《煤礦開(kāi)采技術(shù)》ppt課件

1、 煤層間、厚煤層分層間及煤組間先采標(biāo)高低的煤層、煤層間、厚煤層分層間及煤組間先采標(biāo)高低的煤層、分層或煤組，后采標(biāo)高高的煤層、分層或煤組稱(chēng)為上分層或煤組，后采標(biāo)高高的煤層、分層或煤組稱(chēng)為上行式開(kāi)采順序，反之，那么稱(chēng)為下行式開(kāi)采順序。行式開(kāi)采順序，反之，那么稱(chēng)為下行式開(kāi)采順序。 按下行式開(kāi)采順序是開(kāi)采方法的普通技術(shù)原那么，按下行式開(kāi)采順序是開(kāi)采方法的普通技術(shù)原那么，也是消費(fèi)礦井常用的開(kāi)采方法，但在特殊地質(zhì)和開(kāi)采也是消費(fèi)礦井常用的開(kāi)采方法，但在特殊地質(zhì)和開(kāi)采條件下，上行式開(kāi)采順序在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或平安方面能條件下，上行式開(kāi)采順序在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或平安方面能夠優(yōu)于下行式開(kāi)采順序。夠優(yōu)于下行式開(kāi)采順序。 按先采

2、的分層、煤層或煤組相對(duì)于未采的對(duì)應(yīng)部分，按先采的分層、煤層或煤組相對(duì)于未采的對(duì)應(yīng)部分，如圖，上行式開(kāi)采順序可分為煤層間上行式開(kāi)采、分如圖，上行式開(kāi)采順序可分為煤層間上行式開(kāi)采、分層間上行式開(kāi)采和煤組間上行式開(kāi)采。層間上行式開(kāi)采和煤組間上行式開(kāi)采。圖圖1 厚煤層分層間、煤層間和煤組間上行式開(kāi)采順序厚煤層分層間、煤層間和煤組間上行式開(kāi)采順序(a)先采先采m2煤層，后采煤層，后采m1煤層，煤層間上行開(kāi)采；煤層，煤層間上行開(kāi)采；(b)先采第先采第3分層，而后采第分層，而后采第2分層，最后采第分層，最后采第1分層，分層間上行開(kāi)采；分層，分層間上行開(kāi)采；(c)先采第先采第組煤層，后采第組煤層，后采第組煤層

3、，煤組間上行式開(kāi)采組煤層，煤組間上行式開(kāi)采 在上行式開(kāi)采順序條件下，根據(jù)煤層開(kāi)采后采空區(qū)在上行式開(kāi)采順序條件下，根據(jù)煤層開(kāi)采后采空區(qū)的處置方式，有厚煤層分層充填上行開(kāi)采、厚煤層分層的處置方式，有厚煤層分層充填上行開(kāi)采、厚煤層分層恒底式上行開(kāi)采和煤層群垮落上行開(kāi)采。用水砂充填采恒底式上行開(kāi)采和煤層群垮落上行開(kāi)采。用水砂充填采煤法分層開(kāi)采厚煤層時(shí)，各分層間要采用上行式開(kāi)采順煤法分層開(kāi)采厚煤層時(shí)，各分層間要采用上行式開(kāi)采順序，只需這樣，后采的各分層的頂板總是完好的實(shí)體煤，序，只需這樣，后采的各分層的頂板總是完好的實(shí)體煤，而不是松散的充填資料。而不是松散的充填資料。一波蘭一波蘭1當(dāng)下部開(kāi)采一個(gè)煤層時(shí)，

4、采動(dòng)影響倍數(shù)當(dāng)下部開(kāi)采一個(gè)煤層時(shí)，采動(dòng)影響倍數(shù)K6時(shí)時(shí),可以上可以上行開(kāi)采行開(kāi)采;當(dāng)當(dāng)K6時(shí)，不宜上行開(kāi)采。時(shí)，不宜上行開(kāi)采。2當(dāng)下部開(kāi)采多個(gè)煤層時(shí)，綜合采動(dòng)影響倍數(shù)當(dāng)下部開(kāi)采多個(gè)煤層時(shí)，綜合采動(dòng)影響倍數(shù) ，勝利進(jìn)展上行開(kāi)采；當(dāng)勝利進(jìn)展上行開(kāi)采；當(dāng) 時(shí)，上煤層不同程度破壞，時(shí)，上煤層不同程度破壞，采取技術(shù)措施，可上行開(kāi)采。采取技術(shù)措施，可上行開(kāi)采。3采用充填法上行開(kāi)采時(shí)，采用充填法上行開(kāi)采時(shí)， 可正常上行可正常上行開(kāi)采。開(kāi)采。4上下層開(kāi)采間隔時(shí)間為上下層開(kāi)采間隔時(shí)間為1年以上。年以上。MHK 362K52K92322K二前蘇聯(lián)二前蘇聯(lián)1.煤層時(shí)，下部采一個(gè)煤層時(shí)，煤層時(shí)，下部采一個(gè)煤層時(shí)，K1

5、0，勝利進(jìn)，勝利進(jìn)展上行開(kāi)采；展上行開(kāi)采；K10時(shí)，采取一定措施，可上行時(shí)，采取一定措施，可上行開(kāi)采。開(kāi)采。2. 煤層煤層45時(shí)，時(shí)，K8，可上行開(kāi)采。，可上行開(kāi)采。3. 開(kāi)采煤層時(shí)，上、下層間隔時(shí)間為開(kāi)采煤層時(shí)，上、下層間隔時(shí)間為3-12個(gè)月。個(gè)月。開(kāi)采煤層時(shí)，上、下層間隔時(shí)間為開(kāi)采煤層時(shí)，上、下層間隔時(shí)間為3-10個(gè)月。個(gè)月。二、煤層間垮落上行順序采煤法二、煤層間垮落上行順序采煤法一近程度、緩傾斜和中傾斜煤層一近程度、緩傾斜和中傾斜煤層煤層間垮落上行順序采煤的條件煤層間垮落上行順序采煤的條件 煤層相距較近時(shí)用垮落法處置采煤層相距較近時(shí)用垮落法處置采空區(qū)，先采下煤層后，上煤層將隨下空區(qū)，先采

6、下煤層后，上煤層將隨下煤層采空區(qū)上覆巖層垮落，蒙受破壞，煤層采空區(qū)上覆巖層垮落，蒙受破壞，嚴(yán)重時(shí)上煤層無(wú)法開(kāi)采。因此煤層間嚴(yán)重時(shí)上煤層無(wú)法開(kāi)采。因此煤層間普通采用下行式開(kāi)采順序。普通采用下行式開(kāi)采順序。 在某些特定條件下，下行式開(kāi)采在某些特定條件下，下行式開(kāi)采順序能夠限制礦井消費(fèi)才干的增長(zhǎng)和順序能夠限制礦井消費(fèi)才干的增長(zhǎng)和新建礦井的建立速度，添加巷道工程新建礦井的建立速度，添加巷道工程量和維護(hù)量，在開(kāi)采技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益量和維護(hù)量，在開(kāi)采技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和平安消費(fèi)方面并不是最優(yōu)的，而上和平安消費(fèi)方面并不是最優(yōu)的，而上行式開(kāi)采順序在特定條件下可以防止行式開(kāi)采順序在特定條件下可以防止上述缺陷，并有獨(dú)特的

7、作用。上述缺陷，并有獨(dú)特的作用。 1、可以采用上行式采煤的條件、可以采用上行式采煤的條件 其先決條件是：先采下部的煤層不破其先決條件是：先采下部的煤層不破壞上部煤層的完好性和延續(xù)性，且能給壞上部煤層的完好性和延續(xù)性，且能給礦井帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)效益。礦井帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)效益。1上部煤層為劣質(zhì)煤或薄煤層或不穩(wěn)上部煤層為劣質(zhì)煤或薄煤層或不穩(wěn)定煤層，開(kāi)采困難，下部煤層為厚煤層，定煤層，開(kāi)采困難，下部煤層為厚煤層，上下煤層間距較大，開(kāi)采設(shè)備利用率、上下煤層間距較大，開(kāi)采設(shè)備利用率、經(jīng)濟(jì)效益和礦井達(dá)產(chǎn)期因開(kāi)采順序不同經(jīng)濟(jì)效益和礦井達(dá)產(chǎn)期因開(kāi)采順序不同而差別很大；而差別很大；2上部煤層開(kāi)辟困難，需求巨額投資，上部煤

8、層開(kāi)辟困難，需求巨額投資，下部煤層開(kāi)辟容易，且上下煤層間距較下部煤層開(kāi)辟容易，且上下煤層間距較大；大；3下部煤層為國(guó)家急需的煤種。下部煤層為國(guó)家急需的煤種。2、采用上行式采煤的條件、采用上行式采煤的條件其先決條件是：在平安上和技術(shù)上是優(yōu)越的。其先決條件是：在平安上和技術(shù)上是優(yōu)越的。1需求采用上部煤層有沖擊地壓危險(xiǎn)或需求采用上部煤層有沖擊地壓危險(xiǎn)或有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，下部煤層作為解放層有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，下部煤層作為解放層開(kāi)采。開(kāi)采。2上部煤層含水豐富，先采下部煤層有上部煤層含水豐富，先采下部煤層有利于疏水。利于疏水。3上部煤層的頂板為鞏固頂板，需求降上部煤層的頂板為鞏固頂板，需求降低上部煤層頂

9、板的周期來(lái)壓強(qiáng)度。低上部煤層頂板的周期來(lái)壓強(qiáng)度。4采用條帶采煤法開(kāi)采有一定層間距的采用條帶采煤法開(kāi)采有一定層間距的多層煤層，為使保管條帶不受反復(fù)開(kāi)采影響。多層煤層，為使保管條帶不受反復(fù)開(kāi)采影響。5深礦井開(kāi)采中，先采下煤層有利于實(shí)深礦井開(kāi)采中，先采下煤層有利于實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，有利于改善上煤層的巷道現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，有利于改善上煤層的巷道維護(hù)條件及經(jīng)濟(jì)技術(shù)目的。維護(hù)條件及經(jīng)濟(jì)技術(shù)目的。6復(fù)采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源。復(fù)采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源。 采空區(qū)上部遺留煤炭資源的緣由：采空區(qū)上部遺留煤炭資源的緣由：地質(zhì)勘探不詳，在已采煤層上部又發(fā)現(xiàn)了可采煤層。地質(zhì)勘探不詳，在已采煤層上部又發(fā)現(xiàn)了可采煤層。

10、設(shè)計(jì)時(shí)把薄及不穩(wěn)定煤層劃分為不可采煤層，消費(fèi)設(shè)計(jì)時(shí)把薄及不穩(wěn)定煤層劃分為不可采煤層，消費(fèi)過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)可采，過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)可采， 但已來(lái)不及布置采煤任務(wù)面，只但已來(lái)不及布置采煤任務(wù)面，只好丟棄了上部煤層而采下部煤層。好丟棄了上部煤層而采下部煤層。因消費(fèi)義務(wù)及經(jīng)濟(jì)效益，必需先開(kāi)采下部主采煤層，因消費(fèi)義務(wù)及經(jīng)濟(jì)效益，必需先開(kāi)采下部主采煤層，而主采煤層與上部非主采煤層在空間上的開(kāi)采錯(cuò)距未而主采煤層與上部非主采煤層在空間上的開(kāi)采錯(cuò)距未拉開(kāi)，只好注銷(xiāo)上部非主采煤層的部分儲(chǔ)量。拉開(kāi)，只好注銷(xiāo)上部非主采煤層的部分儲(chǔ)量。因下行開(kāi)采順序與采區(qū)布署和消費(fèi)才干之間產(chǎn)生矛因下行開(kāi)采順序與采區(qū)布署和消費(fèi)才干之間產(chǎn)生矛盾，而

11、丟棄了上部非主要煤層的部分儲(chǔ)量。盾，而丟棄了上部非主要煤層的部分儲(chǔ)量。二影響煤層群上行開(kāi)采的主要要素二影響煤層群上行開(kāi)采的主要要素1、層間距、層間距 煤層群上行開(kāi)采的消費(fèi)實(shí)際及科學(xué)研討證煤層群上行開(kāi)采的消費(fèi)實(shí)際及科學(xué)研討證明，足夠的層間距是上行開(kāi)采的根本條件。上、下明，足夠的層間距是上行開(kāi)采的根本條件。上、下煤層的層間距或煤層的層間距或H/M越大，上覆煤層挪動(dòng)越平越大，上覆煤層挪動(dòng)越平緩，傾斜、曲率等各種變形值越小，越有利于上行緩，傾斜、曲率等各種變形值越小，越有利于上行開(kāi)采。反之，層間距或開(kāi)采。反之，層間距或H/M越小，上覆煤層變?cè)叫?，上覆煤層變形愈猛烈，甚至出現(xiàn)臺(tái)階下沉。采場(chǎng)上覆巖層的垮形

12、愈猛烈，甚至出現(xiàn)臺(tái)階下沉。采場(chǎng)上覆巖層的垮落性破壞及臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)是影響上行開(kāi)采的最大妨礙。落性破壞及臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)是影響上行開(kāi)采的最大妨礙。當(dāng)上、下煤層的層間距大于下煤層的垮落帶最大高當(dāng)上、下煤層的層間距大于下煤層的垮落帶最大高度時(shí)，上煤層發(fā)生合階錯(cuò)動(dòng)的機(jī)率就小，采取一定度時(shí)，上煤層發(fā)生合階錯(cuò)動(dòng)的機(jī)率就小，采取一定技術(shù)措施，普通可以上行開(kāi)采。技術(shù)措施，普通可以上行開(kāi)采。2、采高、采高 采高是影響上覆巖層破壞情況及其高度的根采高是影響上覆巖層破壞情況及其高度的根本要素。采高越大，采出的空間越高，采場(chǎng)上覆本要素。采高越大，采出的空間越高，采場(chǎng)上覆巖層構(gòu)造能夠獲得平衡的機(jī)率就越小，勢(shì)必導(dǎo)致巖層構(gòu)造能夠獲得平衡

13、的機(jī)率就越小，勢(shì)必導(dǎo)致采場(chǎng)上覆巖層的嚴(yán)重破壞。普通采高越大，上煤采場(chǎng)上覆巖層的嚴(yán)重破壞。普通采高越大，上煤層的下沉越大，各種變形值也增大。開(kāi)采單一煤層的下沉越大，各種變形值也增大。開(kāi)采單一煤層及厚煤層第一分層時(shí)，垮落帶及斷裂帶高度與層及厚煤層第一分層時(shí)，垮落帶及斷裂帶高度與采高根本上成正比關(guān)系。在分層開(kāi)采厚煤層時(shí)，采高根本上成正比關(guān)系。在分層開(kāi)采厚煤層時(shí)，垮落帶及斷裂帶高度與累計(jì)采高成分式函數(shù)關(guān)系?？迓鋷Ъ皵嗔褞Ц叨扰c累計(jì)采高成分式函數(shù)關(guān)系。當(dāng)分層數(shù)添加時(shí)，此兩帶高度趨于穩(wěn)定并略有下當(dāng)分層數(shù)添加時(shí)，此兩帶高度趨于穩(wěn)定并略有下降。降。3、采煤方法、采煤方法 采煤方法是控制覆巖破壞高度的重要要素。

14、如前采煤方法是控制覆巖破壞高度的重要要素。如前所述，厚煤層分層開(kāi)采可以使垮落帶和斷裂帶的發(fā)育所述，厚煤層分層開(kāi)采可以使垮落帶和斷裂帶的發(fā)育高度有所降低。這是由于反復(fù)采動(dòng)時(shí)，已被破壞的上高度有所降低。這是由于反復(fù)采動(dòng)時(shí)，已被破壞的上覆巖層的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步軟化。這時(shí)，采空區(qū)的空間覆巖層的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步軟化。這時(shí)，采空區(qū)的空間主要由上覆巖層的整體彎曲來(lái)充填。因此，地表或覆主要由上覆巖層的整體彎曲來(lái)充填。因此，地表或覆巖下沉量大、下沉速度快及涉及地表或覆巖的時(shí)間短。巖下沉量大、下沉速度快及涉及地表或覆巖的時(shí)間短。 采煤方法中，其頂板管理方式?jīng)Q議著覆巖破壞的采煤方法中，其頂板管理方式?jīng)Q議著覆巖破壞的空間

15、形狀和高度。全部垮落法管理頂板時(shí)，采場(chǎng)上覆空間形狀和高度。全部垮落法管理頂板時(shí)，采場(chǎng)上覆巖層普通都構(gòu)成巖層普通都構(gòu)成“三帶。而采用充填法管理頂板時(shí)，三帶。而采用充填法管理頂板時(shí)，普通只引起覆巖的開(kāi)裂性破壞，頂板下沉量要比全部普通只引起覆巖的開(kāi)裂性破壞，頂板下沉量要比全部垮落法小；頂板下沉量隨采高而變化?？迓浞ㄐ。豁敯逑鲁亮侩S采高而變化。 4、巖性及層間構(gòu)造、巖性及層間構(gòu)造 巖石力學(xué)性質(zhì)及層間構(gòu)造影響覆巖巖石力學(xué)性質(zhì)及層間構(gòu)造影響覆巖破壞的高度。當(dāng)頂板巖石硬度較高時(shí)，垮破壞的高度。當(dāng)頂板巖石硬度較高時(shí)，垮落帶和斷裂帶的發(fā)育較高。在垮落過(guò)程中落帶和斷裂帶的發(fā)育較高。在垮落過(guò)程中標(biāo)，頂板下沉量較小，

16、采空區(qū)空間高，垮標(biāo)，頂板下沉量較小，采空區(qū)空間高，垮落過(guò)程較充分。落過(guò)程較充分。因此，巖層主要以斷塊因此，巖層主要以斷塊充填采空區(qū)。當(dāng)頂板巖石強(qiáng)度較低時(shí)，在充填采空區(qū)。當(dāng)頂板巖石強(qiáng)度較低時(shí)，在垮落過(guò)程中，覆巖下沉量較大，采空區(qū)高垮落過(guò)程中，覆巖下沉量較大，采空區(qū)高度不斷減少，垮落過(guò)程發(fā)育不充分，主要度不斷減少，垮落過(guò)程發(fā)育不充分，主要以巖層彎曲充填采空區(qū)。因此，垮落帶及以巖層彎曲充填采空區(qū)。因此，垮落帶及斷裂帶發(fā)育較低。斷裂帶發(fā)育較低。 5、煤層傾角、煤層傾角 煤層傾角主要影響采場(chǎng)上覆巖層破壞的空間形煤層傾角主要影響采場(chǎng)上覆巖層破壞的空間形狀。狀。緩傾斜煤層，采場(chǎng)頂板巖層冒落后就地堆積。在采緩

17、傾斜煤層，采場(chǎng)頂板巖層冒落后就地堆積。在采空區(qū)邊境，由于煤柱支撐，剪切應(yīng)力大，因此，垮空區(qū)邊境，由于煤柱支撐，剪切應(yīng)力大，因此，垮落帶及斷裂帶發(fā)育較中部高。落帶及斷裂帶發(fā)育較中部高。傾斜煤層，隨傾角增大，采場(chǎng)頂板巖層垮落后會(huì)沿傾斜煤層，隨傾角增大，采場(chǎng)頂板巖層垮落后會(huì)沿煤層底板向下滾動(dòng)。煤層傾斜下方的頂板受矸石充煤層底板向下滾動(dòng)。煤層傾斜下方的頂板受矸石充填，垮落不充分，而傾斜上方的巖層失去垮落矸石填，垮落不充分，而傾斜上方的巖層失去垮落矸石的支承，巖層垮落充分。因此，垮落帶和斷裂隙的的支承，巖層垮落充分。因此，垮落帶和斷裂隙的不對(duì)稱(chēng)，傾斜上方高，傾斜下方低。急傾斜煤層，不對(duì)稱(chēng)，傾斜上方高，傾

18、斜下方低。急傾斜煤層，采空區(qū)垮落矸石下滑，上部巖層垮落更充分，垮落采空區(qū)垮落矸石下滑，上部巖層垮落更充分，垮落帶及斷裂帶的分布形狀明顯更向上部邊境開(kāi)展。同帶及斷裂帶的分布形狀明顯更向上部邊境開(kāi)展。同時(shí)，媒層底板亦可發(fā)生滑脫來(lái)充填采空區(qū)。時(shí)，媒層底板亦可發(fā)生滑脫來(lái)充填采空區(qū)。三近程度、緩傾斜和中傾斜三近程度、緩傾斜和中傾斜煤層煤層間垮落上行順序開(kāi)采的煤層煤層間垮落上行順序開(kāi)采的判別方法判別方法 上下煤層之間的層間距和下上下煤層之間的層間距和下位煤層的采厚是影響上行順序開(kāi)位煤層的采厚是影響上行順序開(kāi)采的主要技術(shù)要素，煤層間或煤采的主要技術(shù)要素，煤層間或煤層群間能否采用上行式開(kāi)采的各層群間能否采用上

19、行式開(kāi)采的各種判別方法都是圍繞層間距和采種判別方法都是圍繞層間距和采厚進(jìn)展的。厚進(jìn)展的。 我國(guó)垮落上行順序開(kāi)采的消費(fèi)實(shí)際和研討證明，當(dāng)我國(guó)垮落上行順序開(kāi)采的消費(fèi)實(shí)際和研討證明，當(dāng)比值比值K7.5時(shí)，先采下位時(shí)，先采下位m2煤層后，在上位煤層后，在上位m1煤層煤層中可以進(jìn)展正常采掘活動(dòng)。中可以進(jìn)展正常采掘活動(dòng)。圖圖6-7 兩層煤層上行順序兩層煤層上行順序2多層煤間的判別多層煤間的判別有有n+1層煤層，層煤層，m1煤層之下有煤層之下有n層煤，領(lǐng)先采下部層煤，領(lǐng)先采下部n層煤時(shí)，用層煤時(shí)，用綜合比值綜合比值Kz判別，如圖判別，如圖6-8和和6-2式。式。6-2 式中式中 Kz綜合比值；綜合比值； H

20、1、H2.HnM2、M3、Mn+1煤層分別與M1煤層的間隔，m； M2、M3Mn+1分別為m 2、m 3 m n+1煤層的厚度，m。 我國(guó)垮落上行順序開(kāi)采的消費(fèi)實(shí)際和研討闡明，當(dāng)綜合比值Kz6.3時(shí)，m1煤層之下的n層煤層先采后，在m1煤層中可以進(jìn)展正常采掘活動(dòng)。2、“三帶判別法三帶判別法1三帶判別法的根本觀念三帶判別法的根本觀念 當(dāng)上位煤層位于下位煤層開(kāi)采引起的垮落帶之內(nèi)當(dāng)上位煤層位于下位煤層開(kāi)采引起的垮落帶之內(nèi)時(shí)，上位煤層的構(gòu)造遭到嚴(yán)重破壞，下位煤層先采后時(shí)，上位煤層的構(gòu)造遭到嚴(yán)重破壞，下位煤層先采后上位煤層無(wú)法開(kāi)采；上位煤層無(wú)法開(kāi)采； 當(dāng)上位煤層位于下位煤層開(kāi)采引起的斷裂帶之當(dāng)上位煤層位

21、于下位煤層開(kāi)采引起的斷裂帶之內(nèi)時(shí)，上位煤層的構(gòu)造只發(fā)生中等程度破壞，下位煤內(nèi)時(shí)，上位煤層的構(gòu)造只發(fā)生中等程度破壞，下位煤層開(kāi)采后，采取一定技術(shù)和平安措施，上位煤層可以層開(kāi)采后，采取一定技術(shù)和平安措施，上位煤層可以開(kāi)采；開(kāi)采； 當(dāng)上位煤層位于下位煤層開(kāi)采引起的斷裂帶之外當(dāng)上位煤層位于下位煤層開(kāi)采引起的斷裂帶之外時(shí)，上位煤層只產(chǎn)生整體挪動(dòng)，構(gòu)造不受破壞，下位時(shí)，上位煤層只產(chǎn)生整體挪動(dòng)，構(gòu)造不受破壞，下位煤層開(kāi)采后，上位煤層可以正常開(kāi)采。煤層開(kāi)采后，上位煤層可以正常開(kāi)采。2垮落帶和斷裂帶高度計(jì)算垮落帶和斷裂帶高度計(jì)算 對(duì)應(yīng)于不同的巖性，下位煤層開(kāi)采后，上覆巖層對(duì)應(yīng)于不同的巖性，下位煤層開(kāi)采后，上覆巖

22、層中構(gòu)成的垮落帶和斷裂帶高度的計(jì)算可用表中構(gòu)成的垮落帶和斷裂帶高度的計(jì)算可用表1、表、表2給給出的公式計(jì)算。出的公式計(jì)算。 表表1厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶高度計(jì)算公式厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶高度計(jì)算公式5 . 2161 . 2100MM2 . 2197 . 4100MM5 . 1322 . 6100MM2 . 1630 . 7100MM注：注：累計(jì)采厚，單層采厚累計(jì)采厚，單層采厚1-3m，累計(jì)采厚不超越，累計(jì)采厚不超越15m，號(hào)項(xiàng)為中誤差。號(hào)項(xiàng)為中誤差。表表2厚煤層分層開(kāi)采時(shí)導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔?jì)算公式厚煤層分層開(kāi)采時(shí)導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔?jì)算公式Table 2. The Formula of the heig

23、ht of the fracture Zone in Thick Slicing Seams9 . 80 . 22 . 1100MM6 . 56 . 36 . 1100MM0 . 40 . 51 . 3100MM0 . 30 . 80 . 5100MM1030MHd1020MHd510MHd注：注：累計(jì)采厚；公式運(yùn)用范圍：?jiǎn)螌硬珊窭塾?jì)采厚；公式運(yùn)用范圍：?jiǎn)螌硬珊?-3m，累計(jì)采厚不超越，累計(jì)采厚不超越15m。3、圍巖平衡法、圍巖平衡法 上行開(kāi)采破壞了采場(chǎng)上覆巖上行開(kāi)采破壞了采場(chǎng)上覆巖(煤煤)層的原始應(yīng)力平衡形狀，必然引起上層的原始應(yīng)力平衡形狀，必然引起上覆巖覆巖(煤煤)層的橫向及縱向變形與破壞

24、。層的橫向及縱向變形與破壞。上覆巖上覆巖(煤煤)層的橫向及縱向離層變形層的橫向及縱向離層變形產(chǎn)生大量采動(dòng)裂隙，破壞煤層，但隨產(chǎn)生大量采動(dòng)裂隙，破壞煤層，但隨時(shí)間延伸，采動(dòng)裂隙會(huì)重新閉合壓實(shí)；時(shí)間延伸，采動(dòng)裂隙會(huì)重新閉合壓實(shí)；而縱向剪切變形那么表現(xiàn)為煤層發(fā)生而縱向剪切變形那么表現(xiàn)為煤層發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)，破壞煤層整體性，后者是臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)，破壞煤層整體性，后者是影響上行開(kāi)采的最大妨礙。影響上行開(kāi)采的最大妨礙。 圖圖6-9 采場(chǎng)上覆巖體分區(qū)采場(chǎng)上覆巖體分區(qū)I垮落帶；垮落帶；II斷裂帶；斷裂帶；III彎曲下沉帶彎曲下沉帶 在回采過(guò)程中，可以構(gòu)成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的在回采過(guò)程中，可以構(gòu)成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的平衡巖層構(gòu)造

25、的巖層稱(chēng)為平衡巖層。從下煤層頂板平衡巖層構(gòu)造的巖層稱(chēng)為平衡巖層。從下煤層頂板至平衡巖層頂板的高度叫圍巖平衡高度至平衡巖層頂板的高度叫圍巖平衡高度 其上行開(kāi)采的根本準(zhǔn)那么是：其上行開(kāi)采的根本準(zhǔn)那么是： 當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層中有鞏固巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于距當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層中有鞏固巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于距下煤層最近的平衡巖層之上；當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層均為下煤層最近的平衡巖層之上；當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層均為軟巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于斷裂帶內(nèi)；上煤層的開(kāi)采軟巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于斷裂帶內(nèi)；上煤層的開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層挪動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)展；上應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層挪動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)展；上行開(kāi)采必要的層間距行開(kāi)采必要的層間距H可按可按6

26、-3式估算：式估算：式中，式中，M下煤層采高，下煤層采高，m； Kl巖石碎脹系數(shù)，巖石碎脹系數(shù)，K1=1.10115; h平衡巖層本身厚度，按巖平衡巖層本身厚度，按巖(煤煤)層柱狀圖確定。層柱狀圖確定。四采動(dòng)影響的空間關(guān)系四采動(dòng)影響的空間關(guān)系 圖圖6-10是用典型曲線法表示的是用典型曲線法表示的采場(chǎng)上覆巖煤層挪動(dòng)盆地的特采場(chǎng)上覆巖煤層挪動(dòng)盆地的特點(diǎn)。點(diǎn)。圖圖6-10 采場(chǎng)上覆巖采場(chǎng)上覆巖(煤煤)層挪動(dòng)盆地特點(diǎn)層挪動(dòng)盆地特點(diǎn)a沿煤層走向；沿煤層走向；(b) 沿煤層傾向沿煤層傾向由圖由圖6-10a可知，下部邊境影響區(qū)斜長(zhǎng)可知，下部邊境影響區(qū)斜長(zhǎng)lx為：為： 6-4 上部邊境影響區(qū)斜長(zhǎng)上部邊境影響區(qū)

27、斜長(zhǎng)ls為為: 6-5沿走向可分為始采邊境影響區(qū)、最大下沉區(qū)及停采邊沿走向可分為始采邊境影響區(qū)、最大下沉區(qū)及停采邊境影響區(qū)。始采邊境和停采邊境影響范圍大致一樣。境影響區(qū)。始采邊境和停采邊境影響范圍大致一樣。由圖由圖6-10b可知，走向邊境影響區(qū)范圍可知，走向邊境影響區(qū)范圍lz=l3+l ，即：，即：lz=H0(cot3+cot0) 6-6 6-4 6-6式中式中 H0上下煤層間距，上下煤層間距，m； 煤層傾角，煤層傾角，()；0、0、 0 下部、上部、走向邊境角，下部、上部、走向邊境角，()；l、2、3 下部、上部、走向充分采動(dòng)角，下部、上部、走向充分采動(dòng)角，()。 邊境角及充分采動(dòng)角可根據(jù)覆

28、巖性質(zhì)按表邊境角及充分采動(dòng)角可根據(jù)覆巖性質(zhì)按表6-1中的參數(shù)選取。中的參數(shù)選取。顯然，下部、上部及邊境影響區(qū)應(yīng)力應(yīng)變最大，當(dāng)煤層間距較近顯然，下部、上部及邊境影響區(qū)應(yīng)力應(yīng)變最大，當(dāng)煤層間距較近時(shí)，對(duì)上任務(wù)面布置及消費(fèi)有一定影響。時(shí)，對(duì)上任務(wù)面布置及消費(fèi)有一定影響。表表6-1 按覆巖性質(zhì)區(qū)分的典型曲線法待定參數(shù)按覆巖性質(zhì)區(qū)分的典型曲線法待定參數(shù)15 采場(chǎng)上覆巖層及地表挪動(dòng)的延續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)最大下采場(chǎng)上覆巖層及地表挪動(dòng)的延續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)最大下沉點(diǎn)的下沉量與時(shí)間關(guān)系曲線和下沉速度曲線求得。圖沉點(diǎn)的下沉量與時(shí)間關(guān)系曲線和下沉速度曲線求得。圖4表示實(shí)測(cè)的孔莊礦上行開(kāi)采的采動(dòng)影響時(shí)間表示實(shí)測(cè)的孔莊礦上行開(kāi)采的

29、采動(dòng)影響時(shí)間空間空間關(guān)系。我國(guó)上行開(kāi)采實(shí)際證明，上下煤層開(kāi)采的間隔時(shí)關(guān)系。我國(guó)上行開(kāi)采實(shí)際證明，上下煤層開(kāi)采的間隔時(shí)間也可按下式閱歷估算間也可按下式閱歷估算2： t=0.10k+3月月五急傾斜煤層上行順序開(kāi)采五急傾斜煤層上行順序開(kāi)采如圖如圖6-11，在急傾斜煤層中采用上行順序開(kāi)采時(shí)，上下，在急傾斜煤層中采用上行順序開(kāi)采時(shí)，上下煤層的層間距煤層的層間距H還應(yīng)滿足還應(yīng)滿足6-7式。式。式中式中 H 上下煤層之間的層間距，上下煤層之間的層間距，m；h區(qū)段或階段垂高，區(qū)段或階段垂高，m；煤層傾角，度；煤層傾角，度；頂板巖層挪動(dòng)角，度。頂板巖層挪動(dòng)角，度。在煤層間距一定的條件下，可由在煤層間距一定的條件

30、下，可由6-7式式確定區(qū)段或階段垂高，才不致因采下煤層確定區(qū)段或階段垂高，才不致因采下煤層涉及到上煤層涉及到上煤層 Sinh=(H- b Sin) Sin(+ )圖圖6-11 急傾斜煤層上行開(kāi)采的層間急傾斜煤層上行開(kāi)采的層間距計(jì)算距計(jì)算六垮落上行順序開(kāi)采留意的問(wèn)題六垮落上行順序開(kāi)采留意的問(wèn)題 1上煤層開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采上煤層開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層挪動(dòng)穩(wěn)定后進(jìn)展，上煤層引起的巖層挪動(dòng)穩(wěn)定后進(jìn)展，上煤層開(kāi)場(chǎng)采煤的時(shí)間應(yīng)滯后于下煤層采動(dòng)開(kāi)場(chǎng)采煤的時(shí)間應(yīng)滯后于下煤層采動(dòng)影響的時(shí)間。影響的時(shí)間。 2防止在下煤層之上的巖層中防止在下煤層之上的巖層中或煤層中先開(kāi)掘巷道，否那么，先掘或煤層中先開(kāi)掘巷道，

31、否那么，先掘出的巷道能夠受開(kāi)采影響改動(dòng)方向和出的巷道能夠受開(kāi)采影響改動(dòng)方向和坡度，甚至變形破壞。坡度，甚至變形破壞。對(duì)于下煤層之上已有的巷道，應(yīng)根據(jù)對(duì)于下煤層之上已有的巷道，應(yīng)根據(jù)重要性和層間距，在下煤層開(kāi)采前適重要性和層間距，在下煤層開(kāi)采前適當(dāng)加固。當(dāng)加固。 3在層間距較近的條件下，在層間距較近的條件下，下煤層中開(kāi)采應(yīng)采用無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)，下煤層中開(kāi)采應(yīng)采用無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)，否那么，殘留的煤柱將影響到上煤層否那么，殘留的煤柱將影響到上煤層的正常作業(yè)。的正常作業(yè)。 厚煤層分層恒底式上行順序采煤法是將厚煤層劃分為相當(dāng)于中厚煤層分層恒底式上行順序采煤法是將厚煤層劃分為相當(dāng)于中厚煤層的假設(shè)干分層，各分層

32、任務(wù)面依次沿煤層底板布置，以上面厚煤層的假設(shè)干分層，各分層任務(wù)面依次沿煤層底板布置，以上面分層垮落后的煤作為頂板，第一分層任務(wù)面回柱放頂或移架后，上分層垮落后的煤作為頂板，第一分層任務(wù)面回柱放頂或移架后，上覆煤層垮落下沉，經(jīng)注水壓實(shí)，重新膠結(jié)后成為具有一定穩(wěn)定性和覆煤層垮落下沉，經(jīng)注水壓實(shí)，重新膠結(jié)后成為具有一定穩(wěn)定性和強(qiáng)度的再生煤體。強(qiáng)度的再生煤體。 恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面相對(duì)位置關(guān)系如恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面相對(duì)位置關(guān)系如圖圖6-26-2，恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面煤巖垮落情，恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面煤巖垮落情況如圖況如圖6-36-3。圖圖6-2 恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面相對(duì)位置關(guān)系恒底式各分層長(zhǎng)壁

33、任務(wù)面相對(duì)位置關(guān)系 圖圖6-3 恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面煤巖垮落情況恒底式各分層長(zhǎng)壁任務(wù)面煤巖垮落情況a采第一分層；采第一分層；b采第二分層；采第二分層；c采第三分層采第三分層 1運(yùn)輸平巷；運(yùn)輸平巷；2回風(fēng)平巷回風(fēng)平巷一恒底式采煤法在礦井中的運(yùn)用一恒底式采煤法在礦井中的運(yùn)用1、河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采、河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采煤煤 上莊煤礦是我國(guó)采用恒底式采煤上莊煤礦是我國(guó)采用恒底式采煤法最早的礦井，該礦開(kāi)采的二法最早的礦井，該礦開(kāi)采的二1煤層煤層厚厚531m，賦存不穩(wěn)定，煤質(zhì)松軟，賦存不穩(wěn)定，煤質(zhì)松軟，呈粉末狀，遇水后粘結(jié)，頂板起伏不呈粉末狀，遇水后粘結(jié)，頂板起伏不平，脆弱破碎，采用下

34、行垮落法開(kāi)采平，脆弱破碎，采用下行垮落法開(kāi)采時(shí)，煤壁片幫嚴(yán)重，冒頂事故多，頂時(shí)，煤壁片幫嚴(yán)重，冒頂事故多，頂板管理困難。板管理困難。 圖6-4 回采巷道布置1軌道上山；2運(yùn)輸上山；3區(qū)段運(yùn)輸平巷；4區(qū)段回風(fēng)平巷a區(qū)段內(nèi)上下分層同采；b上下區(qū)段同采 第一分層采用炮采工藝，其他各分層均采用手鎬落煤，人工裝煤，分第一分層采用炮采工藝，其他各分層均采用手鎬落煤，人工裝煤，分段作業(yè)。任務(wù)面長(zhǎng)段作業(yè)。任務(wù)面長(zhǎng)7080 m，分層采高，分層采高2 m，采用，采用SGW-22型刮板保送機(jī)，型刮板保送機(jī)，HZWA-2000型金屬支柱及型金屬支柱及HDJA-1000型鉸接頂梁支護(hù)，荊笆背頂，支架型鉸接頂梁支護(hù)，荊笆

35、背頂，支架采用齊梁直線柱倒懸臂布置，柱距采用齊梁直線柱倒懸臂布置，柱距0.5 m，排距，排距1 m。 為加速破碎煤體膠結(jié)，在回柱放頂時(shí)對(duì)采空區(qū)進(jìn)展注水。為加速破碎煤體膠結(jié)，在回柱放頂時(shí)對(duì)采空區(qū)進(jìn)展注水。圖圖6-5 回采巷道布置回采巷道布置1，2，3 一、二和三分層任務(wù)面運(yùn)輸平巷；一、二和三分層任務(wù)面運(yùn)輸平巷；4，5，6 一、二和三分層任務(wù)面回風(fēng)平巷；一、二和三分層任務(wù)面回風(fēng)平巷；7，8，9 一、二和三分層任務(wù)面開(kāi)切眼；一、二和三分層任務(wù)面開(kāi)切眼；a沿傾向剖面；沿傾向剖面；b任務(wù)面開(kāi)切眼；任務(wù)面開(kāi)切眼；c任務(wù)面停采線任務(wù)面停采線 荊各莊煤礦恒底式采煤法，荊各莊煤礦恒底式采煤法，回采巷道布置如圖回

36、采巷道布置如圖6-5，第一分，第一分層以后的各分層回采巷道均外錯(cuò)層以后的各分層回采巷道均外錯(cuò)半巷，開(kāi)切眼均布置在實(shí)體煤中，半巷，開(kāi)切眼均布置在實(shí)體煤中，相鄰開(kāi)切眼間距為相鄰開(kāi)切眼間距為16 m，第一分，第一分層任務(wù)面停采線距上山層任務(wù)面停采線距上山40 m，其，其他各分層任務(wù)面停采線內(nèi)錯(cuò)他各分層任務(wù)面停采線內(nèi)錯(cuò)810 m。 3、棗莊山家林煤礦恒底式上行采煤、棗莊山家林煤礦恒底式上行采煤 山家林煤礦所采的山家林煤礦所采的2#煤層厚煤層厚5.5m，傾角為，傾角為11 15，節(jié)理發(fā)育，頂板為中細(xì)粒，節(jié)理發(fā)育，頂板為中細(xì)粒長(zhǎng)石、石英砂巖，硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)，平均厚長(zhǎng)石、石英砂巖，硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)，平均厚4.

37、2m，采用傾斜分層下行垮落采煤法，采用傾斜分層下行垮落采煤法時(shí)，由于頂板是厚層鞏固砂巖，頂分層經(jīng)常出現(xiàn)大面積懸頂，頂板垮落塊度大，時(shí)，由于頂板是厚層鞏固砂巖，頂分層經(jīng)常出現(xiàn)大面積懸頂，頂板垮落塊度大，即使鋪設(shè)竹笆假頂，灌注泥漿，經(jīng)上覆巖層擠壓，短時(shí)間也難以膠結(jié)構(gòu)成再生頂即使鋪設(shè)竹笆假頂，灌注泥漿，經(jīng)上覆巖層擠壓，短時(shí)間也難以膠結(jié)構(gòu)成再生頂板。開(kāi)采中分層時(shí)，頂板極難控制，大塊矸石錯(cuò)動(dòng)，呵斥采場(chǎng)部分礦壓顯現(xiàn)增大，板。開(kāi)采中分層時(shí)，頂板極難控制，大塊矸石錯(cuò)動(dòng)，呵斥采場(chǎng)部分礦壓顯現(xiàn)增大，再加上周期來(lái)壓影響，經(jīng)常發(fā)生冒頂，嚴(yán)重要挾任務(wù)面正常消費(fèi)。再加上周期來(lái)壓影響，經(jīng)常發(fā)生冒頂，嚴(yán)重要挾任務(wù)面正常消費(fèi)。

38、圖圖6-6 回采巷道布置回采巷道布置1，3頂分層，頂分層， 底分層任務(wù)面運(yùn)輸平巷；底分層任務(wù)面運(yùn)輸平巷；2，4頂分層，頂分層，底分層任務(wù)面回風(fēng)平巷；底分層任務(wù)面回風(fēng)平巷；5聯(lián)絡(luò)斜巷；聯(lián)絡(luò)斜巷；6區(qū)段巖石集中巷區(qū)段巖石集中巷 山家林煤礦根據(jù)上中下各分層任務(wù)面的礦壓顯山家林煤礦根據(jù)上中下各分層任務(wù)面的礦壓顯現(xiàn)特征，實(shí)驗(yàn)勝利先沿頂板開(kāi)采上分層，接下來(lái)沿現(xiàn)特征，實(shí)驗(yàn)勝利先沿頂板開(kāi)采上分層，接下來(lái)沿底板開(kāi)采底分層，最后再沿底板回采中分層的恒底底板開(kāi)采底分層，最后再沿底板回采中分層的恒底式分層長(zhǎng)壁垮落采煤法，回采巷道布置如圖式分層長(zhǎng)壁垮落采煤法，回采巷道布置如圖6-6。 在沿煤層底板采底分層時(shí)，因矸石及中

39、分層煤體的緩沖作用，在沿煤層底板采底分層時(shí)，因矸石及中分層煤體的緩沖作用，任務(wù)面周期來(lái)壓顯現(xiàn)減弱，很少出現(xiàn)煤壁片幫景象，沿煤層底板采任務(wù)面周期來(lái)壓顯現(xiàn)減弱，很少出現(xiàn)煤壁片幫景象，沿煤層底板采中分層時(shí)，由于上覆巖層受水浸潤(rùn)，逐漸變軟，并破碎為中分層時(shí)，由于上覆巖層受水浸潤(rùn)，逐漸變軟，并破碎為100200mm的巖塊，在上覆巖層重力重新作用下逐漸膠結(jié)壓實(shí)，的巖塊，在上覆巖層重力重新作用下逐漸膠結(jié)壓實(shí)，構(gòu)成較穩(wěn)定的再生頂板，頂板壓力變小，煤壁無(wú)片幫景象。構(gòu)成較穩(wěn)定的再生頂板，頂板壓力變小，煤壁無(wú)片幫景象。 山家林煤礦以為：在鞏固頂板條件下采用恒底式采煤法有利于山家林煤礦以為：在鞏固頂板條件下采用恒底式采煤法有利于頂板管理和平安消費(fèi)，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤，有利于回采巷道的頂板管理和平安消費(fèi)，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤，有利于回采巷道的掘進(jìn)和維護(hù)，與下行垮落采煤法相比，可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。掘進(jìn)和維護(hù)，與下行垮落采煤法相比，可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。3沿煤層底板采煤，本質(zhì)上是添加了任務(wù)面直接頂?shù)暮穸?，其沿煤層底板采煤，本質(zhì)上是添加了任務(wù)面直接頂?shù)暮穸龋渖戏?/p>