簡析開采影響與開采損害

摘要：本文從理論和實(shí)踐兩方面分析地下開采造成的開采影響與損害，并對其影響進(jìn)行分類，提出了控制或減少開采損害的措施。

　　關(guān)鍵詞：地下開采開采損害措施

　　地下開采使巖層內(nèi)部的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，造成巖層和地表移動及應(yīng)力重新分布，從而形成采空區(qū)和地表塌陷。隨著各礦區(qū)開采范圍不斷延伸擴(kuò)大，地表塌陷面積也日益增加。根據(jù)多年現(xiàn)場勘測實(shí)踐，井下采煤和地表塌陷在體積和面積上有以下關(guān)系：塌陷體積約是采出體積的70％左右，塌陷區(qū)波及面積為開采面積的1．2～1．3倍。它給人們的生產(chǎn)和生活帶來了極大的危害，開采損害糾紛時有發(fā)生。如何控制和減少損害，本人從理論和實(shí)踐兩個方面作簡要分析。

1地下開采對其圍巖和地表影響

　　有大面積的地下開采就有巖層和地表開采影響。地下開采時，在開采空間周圍巖層中產(chǎn)生的開采影響，一般可用包括“頂三帶”、“底三帶”及“側(cè)三帶”在內(nèi)的“三帶”型開采影響來描述；而在地表產(chǎn)生的影響，則可用地表下沉盆地來描述。巖層和地表中的影響統(tǒng)稱開采影響或開采沉陷。發(fā)生在所在煤層上面巖層內(nèi)的開采影響叫“頂三帶”，即冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶和彎曲沉降帶。在采用長壁陷落式采煤時，只要采深大于50～100m，巖性屬中硬，一般都能夠形成“頂三帶”的影響。因此，“頂三帶’是上覆巖層中采動影響最普遍的一種形式。當(dāng)巖性中硬時，冒落帶和導(dǎo)水裂縫帶最大高度為采厚的12～16倍。
　　發(fā)生在所采煤層下面巖層內(nèi)的開采影響叫“底三帶”，即鼓脹帶、微裂隙帶和應(yīng)力變化帶。在采用長壁陷落采煤方法及巖性中硬情況下，鼓脹帶深度為8～15m，微裂隙帶深度為20～30m，應(yīng)力變化帶深度為60～80m。發(fā)生在采空區(qū)邊界內(nèi)外側(cè)的開采影響叫“側(cè)三帶”，即采空區(qū)外側(cè)煤層內(nèi)的煤幫片落帶、塑性變形帶和彈性變形帶，一般分別為12m、10～30m和30～100m不等；采空區(qū)邊界內(nèi)側(cè)采空區(qū)的冒矸堆積帶、冒矸壓密帶和再生頂板帶，前二者的范圍分別為數(shù)米、10余米或40～50m。
　　開采影響在地表產(chǎn)生的下沉盆地，按其形成發(fā)展過程及最終形態(tài)可劃分為中央?yún)^(qū)(以下沉為主)、邊緣區(qū)(以下沉一平移為主)及過渡區(qū)(以微平移一微下沉為主)。
　　在特殊的地質(zhì)及開采條件下，上覆巖層中還可能產(chǎn)生有別于“三帶”型的抽冒型和切冒型開采影響，而地表則可能產(chǎn)生臺階狀裂縫、陷坑、滑坡或崩塌等開采影響。

2開采影響分類

　　開采影響可分為有損與無損兩種類型。遁過理論分析及生產(chǎn)實(shí)踐表明，開采影響并非一定會造成損害。眾多的建筑物下，鐵路下及水體下采煤成功的實(shí)例充分證實(shí)了這一結(jié)論。
　　從巖層中的開采影響來看，煤層上覆巖層中的冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶、抽冒、切冒屬于有損影響，彎曲下沉帶一般屬于無損影響。煤層下伏巖層中的鼓脹帶屬于有損影響，微裂隙帶和應(yīng)力變化帶一般屬于無損影響。
　　從地表的開采影響來看，下沉盆地中央?yún)^(qū)一般屬無損影響，邊緣裂縫及傾斜區(qū)、陷坑、滑坡、崩塌屬有損影響，過渡區(qū)為無損影響。
　　為此，開采損害的產(chǎn)生既與開采影響的特征有關(guān)，又與受采動對象本身的特征及地質(zhì)條件有關(guān)。例如地表大范圍的平緩下沉，在地下潛水位低的地區(qū)，對建筑物、鐵路不會造成損害，但在地下潛水位高的地區(qū)則會造成損害，對柔性結(jié)構(gòu)及高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)建筑物不易造成損害等等。

3預(yù)防開采損害的措施

　　為了控制開采有損影響，首先應(yīng)區(qū)別不同的受開采影響的對象。按照其不同的抗變形能力及使用要求，一般可分為建(構(gòu))筑物、鐵路、水體、土地及其林木植被作物等類別。不同類別的對象，能夠承受的開采影響指標(biāo)及允許的量級是不同的。
　　對子建(構(gòu))筑物，凡地基變形值小于建筑物允許變形值，其開采影響不會造成損害；反之產(chǎn)生損害。對于水體，凡水體下隔水層未受到導(dǎo)水裂縫帶波及時，其開采影響不產(chǎn)生損害；反之造成水體疏降。對于鐵路，凡開采影響值小于鐵路允許下沉值或允許維修值，其開采影響不造成損害；反之造成損害。對于土地、林木植被作物，凡冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶未到達(dá)地表，不出現(xiàn)抽冒、切冒、塌坑、臺階裂縫等非連續(xù)破壞及地下水位下降時，其開采影響不造成損害；反之造成損害。
　　通過收集國內(nèi)外的采礦工作研究經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐，得出建筑物、鐵路和水體下采煤時，控制開采有損影響的技術(shù)措施有：大面積聯(lián)合工作面開采、條帶開采、分層或分階段間歇開采、采空區(qū)冒矸空隙充填及離層裂縫充填帶，承壓含水層上面采煤時采取帶壓開采的綜合配套技術(shù)等。按規(guī)范留足各種保護(hù)煤(礦)柱，嚴(yán)禁超層越界開采。