上行開采分析

1、第六章第六章 上行式開采順序上行式開采順序 煤層間、厚煤層分層間及煤組間先采標高煤層間、厚煤層分層間及煤組間先采標高低的煤層、分層或煤組，后采標高高的煤低的煤層、分層或煤組，后采標高高的煤層、分層或煤組稱為層、分層或煤組稱為上行式開采順序上行式開采順序，反，反之，則稱為下行式開采順序之，則稱為下行式開采順序 (a)m2m1(c)(b)132 組 組1上行式開采分類上行式開采分類厚煤層分層充填上行開采厚煤層分層充填上行開采厚煤層分層恒底式上行開采厚煤層分層恒底式上行開采煤層群垮落上行開采煤層群垮落上行開采2第一節(jié)第一節(jié) 厚煤層分層恒底式厚煤層分層恒底式上行順序采煤法上行順序采煤法 將厚煤層劃分為

2、相當于中厚煤層的若干分層，將厚煤層劃分為相當于中厚煤層的若干分層，各分層工作面依次沿煤層底板布置。各分層工作面依次沿煤層底板布置。3恒底式上行順序采煤恒底式上行順序采煤第一分層工作面采后，上覆煤層垮落下沉，經(jīng)第一分層工作面采后，上覆煤層垮落下沉，經(jīng)注水壓實，重新膠結(jié)后成為具有一定穩(wěn)定性和注水壓實，重新膠結(jié)后成為具有一定穩(wěn)定性和強度的再生煤體。強度的再生煤體。仍沿煤層底板在再生煤體中重新布置第二和第仍沿煤層底板在再生煤體中重新布置第二和第三分層的工作面三分層的工作面1(c)(b)1224一、恒底式采煤法的應用一、恒底式采煤法的應用 1、河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采煤、河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采

3、煤煤層厚煤層厚5 5 3131m m，賦存不穩(wěn)定，煤質(zhì)松軟，呈賦存不穩(wěn)定，煤質(zhì)松軟，呈粉末狀，遇水后粘結(jié)，頂板起伏不平，軟粉末狀，遇水后粘結(jié)，頂板起伏不平，軟弱破碎，采用下行垮落法開采時，煤壁片弱破碎，采用下行垮落法開采時，煤壁片幫嚴重，冒頂事故多，頂板管理困難。幫嚴重，冒頂事故多，頂板管理困難。 5河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采煤河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采煤 (a)34(b)4123214同向推進的兩工作面錯距不小于同向推進的兩工作面錯距不小于100 m 第一分層炮采，其余各分層均采用手鎬落煤，人工裝煤第一分層炮采，其余各分層均采用手鎬落煤，人工裝煤工作面長工作面長70 80 m，分層采高分

4、層采高2 mHZWA-2000型金屬支柱及型金屬支柱及HDJA-1000型鉸接頂梁支護，荊笆型鉸接頂梁支護，荊笆背頂，支架采用齊梁直線柱倒懸臂布置，柱距背頂，支架采用齊梁直線柱倒懸臂布置，柱距0.5 m，排距排距1 m。 6河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采煤河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行采煤回柱放頂時對采空區(qū)進行注水回柱放頂時對采空區(qū)進行注水 上莊煤礦分上莊煤礦分2 12分層沿煤層底板開采厚度分層沿煤層底板開采厚度變化較大的煤層，變化較大的煤層，產(chǎn)量成倍增加產(chǎn)量成倍增加萬噸掘進率降低了萬噸掘進率降低了50m采區(qū)采出率由采區(qū)采出率由52%增加到增加到85%坑木消耗降低了坑木消耗降低了31.8%采煤工效由

5、采煤工效由2.2t/工提高到工提高到5.5t/工工 7開灤荊各莊煤礦恒底式上行采煤開灤荊各莊煤礦恒底式上行采煤 9#煤厚煤厚6 9m，傾角傾角0 20偽頂偽頂厚厚0.2 0.6m，直接頂：直接頂：高嶺土膠結(jié)的中粒、細粒粉砂巖，高嶺土膠結(jié)的中粒、細粒粉砂巖，垮落后容易再生垮落后容易再生基本頂之上有一層承壓含水層基本頂之上有一層承壓含水層下行垮落法采煤時，因工作面下行垮落法采煤時，因工作面壓力大、頂板壓力大、頂板移近量大和淋水均大移近量大和淋水均大，采場和巷道，采場和巷道支架折損支架折損嚴重嚴重，采煤作業(yè)極為困難。，采煤作業(yè)極為困難。8荊各莊煤礦回采巷道布置荊各莊煤礦回采巷道布置 71 6 m(

6、b ) 1 6 m891 0 8 m( c )1 1 8 m1 2123( a )456回采巷道外錯半巷回采巷道外錯半巷開切眼均布置在實體開切眼均布置在實體煤中煤中分層工作面停采線內(nèi)分層工作面停采線內(nèi)錯錯共采綜采工作面共采綜采工作面26個，個，普采工作面普采工作面8個，炮采個，炮采工作面工作面19個個獲得了良好的經(jīng)濟技術(shù)效獲得了良好的經(jīng)濟技術(shù)效果，提高了采出率、單產(chǎn)果，提高了采出率、單產(chǎn)和工效，降低了厚煤層灰和工效，降低了厚煤層灰分和坑木效耗。分和坑木效耗。9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 2#煤層煤層厚厚5.5m，傾角為傾角為11 15，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理發(fā)育頂板頂板：

7、中細粒長石、石英砂巖，硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠：中細粒長石、石英砂巖，硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)，平均厚結(jié)，平均厚4.2m，屬厚層堅硬砂巖屬厚層堅硬砂巖頂分層經(jīng)常出現(xiàn)大面積懸頂，垮落塊度大，即頂分層經(jīng)常出現(xiàn)大面積懸頂，垮落塊度大，即使鋪設(shè)竹笆假頂，灌注泥漿，也難以膠結(jié)形成使鋪設(shè)竹笆假頂，灌注泥漿，也難以膠結(jié)形成再生頂板。再生頂板。中分層采時，大塊矸石錯動，經(jīng)常發(fā)生冒頂，中分層采時，大塊矸石錯動，經(jīng)常發(fā)生冒頂，嚴重威脅工作面正常生產(chǎn)。嚴重威脅工作面正常生產(chǎn)。 10山家林礦回采巷道布置山家林礦回采巷道布置 沿頂板開采上分層沿頂板開采上分層沿底板開采底分層沿底板開采底分層再沿底板回采中分層再沿底板回采中分層頂分層和底分層工

8、作面頂分層和底分層工作面采用普通機械化采煤工采用普通機械化采煤工藝。頂分層采高藝。頂分層采高2 m，底底分層采高分層采高1.6 m。35614265沿煤層底板采中分層時，頂板壓力變小，煤沿煤層底板采中分層時，頂板壓力變小，煤壁無片幫現(xiàn)象。壁無片幫現(xiàn)象。 11二、恒底式采煤法的評價二、恒底式采煤法的評價優(yōu)點優(yōu)點 巷道系統(tǒng)簡單巷道系統(tǒng)簡單 工藝簡單工藝簡單 巖層活動對工作面巖層活動對工作面影響小影響小 有利于消除水患及有利于消除水患及冒頂?shù)耐{冒頂?shù)耐{ 技術(shù)經(jīng)濟效益顯著技術(shù)經(jīng)濟效益顯著 缺點缺點對煤體的粘結(jié)性要求高對煤體的粘結(jié)性要求高不利于防止煤層自燃不利于防止煤層自燃煤矸容易混雜煤矸容易混雜對

9、注水質(zhì)量要求高對注水質(zhì)量要求高煤塵易飛揚煤塵易飛揚12三、恒底式采煤法的適用條件三、恒底式采煤法的適用條件 煤層遇水容易膠結(jié)煤層遇水容易膠結(jié) 分層下行垮落采煤很困難分層下行垮落采煤很困難 13第二節(jié)第二節(jié) 煤層間垮落上行順序采煤煤層間垮落上行順序采煤 一、近水平、緩傾斜和中傾斜煤層煤層間垮一、近水平、緩傾斜和中傾斜煤層煤層間垮落上行順序采煤的條件落上行順序采煤的條件煤層間一般采用下行式開采順序煤層間一般采用下行式開采順序特定條件下，下行開采可能限制礦井特定條件下，下行開采可能限制礦井生產(chǎn)能生產(chǎn)能力力的增長和的增長和建井速度建井速度，增加巷道工程量增加巷道工程量和和維維護量護量，在開采，在開采技

10、術(shù)技術(shù)、經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益和和安全生產(chǎn)安全生產(chǎn)方方面并不是最優(yōu)的面并不是最優(yōu)的 14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 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先決條件：先決條件：先采下部的煤層不破壞上部煤層先采下部的煤層不破壞上部煤層的完整性，且能帶來較大經(jīng)濟效益。的完整性，且能帶來較大經(jīng)濟效益。上部煤層為劣質(zhì)煤或薄煤層或不穩(wěn)定煤層，上部煤層為劣質(zhì)煤或薄煤層或不穩(wěn)定煤層，開采困難，下部煤層為厚煤層，上下煤層間開采困難，下部煤層為厚煤層，上下煤層間距較大，開采設(shè)備利用率、經(jīng)濟效益和礦井距較大，開采設(shè)備利用率、經(jīng)濟效益和礦井達產(chǎn)期因開采順序不同而差別很大；達產(chǎn)期

11、因開采順序不同而差別很大；上部煤層開拓困難，需要巨額投資，下部煤上部煤層開拓困難，需要巨額投資，下部煤層開拓容易，且上下煤層間距較大；層開拓容易，且上下煤層間距較大；下部煤層為國家急需的煤種下部煤層為國家急需的煤種 152、需要采用上行式采煤的條件、需要采用上行式采煤的條件其先決條件：其先決條件：安全上和技術(shù)上是優(yōu)越的安全上和技術(shù)上是優(yōu)越的上部煤層有沖擊地壓危險或有煤與瓦斯突出危險，上部煤層有沖擊地壓危險或有煤與瓦斯突出危險，下部煤層作為解放層開采。下部煤層作為解放層開采。上部煤層含水豐富，先采下部煤層有利于疏水。上部煤層含水豐富，先采下部煤層有利于疏水。上部煤層的頂板為堅硬頂板，需要降低上部

12、煤層頂上部煤層的頂板為堅硬頂板，需要降低上部煤層頂板的周期來壓強度。板的周期來壓強度。采用條帶采煤法開采有一定層間距的多層煤層，為采用條帶采煤法開采有一定層間距的多層煤層，為使保留條帶不受重復開采影響。使保留條帶不受重復開采影響。深礦井開采中，先采下煤層有利于實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高深礦井開采中，先采下煤層有利于實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，有利于改善上煤層的巷道維護條件及經(jīng)濟技術(shù)效，有利于改善上煤層的巷道維護條件及經(jīng)濟技術(shù)指標。指標。復采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源。復采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源。 16采空區(qū)上部遺留煤炭資源的原因采空區(qū)上部遺留煤炭資源的原因 地質(zhì)勘探不詳，在已采煤層上部又發(fā)現(xiàn)了可地質(zhì)勘探不詳，在已采

13、煤層上部又發(fā)現(xiàn)了可采煤層采煤層設(shè)計時把薄及不穩(wěn)定煤層劃分為不可采煤層，設(shè)計時把薄及不穩(wěn)定煤層劃分為不可采煤層，生產(chǎn)過程中又發(fā)現(xiàn)可采生產(chǎn)過程中又發(fā)現(xiàn)可采因生產(chǎn)任務及經(jīng)濟效益，必須先開采下部主因生產(chǎn)任務及經(jīng)濟效益，必須先開采下部主采煤層采煤層因下行開采順序與采區(qū)布署和生產(chǎn)能力之間因下行開采順序與采區(qū)布署和生產(chǎn)能力之間矛盾，丟棄了上部非主要煤層的部分儲量矛盾，丟棄了上部非主要煤層的部分儲量解放前，帝國主義對我國煤炭資源進行掠奪解放前，帝國主義對我國煤炭資源進行掠奪式開采，使上部非主采煤層大量丟棄式開采，使上部非主采煤層大量丟棄 17二、近水平、緩傾斜和中傾斜煤層煤層二、近水平、緩傾斜和中傾斜煤層煤層

14、間垮落上行順序開采的判別方法間垮落上行順序開采的判別方法 1、比值判別法、比值判別法1）兩層煤間的判別）兩層煤間的判別m21mH2MHK K 7.5時，先采下位時，先采下位m2煤層煤層后，在上位后，在上位m1煤層中可以進煤層中可以進行正常采掘活動行正常采掘活動 18比值判別法比值判別法2）多層煤間的判別）多層煤間的判別有有n+1n+1層煤層，層煤層，m m1 1煤煤層之下有層之下有n n層煤，層煤，當當先采下部先采下部n n層煤后，層煤后， m m1 1煤層還能否開采？煤層還能否開采？mnmmn + 13m2m1nHHn - 1H1H219多層煤間綜合比值多層煤間綜合比值Kz判別判別 nnzK

15、KKKK11111121mnmmn + 13m2m1nHHn - 1H1H2111322211,nnnnnnMHKMHKMHKMHK當綜合比值當綜合比值Kz 6.3時，時，m1煤層煤層之下的之下的n層煤層先采后，在層煤層先采后，在m1煤層中可以進行正常采掘活動煤層中可以進行正常采掘活動 202、“三帶三帶”判別法判別法 三帶判別法的基本觀點三帶判別法的基本觀點當上位煤層位于下位煤層開采引起的垮落帶當上位煤層位于下位煤層開采引起的垮落帶之內(nèi)時，上位煤層的結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，下位之內(nèi)時，上位煤層的結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，下位煤層先采后上位煤層無法開采；煤層先采后上位煤層無法開采；21三帶判別法的基本觀點三

16、帶判別法的基本觀點當上位煤層位于下位煤層開采引起的斷裂當上位煤層位于下位煤層開采引起的斷裂帶之內(nèi)時，上位煤層的結(jié)構(gòu)只發(fā)生中等程帶之內(nèi)時，上位煤層的結(jié)構(gòu)只發(fā)生中等程度破壞，下位煤層開采后，采取一定技術(shù)度破壞，下位煤層開采后，采取一定技術(shù)和安全措施，上位煤層可以開采；和安全措施，上位煤層可以開采；22三帶判別法的基本觀點三帶判別法的基本觀點當上位煤層位于下位煤層開采引起的斷裂當上位煤層位于下位煤層開采引起的斷裂帶之外時，上位煤層只產(chǎn)生整體移動，結(jié)帶之外時，上位煤層只產(chǎn)生整體移動，結(jié)構(gòu)不受破壞，下位煤層開采后，上位煤層構(gòu)不受破壞，下位煤層開采后，上位煤層可以正常開采。可以正常開采。23“三帶三帶”判

17、別法判別法計算垮落帶和斷裂帶高度，與層間距比較計算垮落帶和斷裂帶高度，與層間距比較24圍巖平衡法圍巖平衡法 能夠形成不發(fā)生臺階錯動的平衡巖層結(jié)構(gòu)的巖能夠形成不發(fā)生臺階錯動的平衡巖層結(jié)構(gòu)的巖層稱為平衡巖層。層稱為平衡巖層。從下煤層頂板至平衡巖層頂板的高度叫圍巖平從下煤層頂板至平衡巖層頂板的高度叫圍巖平衡高度衡高度. .上行開采的基本準則：上行開采的基本準則：當采場上覆巖層中有堅當采場上覆巖層中有堅硬巖層時，上煤層應位于距下煤層最近的平衡硬巖層時，上煤層應位于距下煤層最近的平衡巖層之上；巖層之上；hKMH1當采場上覆巖層均為軟巖當采場上覆巖層均為軟巖層時，上煤層應位于斷裂層時，上煤層應位于斷裂帶內(nèi)

18、帶內(nèi)25三三 采采動動影影響響的的空空間間關(guān)關(guān)系系 l0221xsl0l00l1lLl(a)10cotcot Hlx20cotcot Hls26采動影響的空間關(guān)系采動影響的空間關(guān)系H3l0l30lz=H (cot3+cot 0) 27四、急傾斜煤層上行順序開采四、急傾斜煤層上行順序開采sin?sin)sin(?)sin()sin()(180sinhhHHsin)sin(hHHh m1m2?先采先采 m2后采后采m128四、急傾斜煤層上行順序開采四、急傾斜煤層上行順序開采 Hhmm12b29五、垮落上行順序開采注意的問題五、垮落上行順序開采注意的問題 上煤層開采應在下煤層開采引起的巖層移動上煤層開采應在下煤層開采引起的巖層移動穩(wěn)定后進行，上煤層開始采煤的時間應滯后于穩(wěn)定后進行，上煤層開始采煤的時間應滯后于下煤層采動影響的時間。下煤