鹿洼井田臨南四采區(qū)煤層開(kāi)采沉陷成因分析

鹿洼井田臨南四采區(qū)煤層開(kāi)采沉陷成因分析

鹿瓦井田位于南四湖東部。這是一個(gè)湖相沉積層。地表平坦，地下潛水位約34米。四采區(qū)范圍內(nèi)地面地勢(shì)平坦,地面標(biāo)高+34.39m～+34.89m,采區(qū)內(nèi)有兩個(gè)自然村,村莊面積約369畝。鹿洼煤礦核定生產(chǎn)能力1.2Mt/a,四采區(qū)主采煤層為3煤層,平均厚度8.76m,開(kāi)采上限標(biāo)高-290m,下限標(biāo)高-570m,區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,開(kāi)采技術(shù)條件較好。但此采區(qū)內(nèi)約3/4的煤炭資源被村莊壓覆,造成可采量大為減少。1該村采礦的主要技術(shù)方法如下(1)維修補(bǔ)償煤層開(kāi)采后對(duì)地面房屋的影響破壞等級(jí)在Ⅰ～Ⅱ級(jí)左右時(shí),可按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維修補(bǔ)償。(2)該村的整體開(kāi)采是柱式的采用長(zhǎng)工作面、雙工作面或階梯狀工作面的全柱式聯(lián)合開(kāi)采方法,煤層整體快速的推過(guò)村莊,使地面村莊在工作面停采后位于移動(dòng)盆地的中央。(3)協(xié)調(diào)打開(kāi)包括兩個(gè)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(kāi)采,以減少采動(dòng)疊加影響。(4)休息在開(kāi)采數(shù)個(gè)煤層的情況下,可在第一個(gè)煤層開(kāi)采引起的地表移動(dòng)基本穩(wěn)定后再開(kāi)采第二個(gè)煤層,從而使采動(dòng)影響疊加減少。(5)條法的行使目前條帶法開(kāi)采采出率在30%～60%,地表下沉系數(shù)僅為煤層采厚的3%～15%,已成為村下采煤的一種十分有效的開(kāi)采方法。(6)充填材料問(wèn)題井下充填采煤法雖然能有效地控制地表下沉(一般q=0.05～0.15),但由于受井下空間、環(huán)境等條件的限制,加上充填材料問(wèn)題和需要復(fù)雜的系統(tǒng)裝備,以及影響生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)投入過(guò)大等,目前國(guó)內(nèi)很少應(yīng)用。(7)減少地表下沉地面鉆孔高壓注漿充填覆巖離層帶控制塌陷技術(shù)一般可減少地表下沉40%左右,使地表的采動(dòng)沉陷活動(dòng)及斑裂得到了緩解,民房的損害程度有了明顯的降低,效果較好。(8)現(xiàn)行工商工商制度,導(dǎo)致土地價(jià)值失去搬遷村莊是解放村下壓煤的根本性途徑,但面臨很多困難。①搬遷費(fèi)用一再攀高,開(kāi)采成本逐漸增加;②農(nóng)民失去了賴(lài)以生存的土地,導(dǎo)致工農(nóng)關(guān)系緊張和社會(huì)不穩(wěn)定;③搬遷周期過(guò)長(zhǎng),嚴(yán)重地影響礦井生產(chǎn)接續(xù)。2村下采煤方案2.1條帶開(kāi)采的采出液厚松散層下、深厚比較小等條件下,村下壓煤可以采取部分煤層開(kāi)采的方案,如條帶法開(kāi)采,其目標(biāo)是采后把絕大多數(shù)民房的損壞控制在Ⅱ級(jí)以下,用適當(dāng)維修和給予補(bǔ)償?shù)姆椒?實(shí)現(xiàn)煤層的合理、安全采出。但四采區(qū)3煤層厚度大,條帶法開(kāi)采回采率最大只有40%左右,資源回收率過(guò)低,采煤經(jīng)濟(jì)效益降低。2.2地表房屋采動(dòng)破壞等級(jí)過(guò)高區(qū)域開(kāi)采地質(zhì)條件下,煤層采后的地表移動(dòng)變形大,地表房屋采動(dòng)破壞等級(jí)絕大部分大于Ⅳ級(jí),開(kāi)采塌陷將給房屋的安全居住帶來(lái)嚴(yán)重威脅。四采區(qū)兩個(gè)村莊壓煤量大,搬村采煤經(jīng)濟(jì)效益高是解放壓煤的根本方法。3通過(guò)計(jì)算和評(píng)估煤層開(kāi)采地表的移動(dòng)變形，以及對(duì)開(kāi)采的影響3.1地表巖移觀測(cè)本次采用的地表移動(dòng)變形計(jì)算參數(shù)選取主要依據(jù)為:(1)礦區(qū)3煤層放頂煤開(kāi)采的地表巖移觀測(cè)數(shù)據(jù)資料;(2)放頂煤開(kāi)采的地表塌陷一般規(guī)律性。3.2地表變形情況煤層開(kāi)采影響地表建筑物及土地的移動(dòng)變形值主要有:地表下沉值、傾斜值和水平變形值、曲率值。通過(guò)計(jì)算,垮落法開(kāi)采后地表最大下沉5500mm、最大傾斜30.0mm/m、最大水平變形12.0mm/m、最大曲率變形-0.25×10-3/m。即四采區(qū)3煤層垮落法開(kāi)采后,兩個(gè)自然村大部分民房的破壞等級(jí)達(dá)到了Ⅳ級(jí)以上,同時(shí)地表的最大下沉速度大,村莊民房受損嚴(yán)重,需要整體拆遷。條帶法開(kāi)采后地表最大下沉1000mm、最大傾斜6.0mm/m、最大水平變形2.5mm/m、最大曲率變形-0.06×10-3/m。即四采區(qū)3煤層條帶法開(kāi)采后,兩個(gè)自然村約1/3的民房破壞等級(jí)達(dá)到Ⅱ級(jí),可采取維修處理。3.3沉陷量測(cè)定由預(yù)測(cè)結(jié)果地面最大下沉值達(dá)到5500mm,地面塌陷區(qū)總面積約為2144畝(以沉陷量200mm為界)。四采區(qū)地表潛水位深度為0.5m左右,煤層開(kāi)采后,地面大部分地表標(biāo)高低于潛水位高度,塌陷盆地會(huì)常年性積水,在豐水雨季,塌陷盆地將變?yōu)榫鬯畢^(qū)。4村莊搬遷率總結(jié)4.1征地費(fèi)用的確定采區(qū)內(nèi)兩個(gè)自然村共計(jì)538戶,約1820人,面積約369畝。按照魯政發(fā)24號(hào)《山東省搬遷壓煤建筑物暫行規(guī)定》的規(guī)定,搬遷費(fèi)用主要由新村征地費(fèi)、居民居住搬遷費(fèi)、搬遷修路費(fèi)、回填土方費(fèi)等構(gòu)成。根據(jù)GB《村鎮(zhèn)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》,新村占地按原村人數(shù)100m2/人計(jì)算,即搬遷人口1820人,征地273畝。征地費(fèi)用每畝約5.5萬(wàn)元,綜合征地費(fèi)約1500萬(wàn)元。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際,壓煤村莊綜合搬遷費(fèi)15萬(wàn)元/戶,兩個(gè)村莊搬遷共需投入資金8070萬(wàn)元。4.2土地管理和其他建設(shè)結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用(1)礦山失地農(nóng)民的絕產(chǎn)土地征收和破產(chǎn)賠償費(fèi)用的計(jì)算煤層開(kāi)采后,區(qū)域地面最大下沉5.5m,塌陷總面積約為2144畝,村莊周?chē)耐恋貙⒁蛳鲁亮窟^(guò)大出現(xiàn)永久性或季節(jié)性積水而絕產(chǎn),因此煤礦應(yīng)承擔(dān)絕產(chǎn)土地的征用和減產(chǎn)土地的賠償費(fèi)用。近似估算綜合土地補(bǔ)償費(fèi)用約3000萬(wàn)元。(2)土地恢復(fù)煤層開(kāi)采后,地表的塌陷量大,為此,必須采取適當(dāng)?shù)闹卫?、?fù)墾措施。近似計(jì)算塌陷地綜合復(fù)墾治理費(fèi)用約為800萬(wàn)元。(3)治理費(fèi)用及預(yù)測(cè)費(fèi)用預(yù)測(cè)開(kāi)采影響區(qū)內(nèi)其它主要建構(gòu)筑物是萬(wàn)福河及河堤,預(yù)測(cè)影響長(zhǎng)度1750m,需治理費(fèi)用約6000萬(wàn)元。綜上計(jì)算,村莊搬遷方案總費(fèi)用為17870萬(wàn)元。5采礦經(jīng)濟(jì)效益分析5.1煤調(diào)濕的運(yùn)行兩村莊搬遷開(kāi)采后,可采出煤炭524萬(wàn)t。噸煤按現(xiàn)行售價(jià)420元/t(含稅)、綜合成本240元/t計(jì)算,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值22億元、實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)9.4億元。5.2失煤量及地表采定量采用條帶法開(kāi)采,按總體40%計(jì)算回采率,約可采出煤量209萬(wàn)t,條帶法開(kāi)采約損失煤量314萬(wàn)t,即損失采煤利潤(rùn)5.6億元。同時(shí),條帶法開(kāi)采由于巷道掘進(jìn)量大,采煤成本也相應(yīng)增加300萬(wàn)元左右。條帶法開(kāi)采區(qū)域地表仍下沉約1000mm左右,一部分房屋仍會(huì)產(chǎn)生Ⅰ～Ⅱ級(jí)裂縫損害,需要維修補(bǔ)償。兩村莊將發(fā)生維修補(bǔ)償費(fèi)用約300萬(wàn)元。5.3該計(jì)劃的經(jīng)濟(jì)比較表1通過(guò)以上經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比,村莊搬遷開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于條帶法開(kāi)采。6經(jīng)濟(jì)效益分析(1)不會(huì)造成煤炭資源浪費(fèi),有利于合理開(kāi)發(fā)煤炭資源,提高礦井服務(wù)年限;(2)搬遷村莊方案和其它方案相比,技術(shù)可行性強(qiáng),經(jīng)濟(jì)效益顯著;(3)有利于礦井合理開(kāi)拓布局,能夠保證采區(qū)正常接替;(4)建設(shè)搬遷新村,將采取高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃,有利于改善農(nóng)民的居住和生活質(zhì)量。(5)鹿洼煤礦礦群關(guān)系