圍內(nèi)的村莊建筑物情況在新和煤礦延深區(qū)開采影響范圍之內(nèi)，永東村，永南村，永西村，永北村、東李村和南劉村的民居建筑以磚混結(jié)構(gòu)為主。村莊內(nèi)建筑物面積如表3-1。②不同布置方案費用概算第一，搬遷開采方案費用概算若采用長壁全部垮落法開采，延深區(qū)需要實施搬遷的村莊有永東村，永南村，永西村，永北村、東李村和南劉村（宮白莊村和劉營村暫不考慮），需要搬遷的重要建筑物有永東村小學(xué)、幼兒園、村委會、公司辦公樓等。根據(jù)礦區(qū)實際和有關(guān)文件計算，延深區(qū)采動影響范圍內(nèi)村莊的綜合搬遷費約1600元/平方米，延深區(qū)范圍內(nèi)6個區(qū)村莊的建筑面積共206096平方米，搬遷共需投入資金約32000萬元。另外，采區(qū)內(nèi)其它重要建筑物的搬遷費用為：永東小學(xué)、幼兒園搬遷費用約3000萬元，村委會搬遷費用約500萬元，公司辦公樓的搬遷費用約1000萬。327省道商業(yè)房進行加固約1000萬元。這些重要建筑物的搬遷和加固費用合計約5500萬元。則延深區(qū)地表村莊及重要建筑物搬遷需要費用共計約37500萬元。另外，延深區(qū)內(nèi)煤層全采地表下沉量大(5038mm)，需要對塌陷耕地進行賠償、治理、復(fù)墾，類比其它礦井條件，預(yù)測約需投入資金600萬元。由此，延深區(qū)采取搬遷開采方案，共約需投入資金47100萬元。第二，條帶開采方案費用概算延深區(qū)按條帶方案開采后，村莊民房及其它重要建筑物的采動損壞等級為I級，不修或簡單維修即可安全使用。綜合預(yù)測延深區(qū)條帶開采后村莊房屋、構(gòu)建筑物的維修補償費約4000萬元。另外，延深區(qū)內(nèi)煤層條帶開采地表下沉量大(1518mm)，塌陷劇烈區(qū)域也需要對塌陷耕地進行賠償、治理、復(fù)墾，但治理強度顯然小于沒有村莊搬遷后全部開采后的狀況，預(yù)測約需投入資金300萬元。由此，延深區(qū)采取搬遷開采方案，共約需投入資金4300萬元。第三，建筑物保護與搬遷相結(jié)合方案費用概算延深區(qū)采用建筑物保護與搬遷相結(jié)合的方案，首先布置三個采區(qū)的首采工作面，圈定的可采儲量為325萬噸，如果按照120萬噸/年來組織生產(chǎn)，可以開采2.7年。期間，礦井要積極組織村莊搬遷，共需投入資金47100萬元。但由于村莊搬遷的不確定性很大，首采面以后的后續(xù)開采方案難以確定。因此，這里按照比例來考慮應(yīng)負擔(dān)的費用。③不同布置方案的煤炭產(chǎn)量采取不同的布置方案，礦井的可采儲量各不一樣，導(dǎo)致的經(jīng)濟效果也存在較大的差異（如表4-31）。采取村莊搬遷后的長壁全部垮落法開采，煤炭資源開采儲量達1866萬噸，按照95%的工作面回采率測算，煤炭總產(chǎn)量可達1772萬噸。而如果采取不搬遷村的保護式條帶開采，煤炭資源可采儲量為970萬噸，按照95%的工作面回采率測算，煤炭總產(chǎn)量可達921萬噸。按照120萬噸/年的計劃產(chǎn)量來框算，采取村莊搬遷全部開采的方案將使礦井的服務(wù)年限延長7年。表4-31不同布置方案的煤炭產(chǎn)量及經(jīng)濟效果方案村莊及建筑物處理方案可采儲量(M噸)煤炭預(yù)計產(chǎn)量(M噸)采煤利潤(萬元〉村莊搬遷費、補償費(萬元)經(jīng)濟效益(萬元)村莊搬遷全部開采整體搬遷，補償耕