煤礦特殊開采方法電子教案

1、煤礦特殊開采方法電子教案杜計平能源科學(xué)與工程學(xué)院采礦系2003年11月特殊開采方法目錄序論第一章 開采引起的巖層與地表移動第二章 建筑物下采煤第三章 鐵路下采煤第四章 水體下采煤 第五章 承壓含水層上采煤第六章上行式開采順序采煤 第七章 難采煤層開采特殊開采方法目錄第八章 深礦井開采第九章 水力采煤第十章煤與煤層氣共采特殊開采方法序論為采礦系地下采煤專業(yè)高年級學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課。一、開設(shè)特殊開采方法目的：為采礦工程畢業(yè)設(shè)計做準(zhǔn)備讓學(xué)生開闊煤礦開采的視野培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)不同條件下的采礦工作能力采礦工程畢業(yè)設(shè)計一般部分：煤礦新井初步設(shè)計專題部分：論文工業(yè)場地煤柱留設(shè)、開采上限煤礦開采的三性認(rèn)識煤礦開

2、采的的特殊性、艱巨性和困難性；二、特殊開采方法內(nèi)涵：特殊困難條件下開采；采用特殊工藝方式開采 集合 SSAAA長壁+垮落+下行+ 綜采普采炮采A AAA A 特殊困難條件下的開采三下一上（ 建筑物下、鐵路下、水體下和承壓水上）有沖擊地壓危險的煤層有煤與瓦斯突出危險的煤層三軟煤層深部邊角煤極薄煤層A 采用特殊開采工藝方式短壁開采充填采煤上行開采水力采煤煤與煤層氣共采煤的地下氣化 房柱式采煤充填采煤上行開采水力采煤特殊開采方法主要研究的內(nèi)容AA特殊和困難條件下對開采造成的影響保證安全生產(chǎn)和合理生產(chǎn)應(yīng)采取的措施 特殊工藝方式的特點(diǎn)和特色。 三、我國三下一上壓煤的基本情況和例子三下一上壓煤量（億t）

3、（%）建筑物下 87.6 63.6水體下 20 14.5鐵路下 19 13.8承壓水上 11 8.1 137.6村莊壓下壓煤量占建筑物下壓煤量的55%，占礦井儲量的1030%，解放一半可供66個年產(chǎn)100萬t的大型礦井開采100年；我國已從三下采出7億t左右，約占壓煤的5%；從1978年以來，每年從三下采出3000萬t例子1徐州地方煤炭公司（天龍集團(tuán)）沛城煤徐州西北62km1972年建礦，1981年投產(chǎn)；1980年統(tǒng)計 可采儲量1520萬t 城下壓煤700萬t 影響地面建筑面積，49萬平方米；1981年江蘇省人民政府決定沛城搬遷，征地1500畝，預(yù)計搬遷時間20年，搬遷費(fèi)用2億元。例子2徐州礦

4、業(yè)集團(tuán)公司1995年統(tǒng)計：工業(yè)儲量 13.37億t；三下壓煤 5.11億t；儲量的特點(diǎn)：兩多、 兩少、 一快。薄煤層多， 三下壓煤多后備資源少 ， 生產(chǎn)水平儲量少， 2.48億t（分布在深部），2.44億t動用儲量快，每年動用儲量2000萬t以上四、地下開采與地表塌陷垮落法管理頂板 地表形成大面積塌陷區(qū)地表塌陷面積：煤層開采面積的1.2倍左右。至1996年，全國有40萬公頃土地塌陷；每采1萬噸煤要塌陷0.2公頃土地塌陷面積平均每年增加2萬公頃復(fù)墾率為22%五、主要參考書徐永圻等中國采煤方法圖集，煤炭工業(yè)出版社王全莊譯礦山巖層與地表移動，煤炭工業(yè)出版社采煤學(xué)下冊，中國礦業(yè)學(xué)院等院校 煤炭工業(yè)出版

5、社主要參考書國家煤炭工業(yè)局制定建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程北京：煤炭工業(yè)出版社， 20006 朱銀昌陳慶祿張鐵崗難采復(fù)雜煤層的開采北京等：世界圖書出版社， 1998何國清楊倫凌娣等礦山開采沉陷學(xué)徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 19914六、學(xué)習(xí)中注意問題上課注意聽講，把講得內(nèi)容弄懂；難學(xué)，一些數(shù)據(jù)不要求記，方法要知道，原理要清楚；科技含量較高, 盡量不要缺課。第一章 開采引起的巖層與地表移動第一節(jié) 開采引起的巖層移動第二節(jié) 開采引起的地表移動第三節(jié) 地表移動與變形預(yù)計第四節(jié) 地表移動與變形參數(shù)分析 第一節(jié) 開采引起的巖層移動一、充分采動區(qū)、巖石壓縮區(qū)、最大彎曲區(qū)和底板隆起區(qū)1

6、、圍巖根據(jù)變形分區(qū)：應(yīng)力狀態(tài)和變形圖1-1巖層移動和變形分區(qū)充分采動區(qū)最大彎曲區(qū)：巖層向下彎曲的程度最大頂板壓縮區(qū)底板壓縮區(qū) 支承壓力引起沿垂直方向壓縮工作面區(qū)域以外地層下沉不均勻隆起區(qū) 底鼓 應(yīng)力降低均勻隆起區(qū) 水平擠壓 煤體下方 采空區(qū)下方 （高應(yīng)力壓縮） 低應(yīng)力 h側(cè)向水平應(yīng)力hhKHHhh底板二、垮落帶、斷裂帶和彎曲帶1、三帶的形成（1）垮落帶垮落帶 不規(guī)則垮落帶，呈雜亂堆積。 規(guī)則垮落帶，巖塊堆積排列較整齊碎脹性：1.3 1.5,體積增大導(dǎo)水：水、水砂和泥漿容易通過高度 :（2）斷裂帶曾稱做裂隙帶。裂隙帶（左右斷裂，上下離層）彎曲，整體斷裂，大致垂直于層面的裂隙，離層一般導(dǎo)水，又稱導(dǎo)

7、水?dāng)嗔褞Ш衩簩拥谝环謱右院蟮姆謱娱_采時，斷裂帶高度上升，但上升的幅度較初次采動大為減?。?）彎曲帶斷裂帶之上至地表又稱彎曲下沉帶或整體移動帶 保持整體性和層狀結(jié)構(gòu)，不存在或極少存在離層裂隙。隔水，巖性較軟時，隔水性能更好。采深較大，彎曲帶的高度可能大大超過垮落帶和斷裂帶高度之和彎曲帶上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地邊緣往往要出現(xiàn)張裂隙，其深度約3 5m，一定深度后閉合消失。不出現(xiàn)三帶的可能性淺部無彎曲下沉帶充填開采無垮落帶2三帶的空間輪廓形狀輪廓形與傾角（1）0 35垮落帶開采期間，垮落帶的高度基本上是相同開采完畢，中間較低，兩端較高的枕形輪廓斷裂帶兩端邊界超出，呈馬鞍形，最高點(diǎn)位于采空區(qū)

8、斜上方。 （）36 54垮落帶上部巖塊下滑或滾動上部繼續(xù)離層、斷裂、破碎和垮落，下部垮落帶高度較小。斷裂帶上大下小，上部的輪廓大致呈拋物線，與采空區(qū)邊界齊或略偏外。（3）=5590巖塊滾動下滑，迅速充填下部，上部，邊界煤柱片幫、碎裂、抽冒，垮落帶和斷裂帶上邊緣急劇向上發(fā)展，大大超出上邊界垮落帶、斷裂帶呈耳形或上大下小的不對稱拱形3、 垮落帶與斷裂帶的高度垮落帶與斷裂帶的高度（1）主要影響因素頂板巖性 煤層傾角 采高及厚煤層分層次數(shù)采空區(qū)范圍采空區(qū)處理方法 頂板巖性對兩帶的影響頂板堅硬，兩帶高度較大，之和可達(dá)18 28倍采高頂板松軟破碎時，兩帶高度較低，采厚的9 12倍。 煤層傾角對兩帶的影響傾

9、角小于35時，巖塊就地堆積?？迓鋷Ш蛿嗔褞线吔珉x煤層的高度基本上是相等傾角35 54時，垮落巖塊下滑。傾角大于54時，巖塊下滾，下部垮落的發(fā)展很小，上部發(fā)展很高 采高及厚煤層分層次數(shù)對兩帶的影響一次采全高或分層初次開采時，兩帶高度與采高呈近似直線關(guān)系分層或近距離煤層群重復(fù)開采，兩帶高度隨分層次數(shù)增加而遞減 采空區(qū)范圍對兩帶的影響采空區(qū)范圍大時，兩帶充分發(fā)展，反之受到限制 采空區(qū)處理方法對兩帶的影響全部垮落法：上覆巖層破壞發(fā)展最充分，彎曲、離層、斷裂、垮落，達(dá)到一定高度充填法：無垮落帶，斷裂帶高度也明顯降低煤柱支撐法：兩帶高度介于之間垮落帶高度的計算公式（傾角為035及3654）單一煤層的垮落

10、帶最大高度覆巖為極堅硬巖層公式w 垮落過程中頂板下沉值 覆巖為堅硬、中硬、軟弱巖層或其互層公式垮落帶高度公式（傾角為035及3654，厚煤層分層開采）覆巖巖性（單向抗壓強(qiáng)度及主要巖石名稱） 計算公式(m) 堅硬(4080 MPa，石英砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖、礫巖) 中硬(2040 MPa，砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖、頁巖)軟弱(1020 MPa、泥巖，泥質(zhì)砂巖極軟弱(10 MPa，鋁土巖、風(fēng)化泥巖，粘土，砂質(zhì)粘土) 導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔嬎愎剑▋A角為035及3654）（單一薄及中厚煤層或厚煤層分層開采）巖性計算公式之一(m) 計算公式之二(m) 堅硬中硬軟弱極軟弱急斜煤層h垮落帶及導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨?傾角為5590) 巖性垮落帶高度計算（m） 導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔嬎悖╩） 堅硬Hk=(0.40.5) Hd中硬、軟弱 Hk=(0.40.5) Hd 注： h區(qū)段或分段垂高，m；M煤層法線厚度，m。 近距離煤層垮落帶和斷裂帶高度 層間距大于下煤層開采形成的垮落帶高度 上下煤層的垮落帶高度不重合，而斷裂帶高度可能重合 上下煤層的斷裂帶最大高度可按近距離上下煤層的