1、XXXXXXXXXXXXX有限公司农业综合开发项目可行性研究报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月XX项目可行性研究报告建设单位：XX建筑工程有限公司建设地点：XX省XX市编制单位：XX工程咨询有限公司20XX年XX月55可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位：XX工程咨询有限公司资格等级： 级证书编号：（发证机关：中华人民共和国住房和城乡建设部制）编制人员： XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日目录前 言- 2 -第一节 井田概况- 4 -一、地理位置与交通条件- 4 -二、地貌水系- 5 -三、毗邻矿井概况- 5 -第二节 压煤村2、庄煤柱地质采矿条件- 5 -一、地层- 5 -二、煤层- 6 -三、结构- 7 -四、煤质- 7 -五、水文地质- 7 -六、煤层顶、底板条件- 8 -第三节 压煤村庄村下煤柱开采方案提出- 8 -一、压煤村庄村下压煤区域概况- 8 -二、村庄下采煤论证与方案设计编制的依据和基础资料- 9 -三、方案设计的指导思想- 9 -四、压煤村庄村下条带开采方案的设计目标- 10 -五、压煤村庄村下开采可行性研究- 10 -第四节 压煤村庄村房屋概况- 10 -第三节 国内外采煤现状与xx矿建下采煤方法选择- 11 -一、国内外建下采煤研究现状- 12 -二、我国建下采煤研究现状- 13 -三、建下采煤3、技术措施- 15 -第六节 地表岩移参数的选择- 18 -第七节 条带开采基本问题- 21 -一、 条带开采类型- 22 -二、条带开采覆岩及地表沉陷机理- 22 -三、条带开采需要说明的几个问题- 24 -第八节 压煤村庄村下煤柱开采可行性研究- 25 -一、开采煤柱留设原则- 26 -二、煤柱强度的较核- 27 -第九节 地表移动计算分析- 31 -一、概率积分法地表移动变形公式- 32 -二、地表移动的GIS预计软件的说明- 33 -三、地表移动与变形的计算分析- 33 -第十节 建筑物变形与地表变形关系- 35 -一、建筑物变形与地表变形关系- 35 -二、评定建筑物破坏标准- 36 4、-第十一节 煤2与煤3条带开采时煤柱布置方式- 38 -第十二节 非正常采动影响分析- 40 -一、断层影响分析- 40 -二、矿区古小窑开采影响分析- 40 -三、回填沟影响分析- 41 -四、水管和废水沟影响分析- 41 -五、相邻的老采区影响分析- 41 -第十三节 经济效益分析- 41 -一、搬迁全采方案经济效益分析- 42 -二、单独条带开采煤2经济效益分析- 42 -三、 搬迁全采方案利弊- 43 -四、村庄下采煤的房屋补偿费用- 43 -第十四节 村庄搬迁方案合理性分析- 46 -一、搬迁村庄综合费用估算- 46 -二、旧村址地综合治理评估- 46 -三、新村建设与村镇规划- 45、6 -四、村庄压煤搬迁资金筹备- 47 -第十五节 新村址选择方案- 47 -一、新村位置的初步确定- 47 -二、新村址周边地理环境- 47 -三、新村压煤有关可采价值及压占耕地情况- 48 -四、解决远距离搬迁后群众生产生活的措施- 48 -第十六节 结束语- 48 -前 言xx矿业有限责任公司于2000年1月矿井破土动工，2003年3月矿井首采面2201工作面试生产，矿井含煤面积仅1.8km2，地质储量1800万吨。在xx矿业有限责任公司中部有一福兴村庄，村下压煤2与煤3两层煤，煤层平均厚度分别为2.2m和4.5m，平均埋深580m，压煤储量为182万吨。考虑到矿井开拓部署和接续安排，研6、究确定xx矿业有限责任公司福兴村下压煤合理开采技术方法，是xx矿业有限责任公司近期经营决策的重大问题，也是不容回避的重大技术问题。xx矿业有限责任公司自2002年试生产以来，为了掌握煤2开采引起的地表沉陷规律，探求村庄下煤柱安全开采措施，开展了2201工作面地表岩移观测工作。由于地质构造的影响，2201工作面分成了两个块段，形成条采面，该面地表岩移观测数据为xx矿业有限责任公司村下开采设计提供了宝贵数据。设计目标为：在优先考虑节省煤炭资源，提高矿井资源回收率的前提下，并综合技术和经济效益等因素，进行多种可行的开采设计方案计算分析，最终提出一种效益明显、技术上可行、企业可操作、安全可靠的压煤村庄7、村下开采方案。xx矿业有限责任公司压煤村庄村下煤2平均厚度为2.2m，故单纯条带开采煤2（回收率50）是可行的。而煤3平均厚度为4.5m，在条带开采煤2后再安全开采煤3（限厚），对资源浪费是非常严重的，特别是压煤村庄村下压煤占xx矿业有限责任公司可采储量的1/10，本着节省煤炭资源的设计目标，对“单独条带开采煤2”及“煤2与煤3（限厚）联合条带开采”与“搬迁后全采”三种开采方案进行了计算分析，并综合技术和经济效益等因素，最终提出xx矿优先考虑采用“搬迁后全采”的开采方案，彻底解放压煤村庄村下182万吨压煤储量。对“搬迁后全采”开采方案，用可靠的随机介质理论，进行了地表移动与变形值预计，并用su8、rfer软件绘制了各种移动与变形值图件，并进行了经济效益分析，计算表明：压煤村庄搬迁后村下煤柱全采方案经济效益十分明显，可实现利润是条带开采煤2的6倍，另搬迁后全采比条带开采煤2可延长6年矿井服务年限，并进行了新村址选择与村庄搬迁方案合理性分析。经xx矿业有限责任公司和山东科技大学地科学院的共同工作，依据原煤炭工业部颁布的建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，完成了压煤村庄村下压煤开采煤可行性研究工作。在项目进行过程中，泉兴矿业集团公司与xx矿业有限责任公司各级领导给予了大力的支持与帮助，并多次与研究单位商讨开采方案，提供了各种研究资料，山东科技大学科研处及地科学院的领导提供了很9、多的方便，在此表示感谢。 第一节 井田概况一、地理位置与交通条件xx矿业有限责任公司位于枣庄市xx区xx乡境内，是韩台煤田xx勘探区的一部分。矿井地处鲁、苏、皖三省交界，西距微山湖约10km，距京沪线韩庄火车站8km，南距韩庄运河0.3km。104、206国道及京福高速公路和京沪高速铁路从井田内穿境而过，形成了铁路、公路和水运四通八达的交通运输网络。优越的地理位置和交通运输网的广布，为矿井基本建设和原煤外运提供了得天独厚的便利条件。二、地貌水系本区地形较为平坦，地势南低北高、东低西高，地面标高+33.77 +34.3m，属冲积平原区。地表水系发育，井田西部最大的的地表水体是微山湖，它直接补给本10、区南部韩庄运河和北部的胜利渠。韩庄运河经改造后河宽200m，胜利渠为人工挖掘，宽60m；东部有周营大沙河，西部有一支沟。除韩庄运河常年有水外，胜利渠、周营大沙河及一支沟均为季节性河流。历年最高水位为+35.00m。三、毗邻矿井概况矿区内现有生产矿井三对，即西南部的张子山煤矿、利国煤矿以及福兴煤矿。第二节 压煤村庄煤柱地质采矿条件一、地层本井田为隐蔽式煤田，含煤地层为石炭、二迭系，煤系地层总体倾向北西，倾角11 38，平均倾角25左右，为一南缓北陡、西缓东陡的缓倾斜倾斜煤系地层。自上而下地层特征如下：第四系：由黄色耕植土，棕黄色砂质粘土、姜结石及底部砂砾或灰色粘土组成，平均厚度13.5m，最大厚11、度33.3m。其中姜结石局部厚度达7m左右，并有粘土充填其中。该地层总体呈中南部最厚、象四周变薄的分布趋势。第三系：有铁锈红色厚土砾岩、砂泥岩和砂岩组成，呈角度不整合覆盖于二迭系地层之上。随煤层深部加厚，由井田中部尖灭，预计在井田以北大面积存在，最大厚度达300m以上。二迭系：上二迭系石盒子组上段主要由绿灰色粉砂岩、细砂岩、灰白色中砂岩及少量粗砂岩组成；下段多由杂色泥岩、砂岩及柴煤组成，上下两段最大残厚约为530m。下二迭山西组有深灰色泥岩、灰白色中细粒砂岩、砂泥岩和煤2、煤3受火成岩侵入影响，局部变成天然焦。石炭系：分上石炭太原组和中石炭本溪组。太原组有灰色泥质岩、细砂岩、中砂岩和石灰岩组成12、，含薄煤8层，局部可采有14、16、17三煤层；该组厚度为170m。本溪组主要有泥岩、砂岩、粘土岩、层铝土及石灰岩组成，厚约45m，与下伏奥陶系呈假整合接触。奥陶系：以石灰岩为主，厚约800m，假整合与寒武系之上。二、煤层xx井田面积为8.14km2，主采区面积仅有1.8 km2。在主采区内煤2、煤3开采深度-350-800m，平均采深-600m，东南部浅处煤层倾角较缓，在19230；北部深处煤层倾角变陡，为27380，井底车场所在处煤层倾角200左右。主采区煤2厚度在.374.78m，平均厚度2.46m，煤3厚度2.876.82m，平均厚度4.57m；煤2、煤3层间距10.4029.82 m13、，平均层间距15.04m，属结构简单和比较稳定的中厚厚煤层。三、结构xx井田为一走向北东，倾向北西的单斜构造，主要构造形式有褶曲、断层和岩浆岩侵入。褶曲：区内褶曲较为平缓，仅主采区中部的煤层底板略有起伏，次级褶区只在浅部有所展布。断层：本井田大小断层共有12条，物探资料解释断点27个。其中正断层11条、逆断层1条；属查明断层3条，基本查明断层7条，推断断层2条。岩浆岩：从井田西南部侵入本区的岩浆岩，通过钻探和两次物探，共圈定了三片煤层变焦区或煤焦混合体块。其中井田西南侵入区控制程度较为严密，北部煤2两个区段相对较差。本井田构造复杂程度为二类二型。四、煤质井田内2、3层煤均为低灰、高发热量、低硫14、特低磷。煤2为煤气、1/2中粘煤和弱粘煤，煤3为1/3焦煤、1/2中粘煤和弱粘煤。 五、水文地质根据精查地质报告、井筒检查孔资料和毗邻矿井生产的实际情况，对矿井正常涌水量和最大涌水量重新进行了计算。开采煤2、煤3有直接影响的主要含水为上覆二迭系三个主要砂岩含水层段；间接影响的主要含水层为下距3煤约40m左右的第五石灰岩含水层和井田东边界与煤系含水地层对口接触的巨厚奥陶系石灰岩含水层。六、煤层顶、底板条件煤2：顶板为青灰色或灰白色中细粒砂岩，一般厚10余米，坚固稳定，抗压强度较大，易于控制，如受到风化，抗压强度会降低。底板为细砂岩或中砂岩，一般厚度为616m，局部地段有0.5m厚的粘土岩或泥岩15、伪底。煤3：顶板为煤2底板，底板为黑褐色泥岩或砂岩，厚10m左右。局部有火成岩侵入现象。 第三节 压煤村庄村下煤柱开采方案提出xx矿业有限责任公司井田中部有压煤村庄村，约有536户，村庄面积为54000m2，位于枣庄市xx区xx镇正南约2km处。经计算，该村庄煤柱煤2地质储量为58万t，煤3地质储量为124万t，煤2与煤3累计为182万t。经2201、2203等工作面开采表明，该块段煤柱地质构造简单。矿井由于压煤村庄煤柱的影响，井下开采布局比较紧张，解放村下压煤已迫在眉捷。因此，xx矿业有限责任公司论证福兴村压煤开采可行的方案。一、压煤村庄村下压煤区域概况压煤村庄村下压煤区域东西长440m，南16、北长430m，压煤面积为189200m2，煤2上山采深524m，下山采深624m，平均采深574m，煤层倾角落100，村下压煤2与煤3两层煤，煤2平均厚2.2m，煤3平均厚4.5m，煤2与煤3层间距离15m。压煤村庄村下煤柱开采井上下对照如图（2）所示。二、村庄下采煤论证与方案设计编制的依据和基础资料1. 建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程(2000年版)2. 煤矿安全规程及煤矿安全规程1992年版执行说明3. 山东省人民政府文件，鲁政发(1989)135号,山东省搬迁压煤建筑物暂行规定4. 山东省人民政府文件，鲁政发(1999)24号,关于调整山东省搬迁压煤建筑物暂行规定中补17、偿标准通知5. xx矿业有限责任公司地质报告6. xx矿业有限责任公司采掘工程平面图及井上下对照图7. 部分相关的地质剖面图三、方案设计的指导思想方案设计中，本着少投入多产出的原则，充分考虑到市场经济条件下煤炭企业的经营特点，依靠科技进步,提高矿井经济效益，并在确保矿井安全生产的前提下，充分估计到矿井近期和长远发展的需要，优化采矿方法，合理、经济、安全、高效地开采村庄压煤,充分保护矿井资源，保持矿井生产的长期稳定，最大限度地提高矿井的综合经济效益。四、压煤村庄村下条带开采方案的设计目标压煤村庄村下开采方案的设计目标为：在优先考虑节省煤炭资源，提高矿井资源回收率的前提下，并综合技术和经济效益等因18、素，进行多种可行的开采方案计算分析，最终提出一种效益明显、技术上可行、企业可操作、安全可靠的压煤村庄村下开采方案。五、压煤村庄村下开采可行性研究根据压煤村庄村下压煤的地质采矿条件，重点探讨如下开采方案：1、 煤2单独条带开采方案；2、 煤2与煤3联合条带开采方案与限厚条带开采方案，3、 地面村庄搬迁开采方案，分析地面村庄搬迁开采方案的可行性。按照上述前提，编制了压煤村庄村下煤柱开采可行性论证报告。第四节 压煤村庄村房屋概况压煤村庄村内的房屋建造年代各异，房屋结构差异较大，有近几年新建的新房，也有是十几年前建的旧房，更有几十年前建成至今仍在使用的破旧房屋。从结构上看，有砖木结构、片石基础、砖墙瓦19、顶的；有片石基础土墙木屋架、瓦顶的；有片石基础土墙夹砖垛、木屋架瓦顶的。近几年建造的房屋屋顶多为钢筋混凝土预制楼板。从抵抗地表变形角度分析，房屋建造结构的不利因素有：（1） 无基础圈梁，地表的移动与变形很容易传到房屋的上部。（2） 以沙为主的灰沙浆胶结片石基础拉伸能力极弱；（3） 房屋的局部（或在中间或在一端）为两层，荷重不均，在高低交界处产生破坏；（4） 有的房屋前探檐用木柱或砖柱支撑，受地表水平变形作用易发生损坏；（5） 房屋为钢筋混凝土预制板，当地表变形较大时，搭放部位可能出现缝隙，严重时会下落，造成事故；（6） 有的北房山墙之间无空隙，相当于排房，一栋房屋的变形会影响相邻的房屋。吨从开20、采引起的5种地表变形分析，对民房有影响的地表移动变形有倾斜、曲率和水平变形三种。因农村房屋平面相对较小，一般3-7之间，故倾斜和曲率的影响不如水平变形的影响大。我国部分矿区村庄下采煤的实践得出，土筑平房地表临界拉伸水平变形为=1.0mm/m（房屋前墙为砖墙，山墙为碗笼卵石墙，片石基础，灰渣屋顶），临界压缩水平变形为=2.0mm/m。根据上述数据并考虑到压煤村庄村多数房屋抵抗地表变形能力较差的特点，取临界水平变形值为=1mm/m，临界压缩水平变形为=2.0mm/m。第三节 国内外采煤现状与xx矿建下采煤方法选择一、国内外建下采煤研究现状国内外进行建成下采煤的很多，其中波兰的建下采煤技术在世界上处21、于领先地位。几十年来，波兰成功地开采了许多不同类型的建筑物和结构物保护煤柱，采取的主要措施是地面建筑物进行加固，井下采用条带开采和水砂填充全部回采的方法。一般城市煤柱则使用全陷法开采，且全陷法开采的比例逐渐增大。另外，通过采用协调法开采，台阶状成组工作面开采，以及由几个矿的联合开采等措施，减少了地表变形值。由于每个建筑物煤柱的特殊性，一般在正式开采之前先进行试采，待取得经验数据后再正式回采。同时，还组织专门的加固维修队伍，并重视地表和建筑物的变形观测工作。德国是研究建筑物下采煤历史悠久的国家，技术水平也在世界居领先地位。一般多数采取采后维修方法，少数采用采前加固方法，地质采矿条件不利时，采取限22、厚开采或填充开采方法。在一般建筑物下采用人工填充采煤法，在重要建筑物下采用水力填充，填充材料为炉渣或经破坏的矸石，从而大大减少了地表的移动变形值。前苏联的建下采煤问题也很严重，开展了大量的研究开采工作。采取的措施有：合理布置工作面、协调开采、条带开采等，一般很少采用填充法开采；采取的地面建筑物保护有：变形缝、钢拉杆、钢筋混凝土圈梁、地表缓冲沟等。英国最初在建下采煤时采取的措施是风力填充。由于开采缓倾斜煤层的风力填充效果不理想，地表下沉量达到50%左右，每吨煤成本还增加15%，故未能推广。以后，英国较多地采用条带采煤法开采城市、工厂和密集建筑物下煤柱，取得了较好效果，大大减轻了建筑物受采动的损害23、程度。二、我国建下采煤研究现状仅据1982年底不完全统计，我国统配煤矿“三下”（建筑物下、水体下、铁路下）压煤总量为133.5亿t，其中建下压煤为78.2亿多t，占整个压煤量的61%。建下压煤又以村庄下压煤所占的数量最大，为52亿t，占全国建下压煤量的60%，是解决“三下”压煤量的工作重点。面对严重的建下压煤问题，我国煤炭科技人员进行了大量的观测研究工作，并且总结出我国开采村庄下压煤的技术途径。我国建下采煤情况：我国采煤实验研究工作始于1954年，开滦唐家矿在劳动工人村下采煤。1962年，本溪矿务局彩屯矿开始在矿区医院住院部楼下采煤，这座三层的楼房在重复采动影响下遭到严重破坏，但经维修和加固后24、至今仍在使用。1964年1967年，抚顺车辆修理厂工业厂房下，采用了密实水沙充填和对厂房基础采用联系梁加固等措施，成功完成了采出厚度达20m的特厚煤层的实验开采工作。60年代以后，峰峰矿务局五矿和鹤壁矿务局六矿对建筑物采取加固措施后进行开采，以及枣庄矿务局对建筑物采用重点加固与一般维修方法开采市镇建筑物群下压煤，均取的了较好的成果。1973年1977年，蛟河煤矿应用条带开采奶子山镇建筑物下压煤，也取得了成功。1978年开始，我国首次开展了新建抗变形建筑的研究。建在采空区上的资江煤矿俱乐部，采用了水平滑动层、钢筋混凝土柱等新的建筑技术措施，采动后建筑物基本上未发生损害，始终正常使用。1983年阳25、泉矿务局开展了新建抗变形农村住宅的采煤实验工作。共建了七栋实验房，其中有六栋房的地表变形虽已达到了可使一般建筑物遭受级破坏的数值，但因进行了加固，这六栋房屋均能安全使用。1984年1985年，龙口矿务局洼里矿在22万伏高压输电线路第21号铁塔下采取了多循环作业，加快工作面推进速度，工作面范围内采净不允许留设煤柱等措施进行回采，达到了确保输电线路安全运行，减少了煤炭资源的丢失的目的。1986年，微山煤矿在村庄下进行条带开采，既减少了煤炭资源损失，保证了矿井产量，又达到了保护地表房屋的预期目的。90年代，我国抚顺矿务局老虎台煤矿、新汶矿务局华丰煤矿、兖州矿务局东滩煤矿、枣庄矿务局田陈煤矿、及开滦、26、大屯煤电公司等矿山先后采用覆岩离层注浆减沉的采煤方法，通过向采空区上覆岩体离层带注高水材料，达到控制地表下沉的目的，并取得了明显的减沉及控制地表斑裂的效果。2000年蒋庄煤矿在村庄下进行条带开采，取得了成功的经验。2003微山煤矿二号井在矿区石庄村下3上 煤全采条件下，又对该村庄下3下煤进行条带开采试验。三、建下采煤技术措施1、 条带法开采条带法开采是控制地表移动和变形的最有效的方法之一。该方法实质是将开采煤层按一定的尺寸划分留设煤柱和开采空间，用留设的煤柱来支撑煤层的上覆岩层，控制地表的移动和变形。开采空间的尺寸以地表不出现波浪下沉盆地、采出率一般不大于60%、留设煤柱以足够的稳定性为准。这27、种开采方法首先在蛟河奶子山镇下压煤开采实验成功，之后在全国范围内广泛推广，先后有峰峰、鹤壁、鹤岗、平顶山、枣庄、开滦等几十个矿务局（矿）采用，取得了很好的效果，推动了村庄下采煤工作的开展。这种方法的缺点的巷道掘进量大、丢煤多，从以往的成功经验上看，损失的煤炭储量一般为40%-60%。2、 长壁大面积协调开采这种方法的实质是将一个采区或是被保护的大型建筑群所压煤柱划分成几个工作面，工作面之间按要求错开一定的距离同时开采，以使每个工作面开采所产生的地面变形产生正负叠加，从而减少了地表变形。此方法曾在峰峰矿物局二矿辛寺庄村下同时七个工作面协调开采实验成功，同时用条带法开采了下一煤层。两种方法同时采用28、使辛寺庄村民几百户民房得以安全使用。该方法克服了条带法开采损失煤炭大的缺点，但此方法对生产管理、生产能力、通风能力等都有很高的要求。对于面积较小且不受地表水影响的建（构）筑群而言，在充分计算的基础上，也可以采用对工作面的背向开采，使建（构）筑群只受开采引起的下沉影响而不受开采引起的其它变形的影响。3、 建（构）筑物加固技术 对于大多数矿区而言，在地下煤层尚未开采以前就存在着大量的建（构）筑物，这些建（构）筑物在煤层开采以后势必会受到地表移动和变形的影响其正常使用，对这类可能产生破坏的建（构）筑物所采取的措施可以是在开采前预加固，如增加顶（底）圈梁、构造柱，铺设钢（铁）丝网喷射混凝土等。4、 抗29、采动变形建（构）筑物设计为了克服条带法开采和协调法开采的缺点，适应煤炭工业的发展趋势，80年代初煤炭科研单位开发并实验成功了建（构）筑物的抗采动变形技术，并在山西省的阳泉矿务局、河南省的平顶山矿务局、鹤壁矿务局、河北省的峰峰矿务局、邢台矿务局、开滦矿务局、河南省的资江煤矿、江苏省的大屯煤电公司、徐州矿务局等使用。这种方法是在煤层采动以前在建（构）筑物上采取一些特殊措施以抵挡由于煤层采动引起的变形而附加在建（构）筑物上的应力，确保建（构）筑物的安全使用。此方法只是在地面采取措施而对井下采煤工艺没有特殊要求。对于高潜水位矿区，又开发研制成功了抗变形、可迁移、可重组的盒子房技术，满足了采动区工、农双30、方要求。此方法的另一优点在于就地重建不必新占耕地，也克服了村庄搬迁开采无地可搬、重复压煤等缺点，但抗变形建（构）筑物的投资较常规建（构）筑物投资大，一般需增加30%左右。5、 建筑物调平技术目前，从抗变形建筑物技术水平上看，根据采动引起地表移动变形的性质，通过采取适当的措施，完全可以抵挡采动引起的地表变形、曲率变形以及地表的扭曲变形等等。但是，从建（构）筑物结构本身尚未找到抵抗倾斜变形的良策。而一些建（构）筑物在地下煤层开采结束，地表稳定以后，倾斜变形较严重，有些甚至不能正常使用。针对这种情况，又研究了建（构）筑物的倾斜调整技术，具体的技术成果分别为“大倾斜液压调斜系统”和“置换地基“技术。“31、大倾斜液压调斜系统”技术通过位移传感器和压力传感器实现了计算机控制；“置换地基 “技术是将原有地基变为沙质基地，二者的原理正好相反，前者是将建（构）筑物较低一侧顶起，而后者是将建筑物较高的一侧降低。这两项技术的工业实验分别于安徽省淮北矿务局和河南省鹤壁矿务局完成并取得良好的效果。6、 离层带注浆技术的应用此项技术是近几年才开发研究的。近几年的研究发现，地下煤层开采以后，在传统的冒落带、裂缝带和弯曲下沉带“三带“中，在裂隙带和弯曲下沉带之间，在一定的地层结构条件下，存在着沿地层界面发展的离层带，离层带的发展高度距离开采煤层约为0.5-0.7倍的采深，且其发展的充分度和具体位置与开采方法和工作面长32、度、推进速度、位置紧密相连，经验表明，在工作面前进方向的后方15-20m处离层发展最为充分。离层较之开采空间比，其空间体积明显小，大约是开采空间10%-25%左右。但是，研究成果表明，如若能及时将地下煤层开采所产生离层空间充填满，且其充填钻孔与裂隙带不连通，就能很好的控制地表的沉降，降低地表移动和变形。几个事例表明，其减沉效果随各方面条件的不同而有所差异，一般能沉降50%-70%左右。但是，离层带注浆技术并不适用于所有矿区。其原因是，离层带的产生是有一定条件的，其在煤层上覆岩层中存在硬度明显不同且有一定厚度的岩层，从结构上说，应上硬下软。xx矿业有限责任公司在二迭系内有多层硬度较大的中、细砂岩33、与硬度较软的粘土岩互层，根据离层发育实验，煤2开采在其上方岩层存在多个离层层位，具备实施覆岩离层注浆的地质条件。由以上提出的各种建下开采措施，结合压煤村庄村下煤柱地质采矿条件，因为煤2与煤3上覆岩体有多层厚砂岩、细砂岩等坚硬岩体，具有托板功能。故提出压煤村庄村下煤柱实施“条带开采”与“搬迁后全采”的开采方案，并进行可行性论证与经济效益分析，优化开采方法。第六节 地表岩移参数的选择xx矿业有限责任公司首采面2201工作面于2003年3月开始回采时，在地表布设了岩移观测站，由于2201工作面地质构造的影响，2201工作面分成了两个块段，但每个块段开采面积都较小，对地表几乎无影响。该面无法确定有代表34、性的xx矿业有限责任公司地表岩移参数。由于2201工作面开采的两个块段形成条带面，该面地表监测数据为本次条带宽度设计提供了宝贵数据。国家煤炭工业局2000年制定的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中规定的枣庄地区地表岩移参数，并结合岩性分析法确定压煤村庄村下煤柱全部开采的地表岩移参数取为：下沉系数： 水平移动系数： 主要影响角正切： 影响传播角： （为倾角）拐点偏移距： 当采用条带法开采时，其各项参数与全采时不同，根据国内外条带法开采实例、数植计算的结果相似模型实验得出条带法开采下沉系数与全采下沉系数比值与采出率有关，下面为五个采出率的下沉系数 采出率30% = 0.01* 采35、出率40% = 0.04* 采出率50% = 0.12* 采出率55% = 0.18* 采出率58% = 0.20*当采深H075m时，拐点移动按下式计算 S=1.56*bH/a*（0.11H0+30）式中：a条带煤柱宽带，m;b条带采出宽度，m。根据压煤村庄压煤块段的条件，拐点移动距为 S=0.05H*b/a条带法开采对覆岩的破坏较轻，使得覆岩的岩性相对较坚硬，因此，条带法开采的主要影响角正切tan比全采时tan要小，同时，随着采深的增加，条带法开采的水平移动系数也相对减少，但为了保证地面建筑物的安全，计算中考虑一定的安全系数，条带法开采的此二项参数仍取全陷法开采的地表移动计算参数，因此该采36、区的地表移动计算参数取值如表(1)。条带开采地表移动计算参数取值表(1)采煤方法参 数下沉系数()主要影响角正切tan影响传播角水平移动系数b拐点移动S全采0.752.2750.350.1H条带法采出率30%0.00752.2750.350.02H采出率40%0.032.2750.350.03H采出率50%0.092.2750.350.05H采出率55%0.132.2750.350.06H采出率58%0.152.2750.350.07H本次设计的条带开采方案煤2采出率为50%，按上表下沉系数取0.09，为了确保开采方案的安全性，下沉系数取：，其它参数不变。第七节 条带开采基本问题 为了达到保护37、地表建筑物的目的，根据地表极限变形的要求，试采区域内村下煤柱采用条带开采法，条带开采是将被开采煤层划分成比较正规的条带状，采一条（采宽），留一条（留宽），使留下的条带煤柱以支撑上覆岩层的重量，而是地表产生较小的变形。条带开采的地表移动有变形值与采出率成比例函数关系，采出率越大，下沉变形越大；采出率越小，下沉变形也随之减小，而且还与留柱宽度有关。条带法开采首先要保证条带煤柱的稳定性，即条带煤柱不能过小，保证煤柱有足够的安全系数。其次要保证地表不出现波浪下沉盆地，也即采出宽度不易过大。一、 条带开采类型条带开采分为走向冒落条带采煤法和倾向冒落条带采煤法，走向冒落条带采煤法，条带煤柱基本上沿煤层走向38、留设，工作面沿煤层伪倾向布置，大致沿煤层层推进，可采用后退式采煤法或前进式煤（混合式）采煤法；倾向条带冒落采煤法，条带煤柱沿倾向方向留设，工作面沿走向布置，沿倾斜推进。为了维护煤柱的稳定性，xx矿业有限责任公司应采用倾斜条带开采，由于房屋承受压缩变形能力强，则尽量将村庄布设在压缩区内，由于建筑物长轴方向基本上东西方向，井下煤层倾向为西北向，这样就使井下煤柱开采工作面不是严格的倾斜条带开采，从煤层产状来看，大体上还是沿倾斜开采。二、条带开采覆岩及地表沉陷机理采用条带法开采时，由于开采条带尺度较小，在采空区上方形成的跨落和断裂范围和高度较小，由于有条带煤柱的隔离和支撑作用，各开采条带上方的跨落、断39、裂带互不连通，不能形成整体的跨落，断裂带，因而采空区上方绝大部分岩体仍处于整体状态，条带采空上方岩层的重力转移到两侧条带煤柱上方，达到新的应力平衡，条带煤柱上方的应力相当于原始应力加上开采后的附加应力，因而使得条带煤柱上方一定范围内的岩层处于增压区。原始状态下的岩层内有节理、裂隙、离层等空隙和弱面，当岩体受到附加的应力作用后可使裂隙减小或闭和。这种减小或闭和就使整体岩层体积减小，表现为压缩变形。各岩层内节理、裂隙的减小或闭合值增加起来，即各岩层的压缩变形累加，构成了覆岩的下沉。这种累加效应使得覆岩沉降由下往上逐渐增加，至地表最大。显然，条带开采使覆岩沉降机理截然不同于长壁式全陷法覆岩沉陷机理。40、模型实验和实地观测说明，条带开采式覆岩沉陷主要发生在从煤层底板到煤层顶板上方30m左右的范围内，在这一范围内的沉陷值约占地表下沉值的80%，特别是在煤层顶板上方1020m的岩层沉降值最大。在覆岩中一般都存在有相对厚而坚硬的岩层，模型实验及实践说明，它在覆岩的移动起控制作用。覆岩中这种起控制作用的厚而坚硬的岩层称之为托板，条带煤柱上方被两侧垮落带所包围的岩体称之为岩柱，称岩柱以上直至托板为承重岩。研究表明，条带开采时覆岩最大下沉量W由以下五部分组成：自下而上依次为煤柱压入底板量W，煤柱压缩量W，岩柱压缩量W，承重岩层压缩量W和托板挠度W。即： W=由于托板托住了其上覆岩层和松散层，其上覆岩土层的41、移动和变形完全受“托板”沉陷控制。这些岩土层随“托板”的沉陷和变形而产生移动时，沿土层内部既不产生竖向压缩变形，也不产生竖向拉伸变形，层内无断裂、无离层。“托板”以上岩土层的变形有以下特征：1、 地表下沉盆地体积等于托板整体沉陷体积和托板挠度变形体积；2、 移动变形连续，无体积变形；3、 地表最大下沉量等于托板整体下沉量。因此，条带开采时托板上方岩土层的运动形式可以用颗粒体随机介质运动方式来描述，既托板上方的岩体可看成重力型颗粒随机游动介质，颗粒体在重力作用下，有采前平衡位置向采后的托板与原托板之间形成的“托板采空区”做自序运动，最后达到新的平衡状态，移动的结果在地表形成如概率积分曲面的下沉盆42、地。因此，条带开采地表移动模式由两部分组成，即托板及其覆岩的竖向压缩机制和托板上方岩土层的重力型颗粒体随机介质自序运动机制。三、条带开采需要说明的几个问题1、条带采区个别煤柱宽度不能大于H /4（H采深），大于H /4，将产生波形下沉盆地。2、与全陷落法一样，条带复采的下沉率大于出采的下沉率。采出率大，下沉率也大。当其他条件相同时，开采深度越深，下沉率越大，复采的下沉率增大幅度与采深有关。3、采用条带开采时也有采动程度问题。在既定采深、采出率和采宽条件下，当采区达到一定数值后，地表最大下沉值达到该条件的极限值，此时称这种开采规模的条带开采使地面达到充分采动。4、条带开采围岩与地表移动受以煤柱为43、支撑点拱形岩桥控制，下沉量小，故造成条带开采地表移动活跃期短，稳定快。一般开采工作面结束2-3个月，地表下沉值已达到地表稳定后最大下沉值的95%，此时可以认为地表已基本稳定。5、当条带采区与老采区相连时，为了防止老采区“活化”及防止老采区积水，不管条带如何布置（与老采区平行、直交、斜交）都必须留设一定宽度的隔离煤柱。6、条带开采采区内设计留的煤柱，不能任意乱掘，任何扰动这些煤柱，都将造成已经稳定的岩层失稳，引起地表再下沉，而且这种失稳速度反映是迅速而剧烈的。7、如果设计合理，进行条带开采时引起的地表移动变形一般不超过建筑物的临界变形值，但需注意以下情况：（1）、在延伸型建（构）筑物（如水、汽管44、线及长形建筑物）上将引起变形叠加，尽管地表变形小，但叠加后可能超过临界变形值，引起建（构）筑物破坏：（2）、条带开采时地表移动变形值虽小，但仍可引起断裂、古小窑采空区或地下工程移动“活化”，将引起地表出现剧烈非连续变形，甚至出现大裂缝或局部坍塌坑等，引起地面建筑物破坏。第八节 压煤村庄村下煤柱开采可行性研究 根据地表极限变形的要求，xx矿业有限责任公司压煤村庄村下煤柱可采用条带开采，为了尽量多的回收煤炭资源，我们对压煤村庄村下煤柱的条带开采可行性研究了多个，并进行优化设计比较，压煤村庄村下煤柱地质采矿条件如表（2）所示。 压煤村庄村地质采矿条件表（2）上山采深下山采深平均采深倾角厚度东西长(m45、)南北长(m)煤2524m624m574m1002.2m440m430m煤3539m639m589m1004.5 m440m430m一、开采煤柱留设原则 1、 采宽b：要求采后地表不出现波浪起伏，而是呈现单一平缓下沉盆地。国内外开采实践及有限元计算表明，采宽按下式取值可满足要求：H/10bH/4式中：H采深，m具体确定时，应考虑工作面初次来压步距及周期来压步距，采宽小时，则b不超过初次来压步距：采宽大时，b 不超过初次来压与周期来压步距之和，以利于顶板管理。压煤村庄村下煤柱平均采深574m，则采宽的取值范围为：57b143 2、留宽的确定煤柱易处于比较理想的三向受力状态时，为了保持煤柱的稳定性46、，不应在煤柱中开切割眼，故可按长煤柱计算：a=6.56MH*10+b/3-b/(2.6H)式中：a留宽 M采高，取煤2采高2.2m，煤3采高2.2m H采深，取煤2采深574m对于冒落条带，宽度比较满足：a/M5核区存在条件为：a0.01MH+8.4采出率为： p=b/(a+b)故留宽要大于10m二、煤柱强度的较核在“三下”压煤条带法中，载荷计算均采用仅考虑覆岩自重应力场的面积法。由于大多数条带法开采中的采出宽度都较小，除直接顶冒落外，老顶一般不冒落，冒落矸石一般不接顶承载。因此，可以认为采出宽度上方的覆岩荷重全部转嫁到所留设的煤柱的宽度上。此时，条带煤柱上承受的载荷为： p=a*h/(1-e47、)=(a+b)h式中：e为采出率，%：为覆岩平均重力密度，h为平均开采深度，a和b分别为留设煤柱宽和采出宽度。在采用较大采宽时，必须考虑空区承载，此时，条带煤柱承受的载荷为： p=(a+b)* *h-*b/1.2对于一般条件，煤柱强度计算多采用英国 Wilson 公式。它把煤柱在宽度方向划分成中心承受三向应力，表现为弹性的煤柱核区，核虽然出现了裂隙，但限制核区侧向移动的屈服区。核区煤柱强度： =4*h屈服区宽度： =0.00492 mh屈服区和核区间的煤柱强度线性过度，所以，条带煤柱的承载能力为： C=4*h*(a-0.00492 mh)因此，不同煤柱宽度和不同采出宽度的煤柱安全系数为：k=c48、/p针对于xx矿业有限责任公司开采开采压煤村庄煤柱提出了如下几种方案：1、在单独煤2（采厚2.2m、采出率为50%）条带开采方案中，进行22种条带开采方案煤柱强度和采出宽度的优化计算，条带煤柱的强度安全系数如表（3）所示。2、在煤2（采厚2.2m、采出率为50%）与煤3（采厚4.5m、采出率为50%）联合条带开采方案中，进行22种条带开采方案煤柱强度和采出宽度的优化计算，条带煤柱的强度安全系数如表（4）所示。3、在煤2（采厚2.2m、采出率为50%）与煤3（采厚2.2m、采出率为25%）联合条带开采方案中，进行23种条带开采方案煤柱强度和采出宽度的优化计算，条带煤柱的强度安全系数如表（5）所示49、。煤2（采厚2.2m、采出率50%）单独条带开采煤柱强度校核表(3)方案采宽（m）留宽（m ）煤柱强度（107）煤柱载荷（107）安全系数150301411201.2250402011351.5350502611501.7460301411351560402011501.3660502611651.6760603211801.8870301411501970402011651.21070502611801.51170603211951.71270703812101.81380301411651.91480402011801.11580502611951.31680603212101.5178050、703812251.71880804412401.81990905012701.9201001005613001.9211101106213301.9221201206813601.9煤2（采厚2.2m、采出率为50%）与煤3（采厚4.5m、采出率为50%）联合条带开采煤柱强度校核表(4)方案采宽（m）留宽（m）煤柱强度（107）煤柱载荷（107）安全系数140401211201250401211350.9350501811501.2455401211430.9555501811581.2655552111651.3760401211500.8860501811651.19606024118051、1.31065401211580.811655018117311265602411871.31365652711951.41470401211650.715705018118011670602411951.21770703012101.41880803612401.51990904212701.6201001004813001.6211101105413301.6221201206013601.7煤2（采厚2.2m、采出率50%）与煤3（采厚2.2m、采出率25%）联合条带开采煤柱强度校核表(5)方案采宽（m）留宽（m）煤柱强度（107）煤柱载荷（107）安全系数140401571201.3252、50401571351.2350501801501.2455401571431.1555501801581.1655552471651.5760401571501.1860501801651.1960602771801.610654015715811165502171721.31265603071871.51365651571951.514704021716511570502771801.21670603371951.41770703972101.61880804572401.71990905172701.7201001005773001.7211101106373301.822120120653、973601.8231301303901.8通过煤柱强度安全校核知，单独条带开采煤2（采厚2.2m、采宽60 m、留宽60 m、采出率为50%）的方案，地表民房是级变形，不需给村庄经济赔偿，但对资源浪费是非常严重的。在煤2（采厚2.2m、采宽60 m、留宽60 m、采出率50%）与煤3（采厚2.2m、采宽60 m、留宽60 m、采出率25%）联合条带开采中，个别建造年代早、质量差的建筑物达到级变形，需给村庄经济赔偿。为了节省煤炭资源，提出xx矿业有限责任公司压煤村庄村下煤柱开采方案为：“搬迁后全采”的开采方案。第九节 地表移动计算分析目前，地表移动与变形预计的最好是概率积分法，这种方法在地表移54、动与预计中得到了较为广泛的应用，本报告亦采用此方法进行地表移动与变形预计。一、概率积分法地表移动变形公式（1）地表任意点的下沉 其中： 式中：m：煤层厚度（m）； ：下沉系数； :煤层倾角（度）； I:沿煤层走向计算开采宽度（m）；L: 沿煤层倾向计算开采宽度（m）；; r：煤层走向方向主要影响半径： H：平均采深度（m）；:主要影响角正切；:煤层上山方向主要影响半径（m）；: 煤层下山方向主要影响半径（m）；（2）任意点、任意方向的水平变形 式中：、分别为待求点沿及+90方向的水平变形 x、y分别为待求点沿工作面走向在主剖面投影点处迭加后的水平变形 。二、地表移动的GIS预计软件的说明采用上55、述概述积分法理论，运用GIS软件mapinfo与vb语言混合编写了“地表移动概率积分法预测”软件，软件的主要操作步骤如下：1、 新建工作面：打开菜单项“工作面管理”，输入工作面信息项目，以及工作面角点信息。2、 选择参与预计的工作面，打开菜单项“预计计算”，选中相应的选项。点击“ok”,会依次出现计算子程序界面和进行格网预计时预计参数对话框。 3、绘制等值线：打开菜单项“数据可视化”，首先进行“数据格网化”，然后再绘制各种等值线图。 三、地表移动与变形的计算分析采用第六节提出的地表岩移参数，及基于GIS的“地表移动概率积分法预测”软件，对压煤村庄村下煤柱条带开采及全采引起的地表移动和变形进行了56、预测，各种情况地表移动与变形的最大值如表(6)所示。地表的移动与变形最大值表(6)开采方案下沉(mm)水平移动(mm)水平变形(mm/m)倾 斜(mm/m)曲 率(10-3/m)单独条带开采煤2（采厚2.2m，采60m，留60m）20884，-67052，-0.520.98，-1.10.008，-0.008煤2(采厚2.2m，采宽60m、留宽60m)与煤3(限采厚2 .2m，采宽60m、留宽60m)联合冒落条带开采方案。425162，-13611，-1.01.52，-1.540.011，-0.012压煤村庄煤柱全采40211811,-182310.3,-9.812.3, 14.60.05,-057、.16在以上三种方案中，如果压煤村庄村下仅条带开采煤2，地表建筑物是安全的，但资源浪费严重，这是企业所不能接受的；如果煤2与煤3（限厚）联合条带开采，由于条带开采厚度较大，会引起村内质量差的房子达到级变形，企业也要正面对待采动损害问题，并给村庄经济赔偿。既然如此，就不如采用方案三，搬迁后全采，这一方案从节省资源、经济效益及技术等方面都是合理的，再说压煤村庄村仅536户，搬迁费用和难度相对较小。故本设计提出压煤村庄村下压煤采用搬迁后全采的技术方案。对照国家煤炭工业局制定的建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程(2000年版) 总则中第四条规定：第四条 建（构）筑物、水体、铁路及主要井58、巷所压煤炭资源应遵循煤炭资源优化利用原则，受护对象安全原则，保护生态环境原则和企业经济与社会效益原则，凡技术上可行、经济上合理，丢弃后带来永不可采或其他严重后果的，必须进行开采；技术条件可能，但尚无成熟经验的应积极进行试采；在目前技术条件下难以开采，但采用搬迁、就地重建、就地维修、改道（河流）和疏干或改造（地下含水层）等特殊措施，在经济上合理时，可进行开采。否则应当留设保护煤柱或经有资格的技术咨询部门评估和主管部门批准放宽回采率要求，采出部分煤量。由此可见，本设计提出的“搬迁村庄后全采方案”，是符合国家煤炭工业局制定的建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程要求的。单独条带开采煤2（59、采厚2.2m、采宽60 m、留宽60 m、采出率为50%）、煤2（采厚2.2m、采出率为50%）与煤3（采厚2.2m、采出率为25%）联合条带开采与搬迁村庄后全采方案地表移动与变形预计值如附图所示。第十节 建筑物变形与地表变形关系一、建筑物变形与地表变形关系 建筑物的变形是由于地表变形传递给基础而引起的。在采动过程中地表产生了各种变形（下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形），建筑物亦受这些变形的影响。由于建筑物产生了不一致性。建筑物的变形与地表变形的关系，是与建筑物基础的材料、长度、宽度、深度荷载以及地基性质、建筑物平面形状、上部结构的刚度等有关，根据建筑物下采煤经验的实测资料，砖墙与承重建筑60、物的变形与地表变形关系如下：1、下沉关系建筑物的基础下沉W与地表下沉W基本一致，可用下式表示：W=0.96W2、倾斜关系建筑物基础I与地表基本I一致，即 I=1.01I3、变形关系地表水平变形的变化是零-最大拉伸-零-最大压缩-零的过程，地表水平变形对房屋基础产生摩擦力和侧压力，从而使基础产生拉伸或压缩，由采动后基础和地基观测的水平变形值知：对于无加固防护措施、具有毛石条形基础的建筑物而言，其基础和地基间拉伸水平变形的差异不大；但是，压缩水平变形值的差异却很大。在压缩水平变形条件下，房屋基础的压缩水平变形值要比相应处地基土壤的值小的多。因此，在拉伸和压缩两种不同条件下，有多组数据分析拟合得如下61、数据关系式： 拉伸： 压缩：二、评定建筑物破坏标准地表变形使建筑物的基础及其结构产生附加应力，从而使建筑物遭受到某种程度的损害。评定建筑物采动后遭受损害的程度和危险情况，应以建筑物使用安全和结构破坏为依据。对于同一对建筑物来说，由于考虑的出发点不同，所以衡量其危险程度的标准是有区别的。例如，一个托儿所或医院在受采动后，墙上出现了小裂缝和抹灰的脱落，这种状态可能影响了房屋继续使用，但建筑物的结构稳定性却不一定受到破坏。而对一个堆放材料和机械设备的仓库在受到如上采动影响时，即使再严重一些也不一定影响使用，所以建筑物的危害程度视其危害程度而定。建筑物结构在开采影响下是否遭受破坏，取决于建筑物受开采引62、起的附加应力和变形的能力。显然，要从数值上确定这种危险变形是非常困难的，由于各地区的建筑物结构和所使用的材料多种多样，施工工艺和房屋用途也不相同，故目前解决这个问题也只能是近似的。当前国内外评定建筑物采动后损害程度所采用的标准是不一致的，一般以地表变形值：倾斜、曲率（或曲率半径）、水平变形（拉伸或压缩）为标准，枣庄矿区根据38栋毛石带形基础、墙砖、木屋架、平瓦房屋面的平房，受地表变形影响的破坏程度及其对应地表点变形观测分析，将房屋破坏程度分为四级，并求出了各级破坏时的地表变形值，如表（7）所示。 枣庄矿区建筑物破坏与地表变形关系表（7）破坏程度建筑物破坏情况地表变形值修缮程度倾斜(mm/m)曲63、率(10-3/m)水平变形(mm/m)I墙身出现少量的不超过4mm宽的裂缝。3.00.22.0不修II墙身出现410mm宽的裂缝,门窗歪斜，墙皮脱落，梁支撑处稍有异样。380.20.524小修III墙身出现1040mm宽的裂缝,门窗变形严重，墙身倾斜，梁头有抽动现象，室内地板开裂或鼓起。8140.51.046中修IV墙身裂缝宽达到20mm以上，墙上有水平裂缝，甚至错动，墙身严重倾斜并外鼓或内凹，梁头抽动较大，屋顶鼓起，墙身局部挤坏。141.06大修第十一节 煤2与煤3条带开采时煤柱布置方式压煤村庄村下煤柱由煤2与煤3两层组成，两者间距在15mm左右。如在煤2条带开采后,继续研究对煤3实施条带开64、采问题，这属于重复条带开采问题。现说明重复条带开采的技术关键：由于条带开采是以留设条带煤柱的方式来支承采空上覆岩层，因此条带支承煤柱的稳定性直接影响到地表沉陷的控制效果。在重复条采的情况下，上层条带煤柱所承受的载荷通过两层煤之间的岩层传递到下层条带煤柱之上。由弹塑性力学理论知道，应力传递过程中应力的集中性与方向性改变受到传递路径即应力传导介质的强度（刚度）与几何尺度的影响。在重复条采时，两层条带煤柱之间应力传递的介质是区段岩层，传递距离是两层之间的区段岩层的厚度，亦即两层的层间距。显然，只有当上下两层条带煤柱以中心线对齐时，才能有效地保证煤柱载荷的顺利传递，才能有利于煤柱的稳定性。重复条采时煤65、柱有下列三种布置方式：（1） 完全对齐：煤柱载荷最有效传递；（2） 部分对齐：上层条带煤柱的载荷只有一部分传递到下层条带煤柱上，另一部分则由下层条带采空区上方悬露岩层承担；（3） 完全不对齐：上层条带煤柱的载荷几乎完全由下层采空区上方悬露岩层承担。在后两种情况下，由于采空区上方悬露岩层要承受上层条带煤柱传递下来的大量载荷，悬露岩层很容易因此而破坏、失稳、跨落，这还与采深、两层煤间距、区段岩层的岩性有关。一旦两层煤之间的悬露岩层失稳、跨落，必然导致上层条带煤柱位于下层采空区上的部分因失去承托而溃屈，导致上层条带采空区冒落、断裂趋势传递到上层条带采空区，并引起上层条带采空区活化，从而增大地表沉陷。66、因而，在重复条带开采时，尤其是近距离煤层群（一般为H/T15，H为层间距，T为下层煤采高）条带开采时，为有效地控制地表沉陷，减少地表下沉，必须限制下层条带采宽，避免两层煤层采空连通而产生活化；必须确保上层条带煤柱有足够的稳定性。故压煤村庄村下煤柱采用煤2与煤3两层煤重复条带开采时，煤柱布置方式为：使煤2采宽与煤3采宽一致，开采布置时使煤2与煤3的煤柱对齐。第十二节 非正常采动影响分析即使条带开采设计合理，回采工作面也按设计要求进行，地面偶尔也会出现一些意想不到的变形和破坏。地表这种意外的沉陷和变形，难以用正常采动条件下地表移动和变形规律来解释。这种情形的出现，并不是条带开采本身有什么问题，而是67、一些人们事前不知道的地质采矿原因引起，如不明断层、不明坑道、回填沟，古窑井等，这些不明地下因素对地表及建筑设施造成的影响都属于非正常采动影响。此外，当地下有延伸性管道或者由于特殊地质采矿条件约束造成重复条采时上下煤柱不对齐，也会使得开采影响发生异常变化，现说明如下。一、断层影响分析断层对地表移动规律的影响特征，它表现为断层露头处地表变形集中，出现大裂缝和台阶状裂缝，位于此处的建筑物将遭到破坏。实践证明，在条采条件下，如果断层带位于采动区内，尽管留有煤柱，在断层露头处也同样会出现变形集中，出现大裂缝和台阶状裂缝。由此而说明，在条带开采情况下，由于断层的存在也将使地地表变形值数倍地增加，变形集中出68、现在断层露头处，使记建筑物遭到较严重破坏。因此，在一般情况下，条带开采方法，可以保护地面建筑物免受破坏，但遇到有断层存在时，仍无法避免在断层露头处出现变形集中，引起建筑物产生破坏。二、矿区古小窑开采影响分析矿区古小窑开采，现在正规的井下工作面布置难以发现。这就造成下部工作面开采后有可能引起古小窑老空区的活化。只是由于古小窑的开采范围有限，所以表现在地表只是局部出现塌陷，塌陷区附近地表变形异常增大等。三、回填沟影响分析回填沟内的回填物除一些杂土外，其余大部分为碎砖头，灰渣等垃圾物，土质松软且下部为稀泥状，并有积水存在。工作面的开采，引起了该回填沟的活化，增大了地表的下沉量。四、水管和废水沟影响分69、析水管和废水沟在地表变形作用下发生了漏水现象使沟内松软的回填物产生了沉缩，导致回填沟地表局部下沉加大，在这一下沉带内地表移动变形剧增，引起位于此带上的建筑物产生较严重破坏。五、相邻的老采区影响分析如条带煤柱没有避开相邻的老采区，新老采区之间没留隔离煤柱，开采后易引起活化。所以在新老采区连接处必须留设一定的尺寸的隔离煤柱，使之能隔开新老采区的相互影响。留隔离煤柱尺寸过小，也会引起全采老空区的活化。第十三节 经济效益分析 xx矿业有限责任公司压煤村庄村下开采，按全采与条带开采进行经济效益分析：一、搬迁全采方案经济效益分析1、xx煤矿村庄下有2、3煤两层煤，压煤东西长440米，南北宽330米，两层煤70、累计储量为182万吨。该块段煤占矿井总储量的1/10，煤质好，地质构造简单。2、村庄压煤采用搬迁后全采的方案，若每吨售价按600元计算，可实现产值10.9亿元，企业利润若按每吨400元计算，可获利7.28亿元，经济效益十分明显。3、采用搬迁开采方案与条带式开采方案比较，企业获利是条带式开采的6倍，可延长矿井服务年限5年。4、村庄压煤搬迁每户补偿项目主要有以下几个方面总计费用10122万元。房屋造价：536户，每户6万元，共计3216万元。附着物补偿：按房屋造价的15%补偿，共计482万元。公益设施：按房屋造价的20%补偿，共计643万元。征地费用：536户，每户0.6亩，共计3538万元。搬迁71、修路费用：村中心南北东西各设一条主街，每3到4户为一组，南北东西都有小胡同与每组住户相连，按照村镇建设规划，共计2000多万元。回填土石方：按2元/m2计算，共计43万元。其它：学校、村委会等200万元。除去搬迁费，企业可获利为6.27亿元以上。二、单独条带开采煤2经济效益分析单独条带开采煤2，按50%回收率，可采出煤量29 万t，企业利润按每吨400元计算，可获利为1.16亿元。三、 搬迁全采方案利弊搬迁村庄开采，关键取决于采出煤量获得利润与搬迁村庄费用的比较。如果采出煤量利稅非常明显，搬迁费用占很少吨煤成本。采用迁村采煤的办法无疑是一项彻底解决“建下”压煤最优的方案，利于开采布置与生产效率72、发挥的好措施。由上述经济效益分析可见：压煤村庄压煤块段搬迁全采方案经济效益是十分明显的，搬迁后全采的经济效益是煤2条带开采的6倍，另搬迁后全采比煤2条带开采可延长6年矿井服务年限，从这个意义上来看：xx矿业有限责任公司采用搬迁后全采的开采方案比较合算。但搬迁村庄开采也存在以下弊病：（1）分布百里矿区，选个不再压煤的村址相当困难； （2）占用土地，消耗物料，耽误工时，加之物价因素，耗资甚巨。特别是压煤量小，搬迁任务大的村庄更不宜迁址采煤； （3）工农关系难处理，因而搬迁时间长。（4）由于煤矿生产经费紧缺，迁村采煤很难实现。四、村庄下采煤的房屋补偿费用按山东省人民政府鲁政发（1999）24号文件精73、神，第一条和第五条的主要内容如下：第一条：搬迁压煤村庄，依据登记造册的房屋建筑面积，由煤矿按下列标准支付补偿费：1、楼房：每m2补偿300元。2、砖混结构：承重的主要结构是砖石砌体的墙，钢筋混凝土预制楼板或钢筋混凝土浇制平屋顶，每m2补偿250元。3、砖木结构：承重的主要结构是用石或砖建造的墙，木结构斜坡草或瓦屋顶，每m2补偿200元。4、土木结构：承重的主要结构是石或石为基础，土坯墙，木结构斜坡草或瓦屋顶，每m2补偿150元。5、简易结构：承重的主要结构是用干插石、砖砌墙或垒土墙，木结构斜坡草或瓦屋顶，每m2补偿20元。6、楼房或砖混结构房屋的墙体有钢筋混凝土圈梁的，每m2增加补偿10元。774、搬迁户宅基地上所有附属物按不超过每户房屋补偿费的15%给予补偿8、搬迁新村内外的水、电、道路、广播、有线电视通讯等公用设施的建设费，按村内房屋搬迁补偿费的20%给予补偿第五条：因采煤造成非搬迁单位和个人建筑物斑裂或损坏的，煤矿应根据房屋损坏程度及房屋结构、质量，按下列规定及标准补偿其维修费和拆建费：1、小修：房屋墙壁上出现2-15mm的裂缝，门窗略有歪斜，墙皮局部脱落，梁支撑处稍有异样的，按斑裂发生房间的建筑面积给予补偿。2、中修：房屋墙壁上出现16-30mm的裂缝，门窗严重倾斜，梁头有抽动现象和室内地坪出现开裂或突起的，按斑裂发生的房屋建筑面积给予补偿。3、大修：房屋上出现31-35mm的75、裂缝，墙身错动、倾斜、梁头抽动和房顶变形的，按斑裂发生相连房间在内的建筑面积给予补偿。4、原地重建：房屋墙壁上出现36mm以上的裂缝，房屋结构严重损坏且无法维修，按斑裂发生的该幢房的建筑面积给予补偿。建筑物受采动损坏补偿标准见表（8）。建筑物受采动损坏补偿标准表（8） （元/m2）结 构建 筑 物 损 坏 程 度小 修中 修大 修原地重建楼 房5080130250砖 混4060100200砖 木305080180土 木204060120经调查，压煤村庄开采影响范围内的民房类型主体为砖木结构房屋，即承重的主要建筑物是用石或砖建造的墙，木结构斜坡瓦屋顶，以及部分土木结构（承重的主要结构是砖石为基础76、，土坯墙，木结构斜坡草或瓦屋顶）。顾在统计计算时，可统一按砖木结构标准进行。总之，经过两种方案比较，采取村庄搬迁方案为佳。因此，解决压煤村庄村的村庄搬迁问题，是xx矿业有限责任公司乃至集团可持续发展的要求，这是关系整个集团发展的大事。因此，村庄搬迁迫在眉睫，应立即进行。第十四节 村庄搬迁方案合理性分析一、搬迁村庄综合费用估算根据调研的情况，村庄压煤搬迁每户的补偿项目有以下几个方面：根据鲁政199924号文核定的房屋造价，房屋造价15的附着物补偿；房屋造价20的公益设施补偿；公用交通费用，目前物价指数；学校及村委会的集体房产按民房补偿；征地费用。村庄搬迁费用主要由新村征地费、居民居住搬迁费、搬迁77、修路费、回填土方费等构成。新村占地按原村户数，每户0.6亩计算，考虑道路占地约需征地429亩.。征地费用大约在11万元，每个搬迁户预计平均每个搬迁户补偿18.8万元（含征地费用），则搬迁536户xx矿业有限责任公司需投资约为10122万元。二、旧村址地综合治理评估村庄搬迁后旧村址土地可进行综合治理，不适用种植农作物，可种植林木或者改建为水溏，用于水产品养殖，或者改建用于畜牧业养殖。三、新村建设与村镇规划经调查，目前，xx镇新村规划一般户均不超过0.6亩，村中心南北、东西各设一条主街，每三户四户一组，南北东西都有小胡同与每组住户相连。该村庄搬迁后新村建设符合枣庄市xx区村镇建设规划，有利于新村民78、众的生活和经济发展。四、村庄压煤搬迁资金筹备由公司统筹，按矿井产煤量，泉兴矿业集团公司村庄搬迁费用目前按吨煤10元标准统一提取后纳入集团专门帐户，保证资金及时到位。根据集团所属煤矿当地村庄的实际搬迁情况，由集团财务处按照搬迁补偿协议拨付相应资金。第十五节 新村址选择方案一、新村位置的初步确定xx矿业有限责任公司井田内压煤村庄村搬迁后，在本井田范围内无法找到放置这个村庄后完全不再重新占压可采储量的地方，新村选址应采取集中建设，总体设计新村布置格局及生活设施，减少搬迁后的新村占地面积等方面出发，同时考虑不搞重复搬迁，并距原村庄的耕地较近，生产劳动距离短，生活交通便利。为此，新村地址选择在xx矿业有79、限责任公司井田外的位置较理想。经实地勘察认为压煤村庄村搬迁到xx矿业有限责任公司井田外xx镇东无煤区比较合理，即压煤村庄村向东北迁移3km的位置作为新村址，占地面积约429亩。二、新村址周边地理环境新村址交通方便、地理位置优越，便于地方政府集中规划农村城镇建设和发展农村经济。三、新村压煤有关可采价值及压占耕地情况新村地址位于井田外，存在占压耕地问题，但不存在重新占压矿井可采储量的问题。 四、解决远距离搬迁后群众生产生活的措施新村址与原村址距离在3公里以内，随着交通的发展，村庄搬迁后对居民生活影响不大。第十六节 结束语以上是xx矿业有限责任公司压煤村庄村下压煤开采可行性研究报告，确定了压煤村庄村80、下压煤采用“搬迁后全采”开采方案，通过压煤村庄村下煤柱开采方案的研究，得到如下认识：1、xx矿业有限责任公司压煤村庄村下有煤2和煤3两层煤，压煤东西长440m，南北宽430m，两层煤累计地质储量182万t，而xx矿业有限责任公司总地质储量1800万t，该块段煤占总储量的1/10，且该块段煤质好，地质构造简单。因此，尽可能多回收煤量是本次设计的努力方向。2、压煤村庄村下压煤区域煤2平均埋深574m，煤2与煤3间距15m左右，煤2上覆岩体有多层硬度较大的中细砂岩及第三系20m左右的砾岩，这为我们进行条带开采设计奠定了地质条件基础。3、通过条带开采煤柱强度计算，概率积分法预计分析，表明压煤村庄村下煤81、2（采厚2.2m，采宽60m，留宽60m）条带开采方案，采出率为50%，地表建筑物处于级变形内，但资源浪费严重。4、经济效益分析表明，压煤村庄村下压煤采用搬迁后全采的方案，经济效益十分明显，企业获利是条采的6倍，可延长6年矿井服务年限。5、压煤村庄煤2条带开采后，如再条带开采煤3，在开采布置上，必须使煤2与煤3煤柱对齐。避免煤3上方的煤2煤柱因煤3的条带开采引起的活化和溃屈,还需进一步研究。研究表明：一般条件下条带煤柱不对齐较对齐地表下沉系数增大0.1左右。近距煤层重复条采时，充分利用煤间岩体结构对控制地表移动和确保条带煤柱煤定性所起的重要作用。6、本次压煤村庄村下压煤开采可行性研究思路是：在优先考虑节省煤炭资源，提高矿井资源回收率的前提下，并综合技术和经济效益等因素，进行多种可行的开采方案计算分析，最终提出一种效益明显、技术上可行、企业可操作、安全可靠的压煤村庄村下开采方案。经过多种开采方案比较，认为采取村庄搬迁方案为佳，并进行了新村址选择与村庄搬迁方案合理性分析论证。7、本设计方案在上级主管部门批准后，方能实施。并严格执行本设计提出的开采方案与开采技术措施。