01-1煤矿特殊开采方法

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,2021/9/21,*,*,煤矿特殊开采方法,电子教案,杜计平,能源科学与工程学院,采矿系,2003年11月,2021/9/21,1,特殊开采方法目录,序论,第一章,开采引起的岩层与地表移动,第二章,建筑物下采煤,第三章,铁路下采煤,第四章,水体下采煤,第五,章,承压含水层上采煤,第六章,上行式开采顺序采煤,第七章,难采煤层开采,2021/9/21,2,特殊开采方法目录,第八章,深矿井开采,第九章,水力采煤,第十章,煤与煤层气共采,2021/9/21,3,特殊开采方法序论,为采矿系地下采煤专业高年级学生开设的一门专业课。,一、开设特殊开采方法目的：,为采矿工程毕业设计做,准备,让学生开阔煤矿开采的,视野,培养学生适应不同条件下的采矿工作,能力,2021/9/21,4,采矿工程毕业设计,一般部分：煤矿新井初步设计专题部分：论文工业场地煤柱留设、开采上限,2021/9/21,5,煤矿开采的三性,认识煤矿开采的的特殊性、艰巨性和困难性；,2021/9/21,6,二、特殊开采方法内涵：,特殊困难条件下开采；,采用特殊工艺方式开采,集合,S,S,A,A,A,长壁+垮落+下行+,综采,普采,炮采,A,A,A,A,2021/9/21,7,A,特殊困难条件下的开采,三下一上（建筑物下、铁路下、水体下和承压水上）,有冲击地压危险的煤层,有煤与瓦斯突出危险的煤层,三软煤层,深部,边角煤,极薄煤层,2021/9/21,8,A,采用特殊开采工艺方式,短壁,开采,充填,采煤,上行,开采,水力,采煤,煤与煤层气共采,煤的地下气化,2021/9/21,9,房柱式采煤,2021/9/21,10,充填采煤,2021/9/21,11,上行开采,2021/9/21,12,水力采煤,2021/9/21,13,特殊开采方法主要研究的内容,A,A,特殊和困难条件下对开采造成的影响,保证安全生产和合理生产应采取的措施,特殊工艺方式的特点和特色。,2021/9/21,14,三、我国三下一上压煤的基本情况和例子,三下一上压煤量（亿,t）,（%）,建筑物下 87.6 63.6,水体下 20 14.5,铁路下 19 13.8,承压水上 11 8.1,137.6,2021/9/21,15,村庄压下压煤量占建筑物下压煤量的55%，占矿井储量的10,30%，,解放一半可供66个年产100万,t,的大型矿井开采100年；,我国已从三下采出7亿,t,左右，约占压煤的5%；,从1978年以来，每年从三下采出3000万,t,2021/9/21,16,例子1,徐州地方煤炭公司（天龙集团）沛城煤,徐州西北62,km,1972,年建矿，1981年投产；,1980年统计 可采储量1520万,t,城下压煤,700万,t,影响地面建筑面积，49万平方米；,1981年江苏省人民政府决定沛城搬迁，,征地1500亩，预计搬迁时间,20年,，搬迁费用,2亿元,。,2021/9/21,17,例子2,徐州矿业集团公司,1995年统计：,工业储量 13.37亿,t；,三下压煤 5.11亿,t；,储量的特点：两多、两少、一快。,薄煤层多，三下压煤多,后备资源少，生产水平储量少,，,2.48亿,t（,分布在深部），2.44亿,t,动用储量快，,每年动用储量2000万,t,以上,2021/9/21,18,四、地下开采与地表塌陷,垮落法管理,顶板 地表形成大面积,塌陷区,地表塌陷面积：,煤层开采面积的1.2倍左右。,至1996年，全国有,40万公顷,土地塌陷；,每采,1万吨煤要塌陷0.2公顷,土地,塌陷面积平均,每年增加2万公顷,复垦率为22%,2021/9/21,19,五、主要参考书,徐永圻等中国采煤方法图集，煤炭工业出版社,王全庄译矿山岩层与地表移动，煤炭工业出版社,采煤学下册，中国矿业学院等院校 煤炭工业出版社,2021/9/21,20,主要参考书,国家煤炭工业局制定建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程北京：煤炭工业出版社，20006,朱银昌陈庆禄张铁岗难采复杂煤层的开采北京等：世界图书出版社，1998,何国清杨伦凌娣等矿山开采沉陷学徐州：中国矿业大学出版社，19914,2021/9/21,21,六、学习中注意问题,上课注意听讲，把讲得内容弄懂；,难学，一些数据不要求记，方法要知道，原理要清楚；,科技含量较高,尽量不要缺课。,2021/9/21,22,第一章 开采引起的岩层与地表移动,第一节 开采引起的岩层移动,第二节 开采引起的地表移动,第三节 地表移动与变形预计,第四节,地表移动与变形参数分析,2021/9/21,23,第一节 开采引起的岩层移动,一、充分采动区、岩石压缩区、最大弯曲区和底板隆起区,1、围岩根据变形,分区,：,应力状态和变形,2021/9/21,24,图1-1,2021/9/21,25,岩层移动和变形分区,充分采动区,最大弯曲区：,岩层向下弯曲的程度最大,顶板压缩区,底板压缩区,支承压力引起沿垂直方向压缩,工作面区域以外地层下沉,不均匀隆起区,底鼓 应力降低,均匀隆起区,水平挤压,2021/9/21,26,煤体下方 采空区下方,（高应力压缩）低应力,h,侧向水平应力,h,h,K,H,H,h,h,底板,2021/9/21,27,二、垮落带、断裂带和弯曲带,1、三带的形成,2021/9/21,28,（1）,垮落带,垮落带,不规则,垮落带，呈杂乱堆积。,规则,垮落带，岩块堆积排列较整齐,碎胀性：1.3,1.5,体积增大,导水：水、水砂和泥浆容易通过,高度:,2021/9/21,29,（2）断裂带,曾称做裂隙带。,裂隙带（,左右断裂，,上下,离层）,弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，,离层,一般导水，,又称导水断裂带,厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小,2021/9/21,30,（3）弯曲带,断裂带之上至地表,又称弯曲下沉带或整体移动带,保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。,隔水，岩性较软时，隔水性能更好。,采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和,弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约3,5,m，,一定深度后闭合消失。,2021/9/21,31,不出现三带的可能性,浅部无弯曲下沉带,充填开采无垮落带,2021/9/21,32,2三带的空间轮廓形状,轮廓形与倾角,（1）0,35,垮落带,开采期间，垮落带的高度基本上是相同,开采完毕，中间较低，两端较高的枕形轮廓,断裂带,两端边界超出，呈马鞍形，最高点位于采空区斜上方。,2021/9/21,33,（）36,54,垮落带,上部岩块下滑或滚动,上部继续离层、断裂、破碎和垮落，,下部垮落带高度较小。,断裂带,上大下小，上部的轮廓大致呈抛物线，与采空区边界齐或略偏外。,2021/9/21,34,（3）,=55,90,岩块滚动下滑，迅速充填下部，,上部，边界煤柱片帮、碎裂、抽冒，,垮落带和断裂带上边缘急剧向上发展，大大超出上边界,垮落带、断裂带呈耳形或上大下小的不对称拱形,2021/9/21,35,3、垮落带与断裂带的高度,垮落带与断裂带的高度,（,1,）主要影响因素,顶板,岩性,煤层,倾角,采高及厚煤层分层,次数,采空区,范围,采空区处理,方法,2021/9/21,36,顶板岩性对两带的影响,顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18,28倍采高,顶板,松软破碎时，两带高度较低，采厚的,9,12,倍。,2021/9/21,37,煤层倾角对两带的影响,倾角小于35,时，岩块就地堆积。垮落带和断裂带上边界离煤层的高度基本上是相等,倾角35,54,时，垮落岩块下滑。,倾角,大于,54,时，岩块下滚，下部垮落的发展很小，上部发展很高,2021/9/21,38,采高及厚煤层分层次数,对两带的影响,一次采全高或分层初次开采时，两带高度与采高呈近似直线关系,分层或近距离煤层群重复开采，两带高度随分层次数增加而递减,2021/9/21,39,采空区范围对两带的影响,采空区范围大时，两带充分发展，反之受到限制,2021/9/21,40,采空区处理方法,对两带的影响,全部垮落法：上覆岩层破坏发展最充分，弯曲、离层、断裂、垮落，达到一定高度,充填法：无垮落带，断裂带高度也明显降低,煤柱支撑法：两带高度介于之间,2021/9/21,41,垮落带高度的计算公式,（倾角为0,35,及36,54,）单一煤层的垮落带最大高度,覆岩为极坚硬岩层公式,w,垮落过程中顶板下沉值,覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层公式,2021/9/21,42,垮落带高度公式,（倾角为0,35,及36,54,，,厚煤层分层开采）,覆岩岩性,（单向抗压强度及主要岩石名称）,计算公式,(,m),坚硬(40,80,MPa，,石英砂岩、石灰岩、砂质页岩、砾岩),中硬(20,40,MPa，,砂岩、泥质灰岩、砂质页岩、页岩),软弱(10,20,MPa、,泥岩，泥质砂岩,极软弱(,10,MPa，,铝土岩、风化泥岩，粘土，砂质粘土),2021/9/21,43,导水断裂带高度,计算公式,（倾角为0,35,及36,54,）（,单一薄及中厚煤层或厚煤层分层开采）,岩性,计算公式之一,(,m),计算公式之二,(,m),坚硬,中硬,软弱,极软弱,2021/9/21,44,急斜煤层,h,2021/9/21,45,垮落带及导水断裂带高度,(,倾角为,55,90,),岩性,垮落带高度计算（,m,）,导水断裂带高度计算（,m,）,坚硬,H,k,=(0.4,0.5)H,d,中硬、软弱,H,k,=(0.4,0.5)H,d,注：,h,区段或分段垂高，,m,；,M,煤层法线厚度，,m,。,2021/9/21,46,近距离煤层垮落带和断裂带高度,层间距大于下煤层开采形成的垮落带高度,上下煤层的垮落带高度不重合，而断裂带高度可能重合,上下煤层的断裂带最大高度可按近距离上下煤层的厚度分别计算，取其中标高值大者作为两层煤的断裂带高度；,上下煤层的垮落带高度则取上煤层的垮落带高度。,2021/9/21,47,近距离煤层垮落带和断裂带高度,层间距小于下煤层开采形成的垮落带高度,上下煤层的垮落带高度重合,上煤层的断裂带高度按该层的厚度计算，下煤层断裂带最大高度按综合开采厚度计算，取其中标高最大值作为两层煤的断裂带最大高度。,M,z,=M,1,+M,2,2021/9/21,48,