【采矿课件】02-4条带采煤法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 条带式采煤法,条带采煤法,开采的一般条件,煤层埋深一般小于500,m,采厚一般在2,m,左右，个别达到48,m,目前已放顶煤,采出率一般在40,60%,地表下沉系数一般小于0.1，个别达到0.16,我国目前已从单一煤层开采发展到煤层群,从薄及中厚煤层开采发展到放顶煤条带开采,1,一、条带采煤法的适用条件,地面为密集建筑群、结构复杂的或纪念性的建筑物；,难搬迁的村庄；,铁路桥梁、隧道或铁路干线下；,水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层；,地面排水困难。,条带采煤法开采的理想地质条件：,煤层埋深小于,400,500,m,，,单一煤层，厚度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬,2,二、条带划分的类型,以条带面推进方向,走向条带 搬家少,稳定性差,倾斜条带 搬家多,稳定性好,以采空区处理方法,充填条带,减少变形下沉,增加稳定性,垮落条带,b,a,3,三、条带开采的岩层移动和变形特点,工作面矿压显现特点,断裂带高度降低，工作面基本顶来压现象减弱或消失，对底板破坏减弱，巷道矿压显现不明显,4,地表移动和变形特点,地表下沉系数小,随采出率降低而减小，,C,在50%左右时，,一般在0.15以下。,地表下沉的组成：,保留条带压入底板,保留条带自身被压缩,保留条带上方的岩柱被压缩,5,主要影响角,小，主要影响半径大,r,峰峰一矿,2.0,1.45,1.57,鹤壁九矿,3.2,1.06,1.22,地表移动和变形特点,6,地表移动和变形特点,水平移动系数随采深增加变小,b,条,=(1.29-0.0026,H) b,全,地表移动期短,T,条,(0.4,0.5),T,全采,地表多次下沉,受相邻条带或邻近煤层条带开采影响,长壁开采无此影响,7,主控参数：,采出条带宽度,b,保留条带宽度,a,采出率,C,四、条带尺寸设计,8,1、采出率,C,C,一般为,40,60%,b,a,9,正规条带采煤法地表下沉系数与采出率的关系,采出率（%）,坚硬覆岩,中硬覆岩,软弱覆岩,70,0.14,0.17,0.21,0.27,0.27,0.33,60,0.09,0.11,0.13,0.17,0.17,0.21,50,0.05,0.06,0.08,0.10,0.10,0.12,40,0.026,0.032,0.03,0.05,0.05,0.06,30,0.011,0.014,0.016,0.022,0.022,0.026,10,地表要避免出现波浪形下沉盆地,采宽等于或大于三分之一埋深时，地表就要出现波浪形的下沉盆地。,2、采出条带宽度,b,b,应等于或小于（,1/10,1/4,）,H,我国已有的采出条带宽度多在,10,50,m,11,采出条带宽度,b,取决于保留条带的宽度和采出率,b,a,C=Constant ，b,a,当采出率恒定时，采出煤柱宽度增加时，保留条带宽度也增加，煤柱稳定性也增加。,12,采出条带宽度,b,取决于保留条带的宽度和采出率,13,3、保留条带宽度,a,（1),稳定性要求,宽高比要求,a,h,充填条带,垮落条带,14,（2) 强度要求,单向受力状态的计算,所受的垂直应力,H,a,h,H,15,的确定,m,立方体试块单向抗压强度，,MPa,A、B,系数,美国,A=0.778, B=0.222,南非,A=0.64, B=0.36,h,保留条带高度，,m；,w(a),保留条带度度，,m。,保留条带的强度随试样宽度变化,单向应力状态的强度要求,16,保留条带能够承受的极限载荷,AH,ilson,两区约束理论假设,周边是塑性区，中部是柱核区，受塑性区约束，柱核区处于三向应力状态，强度有一定程度提高,三向应力状态的强度要求,17,保留条带能够承受的极限载荷,柱核区的强度：,=,0,+,3,tg,0,单向抗压强度,3,煤柱上的侧向压力；,tg,三向应力系数,18,1,3,0,1,+ ,3,2,2,C,=,0,+,3,tg,当,取36,时，,tg,4。,则,=,0,+4,3,保留条带能够承受的极限载荷,19,设煤柱稳定的极限,：柱核区平均应力,达到,4,H,塑性区宽度,X,0,4.92,10,-3,H h ,m,保留条带塑性区宽度,b,煤柱周边的抗压强度， 取,0.007MPa,K,应力集中系数，,取,4,h,煤层厚度或采高，,m,H,采深，,m,20,P,极限,=4,H（a-4.92Hh,10,-3,）,X,0,4.92,10,-3,H h ,m,保留条带能够承受的极限载荷,21,保留条带应满足和,保留条带中部应保证有一个弹性区存在,能够承受的极限强度（载荷）要大于实际承受的载荷,a,2Xo+B (m）B, (12)h,保留条带三向应力状态下的强度要求,22,保留条带,实际承受的载荷,实测：,距煤壁0.3,H,的水平距离处，上覆岩层的载荷就能完全被采空区冒落的矸石支撑,23,保留条带仅承受一部分采出条带上方的岩层重量,其余部分由采出条带采空区的矸石支撑,a,a,a,b,b,H,H,0.3,H,0.3,H,0.3,H,保留条带,实际承受的载荷,24,保留条带实际承受的载荷,P,实际,=(,a+0.3H),H,采空区实际承受的载荷,P,实际,=(,b-0.3H),H,a,a,b,H,H,0.3,H,0.3,H,保留条带,实际承受的载荷,这意味着采出条带宽度大于,0.6,H,时，地表将达到最大下沉值，这是与条带采煤法开采的目的是相背的。,b,0.6H,时,25,保留条带实际承受的载荷分为三部分,a,a,b,H,H,b/2,b0.6H,时,保留条带,实际承受的载荷,26,a,a,b,H,H,b/2,o,b/2,0.3H,?,H,b0.6H,时,27,o,b/2,0.3H,?,H,保留条带,实际承受的载荷,28,保留条带,实际承受的载荷,29,P,极限,=4,H（a-4.92Hh,10,-3,）,30,五、条带开采注意的问题,上行开采顺序有利于保留条带基本不再受重复采动影响。,当煤层间距较小时上下煤层或上下分层的煤柱要对齐。,保留条带中尽量不开掘巷道或少开掘巷道,不得随意扩大采出条带宽度和缩小保留条带宽度。,回采巷道采用锚杆支护能起到加固保留条带的作用。,31,第五节,村庄下采煤,村庄下压煤量一般占矿井储量的,10,30%,村庄民房建筑质量参差不齐,煤矿与房主之间的关系是公私关系,一、不迁村全采，采后维修和补偿,二、不迁村条带开采,32,不迁村全采，采后维修和补偿,理论基础,：,临界安全开采深厚比（采深,H,与采厚之比）,临界安全开采深度,H,33,临界安全开采深厚比, =2,mm/m ，b=0.3,，,=0.8,，,tg,=2,，,=10,H/M=,359 ，,M=2m,时，,临界安全开采深度为,718,m,；,34,不迁村长壁垮落开采，,采后维修和补偿,随着采深度加大，我国枣庄和新汶矿区在村庄下较早地实行了不迁村长壁垮落开采。,通过对沉陷区民房损坏调查后认为：,当,0,=4,mm/m,左右时，沉陷区内,80,94%,的民房仅产生级损坏，采用采后维修和补偿的办法比较经济与实用。,35,地表最大水平变形与民房损坏率,矿区,水平变形,0,（,mm/m）,级（%）,级（%）,III,级（%）,级（%）,枣庄,6.6,28.2,37.9,24.2,9.1,4.5,79.7,5.6,4.6,10.1,新汶,3.9,94.3,3.9,1.8,水平变形小于4,mm/m,要制定好和损坏等级与之对应的赔偿标准,36,第七节 加固地表建筑物的常用措施简介,1、设置变形缝,减少了单元长度,变形发生在变形缝处。,2、加圈梁,拉大抗拉强度,3、设置缓冲沟,吸收地表水平变形和曲率对建筑物的影响,基础外侧挖沟，超过基础深度200,300,mm，,吸收变形。,4、设置滑移层,基础之下用石子先铺,建筑物基础与地表表土层之间设置相对滑动。,37,