采煤基础知识讲课

,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,*,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,*,采煤基础知识简要介绍,天安公司星村煤矿,一 星村煤矿矿井简介,星村煤矿概况：,天安矿业星村煤矿是一民营现代化煤炭企业，由年月日开工建设至年月日止，实现了安全施工，建设质量好，速度快，设备、装备实现机械化和自动化。于年月日由济宁煤炭冶金公司（现煤炭工业局）批准矿井试运转，于2006年10月份办齐所有合法手续，取得生产许可证正式投入生产。,星村煤矿矿井埋深较大，从-640-1400m，最大埋深达1600m左右，矿井第一生产水平为-870水平，现有9个掘进区队，1个准备工区，1个综采工区，另加其他辅助单位（运转、运输、通防、巷钻、机厂等)。目前正在回采E3202工作面。,二、采煤方法介绍,我矿采煤工作面两顺槽基本沿走向或伪倾斜方向布置，煤层厚度适合放顶煤开采。选用综采放顶煤开采方法。,工作面轨道顺槽兼做进风巷、运输顺槽兼做回风巷；两巷均沿煤层底板掘进，采用锚杆、钢带+锚索支护方式。,工作面切眼为矩形断面，为沿煤层底板掘进。支护方式增加了单体支柱。,综上所述：我矿采用走向长臂综采放顶煤采煤法。,三、采煤工艺,我矿工作面采用综采放顶煤，走向长壁后退式采煤法。双滚筒电牵引采煤机割煤，端部斜切进刀，往返一次进一刀，采高，截深，循环进尺。,液压支架尾梁插板伸缩、摆动放顶煤，放煤高度。,四、落煤方法,1、采煤机进刀：,采煤机的进刀采用端部斜切进刀方式，斜切进刀段长度不小于30m，截深。,采煤机进刀原则上自上而下进刀，大部分下行割煤，遇加刀调采或顶板破碎地段可改变。,采煤机正常割煤长度约面长，割煤速度35m/min，采用前滚筒在上部割顶煤，后滚筒在下部割底煤的方式。,1、基本顶；2、直接顶；3、伪顶；4、煤层；5、底板岩层,煤层顶底板岩层,一、,直接顶初次垮落,采煤工作面自切眼推进一段距离后，直接顶悬露达到一定跨度，就要对采空区顶板进行初次放顶，使直接顶垮落下来，这一过程称作直接顶的初次垮落。,K,p,=V/V,直接顶岩层总厚度 ，则它冒落后堆积高度为,，其与基本顶间可能留下的空隙：,二、基本顶的初次垮落,（一）基本顶初次垮落前岩层结构,若,0，随直接顶初次垮落，基本顶在一定范围内呈现悬露状态，可视为“板”;由于基本顶在采煤工作面方向上的长度远大于推进方向长度，可将其视为一端由采煤工作面煤壁支承，一端由煤柱支承的两端支撑的梁结构。,（二）基本顶初次垮落与初次来压,随采煤面继续推进，基本顶悬露跨度逐渐增大，产生弯曲，达到一定跨度时，发生垮落。基本顶第一次垮落称为基本顶初次垮落。,（,三）基本顶初次垮落步距确定,基本顶初次垮落时，其最大悬露跨度L,初,称为基本顶初次垮落步距。,1、一般情况下，视基本顶为两端固定梁,视基本顶为梁时的受力分析图,极限垮距（只考虑按弯距计算） L,初：,2、,浅部煤层情况下，近似视基本顶为简支梁,极限垮距,L,初,：,基本顶断裂后的平衡拱结构,基本顶岩梁达到极限跨距断裂后，并不一定立即垮落，断裂岩块间由于回旋形成挤压，能形成平衡拱式的结构。,基本顶断裂后形成的平衡拱,三、基本顶的周期来压,（一）基本顶来压前的状态,基本顶初次垮落后，随着采煤工作面继续推进，工作面上方的基本顶岩层由两端固定梁状态转变为悬臂梁状态。如图所示：,当采煤工作面继续推进，基本顶悬挂臂跨度达到极限跨度时，基本顶在其自重及上覆岩层载荷的作用下，将沿采煤工作面煤壁甚至煤壁之内发生折断和垮落。,随着采煤工作面的推进，基本顶这种“稳定失稳再稳定”现象，将周而复始地出现，使采煤工作面矿山压力周期性明显增大。这种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现，称为基本顶的周期来压。,（二）基本顶周期来压及矿压显现特征,基本顶周期来压及矿压显现特征,1、直接顶；2、支架；3、已断裂基本顶；4、冒落矸石,（三）周期来压步距的确定,基本顶两次周期来压间隔时间称为来压周期。,在来压周期内采煤工作面推进的距离称为周期来压步距，用L,周,表示。,比较上式，知,L,周,（）L,初,。,（四）周期来压的分析,咬合点的平衡,四、工作面上覆岩层移动规律,根据岩层移动特征，可将煤层的上覆岩层分为冒落带(,)、裂缝带()、弯曲下沉带()。如图所示：,1、简述矿山压力、矿压显现的基本概念。,2、简述直接顶的初次垮落、基本顶的初次来压和周期来压的基本概念。,作业：,第三节 采煤工作面矿山压力显现规律,一、采煤工作面支承压力显现规律,支承压力显现特征可用支承压力地、峰值的位置及应力集中系数表示。,（一）采煤工作面前后方支承压力分布,采煤工作面前后方支承压力分布与采空区处理方法有关，对于采用全部垮落法管理顶板的采煤工作面，其前后方支承压力分布如下图所示：,采煤工作面前后方支承压力分布,a：应力增高区；b：应力降低区；c：应力稳定区,采煤工作面前后方支承压力分布的特点,1、采煤工作面前方煤壁一端支承着工作面上方裂隙带及其上覆岩层的大部分重量，即工作面前方支承压力远比工作面后方大。,2、由于采煤工作面的推进，煤壁和采空区冒落带是向前移动的，因此工作面前后方支承压力是移动支承压力。,3、由于裂缝带形成了以煤壁和采空区冒落带为前后支承点的半拱式平衡，所以采煤工作面处于减压力范围。,（二）采煤工作面两侧支承压力分布,采煤工作面两侧的支承压力是指工作面两侧煤柱或煤体上的支承压力。,卸载带；支承压力带；原岩应力带；采后应力稳定带；,l,max,峰值位置,1、采煤工作面两侧的支承压力剧烈影响区并不在煤体的边缘，而是位于煤体边缘有一定距离的地带。,2、采煤工作面两侧煤体边缘处于应力降低区，支承压力低于原岩应力。,3、采煤工作面两侧支承压力从形成到向煤体深部转移要经过一段时间过程，所以要使沿空掘巷保持稳定，必须从时间上避开未稳定的支承压力作用期。,采煤工作面两侧支承压力分布规律,二、支承压力在底板中的传递,采煤工作面采动后，在工作面四周形成的支承压力将向煤层底板进行传递，尤其采煤工作面两侧支承压力的传递，对下部煤层开采巷道布置产生重要影响。,底板岩层内压应力的大小与煤柱上方的支承压力成正比,。,底板岩层中的应力分布,1、2支承压力曲线；3原岩应力曲线；4、5应力增高区边界线；6应力降低区边界线,煤层底板巷道位置选择,（1）巷道与煤层底板的垂直距离不小于一定数值h。H与围岩性质的关系见下表。,巷道类型,岩石种类和特性,合理垂距/m,围岩稳定,巷道,砂岩、石灰岩、其他坚硬岩石,6,围岩中等稳定的巷道,粉砂岩、砂页岩、中硬铝土页岩等,10,围岩较松软的巷道,塑性较大的泥质页岩、页岩、,煤质页岩等,1520,煤层底板巷道位置选择,（2）巷道布置在煤柱向底板传递力的影响角以外。若巷道布置在煤柱影响角以内，即使巷道位于较稳定的岩层内，也要受到应力升高的影响。,为使巷道布置在煤柱影响角以外，巷道离煤柱边界的水平距离S为：,煤层倾角；, 的余角；,煤柱影响角，一般在2555间。通常支承压力越大和煤柱尺寸越小，其值越大。,巷道位置选择示意图,煤层底板巷道位置选择,巷道至煤壁边缘水平距离的计算图,第四节 采煤工作面顶板分类,科学的分类可为顶板控制、支架选型、合理确定支护参数以及为采空区处理方法提供依据。,一、直接顶分类,强度指数 D10R,c,C,1,C,2,式中 R,c,岩石单向抗压强度，MPa；,C,1,节理裂隙影响系数；,C,2,分层厚度影响系数。,类别 指标,不稳定顶板,中等稳定顶板,稳定顶板,坚硬顶板,主要,指标,强度指数 D,30,3170,71120,120,无直接顶。岩层厚度在25m以上，6080MPa，I和h大于1m的整体岩层，即基本顶。,参考,指标,直接顶初次垮落步距 L/m,8,918,1925,25,直接顶分类表,二、基本顶分级,基本顶来压强度主要决定于直接顶厚度,h与采高m的比值N及基本顶初次来压步距L。根据N和L两个指标，将基本顶分为四级。,分级,基本顶,来压显现,不明显,明显,强烈,非常,强烈,指标,N35,0.3N,35，,L2550,0.350,N 0.3，L2550,N,0.3 L50,1、简述开采后上覆岩层移动特征。,2、采煤工作面两侧支承压力分布有何 特征？,作业：,