《煤礦開(kāi)采技術(shù)》

煤層群上行開(kāi)采技術(shù)煤炭科學(xué)研究總院文學(xué)寬研究員編輯ppt一、上行開(kāi)采研究現(xiàn)狀煤層間、厚煤層分層間及煤組間先采標(biāo)上下的煤層、分層或煤組，后采標(biāo)高高的煤層、分層或煤組稱為上行式開(kāi)采順序，反之，那么稱為下行式開(kāi)采順序。按下行式開(kāi)采順序是開(kāi)采方法的一般技術(shù)原那么，也是生產(chǎn)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)或平安方面可能優(yōu)于下行式開(kāi)采順序。

按先采的分層、煤層或煤組相對(duì)于未采的對(duì)應(yīng)局部，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。編輯ppt圖1厚煤層分層間、煤層間和煤組間上行式開(kāi)采順序(a)—先采m2煤層，后采m1煤層，煤層間上行開(kāi)采；(b)—先采第3分層，而后采第2分層，最后采第1分層，分層間上行開(kāi)采；(c)—先采第Ⅱ組煤層，后采第Ⅰ組煤層，煤組間上行式開(kāi)采編輯ppt

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)的處理方式，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，只有這樣，后采的各分層的頂板總是完整的實(shí)體煤，而不是松散的充填材料。編輯ppt（一）波蘭1．當(dāng)下部開(kāi)采一個(gè)煤層時(shí)，采動(dòng)影響倍數(shù)K＞6時(shí),可以上行開(kāi)采;當(dāng)K∠6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)，成功進(jìn)行上行開(kāi)采；當(dāng)時(shí)，上煤層不同程度破壞，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)，可正常上行開(kāi)采。4．上下層開(kāi)采間隔時(shí)間為1年以上。編輯ppt〔二〕前蘇聯(lián)1.煤層時(shí)，下部采一個(gè)煤層時(shí)，K＞10，成功進(jìn)行上行開(kāi)采；K＜10時(shí)，采取一定措施，可上行開(kāi)采。2.煤層а＞45時(shí)，K＞8，可上行開(kāi)采。3.開(kāi)采煤層時(shí)，上、下層間隔時(shí)間為3-12個(gè)月。開(kāi)采煤層時(shí)，上、下層間隔時(shí)間為3-10個(gè)月。編輯ppt二、煤層間垮落上行順序采煤法〔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煤層相距較近時(shí)用垮落法處理采空區(qū)，先采下煤層后，上煤層將隨下煤層采空區(qū)上覆巖層垮落，遭受破壞，嚴(yán)重時(shí)上煤層無(wú)法開(kāi)采。因此煤層間一般采用下行式開(kāi)采順序。在某些特定條件下，下行式開(kāi)采順序可能限制礦井生產(chǎn)能力的增長(zhǎng)和新建礦井的建設(shè)速度，增加巷道工程量和維護(hù)量，在開(kāi)采技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和平安生產(chǎn)方面并不是最優(yōu)的，而上行式開(kāi)采順序在特定條件下能夠防止上述缺陷，并有獨(dú)特的作用。編輯ppt

1、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壞上部煤層的完整性和連續(xù)性，且能給礦井帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)效益?！?〕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，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)采順序不同而差異很大；〔2〕上部煤層開(kāi)拓困難，需要巨額投資，下部煤層開(kāi)拓容易，且上下煤層間距較大；〔3〕下部煤層為國(guó)家急需的煤種。編輯ppt2、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。〔1〕需要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開(kāi)采?！?〕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(jiān)硬頂板，需要降低上部煤層頂板的周期來(lái)壓強(qiáng)度?！?〕采用條帶采煤法開(kāi)采有一定層間距的多層煤層，為使保存條帶不受重復(fù)開(kāi)采影響?！?〕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維護(hù)條件及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)?！?〕復(fù)采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源。編輯ppt采空區(qū)上部遺留煤炭資源的原因：①地質(zhì)勘探不詳，在已采煤層上部又發(fā)現(xiàn)了可采煤層。②設(shè)計(jì)時(shí)把薄及不穩(wěn)定煤層劃分為不可采煤層，生產(chǎn)過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)可采，但已來(lái)不及布置采煤工作面，只好丟棄了上部煤層而采下部煤層。③因生產(chǎn)任務(wù)及經(jīng)濟(jì)效益，必須先開(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)距未拉開(kāi)，只好注銷上部非主采煤層的局部?jī)?chǔ)量。④因下行開(kāi)采順序與采區(qū)布署和生產(chǎn)能力之間產(chǎn)生矛盾，而丟棄了上部非主要煤層的局部?jī)?chǔ)量。編輯ppt⑤解放前，帝國(guó)主義對(duì)我國(guó)煤炭資源進(jìn)行掠奪式開(kāi)采，使上部非主采煤層大量丟棄。對(duì)于上述丟棄的煤炭資源，只需增加少量巷道工程量，就可以回收，特別是對(duì)于一些儲(chǔ)量缺乏的老礦區(qū)或礦井，利用已有井巷和設(shè)備開(kāi)采這些遺棄的煤炭資源，對(duì)于延長(zhǎng)礦區(qū)和礦井壽命，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。編輯ppt〔二〕影響煤層〔群〕上行開(kāi)采的主要因素1、層間距煤層〔群〕上行開(kāi)采的生產(chǎn)實(shí)踐及科學(xué)研究證明，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H/M〕越大，上覆煤層移動(dòng)越平緩，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H/M〕越小，上覆煤層變形愈劇烈，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)采的最大障礙。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，采取一定技術(shù)措施，一般可以上行開(kāi)采。編輯ppt2、采高采高是影響上覆巖層破壞狀況及其高度的根本因素。采高越大，采出的空間越高，采場(chǎng)上覆巖層結(jié)構(gòu)可能獲得平衡的機(jī)率就越小，勢(shì)必導(dǎo)致采場(chǎng)上覆巖層的嚴(yán)重破壞。一般采高越大，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)，垮落帶及斷裂帶高度與累計(jì)采高成分式函數(shù)關(guān)系。當(dāng)分層數(shù)增加時(shí)，此兩帶高度趨于穩(wěn)定并略有下降。編輯ppt3、采煤方法

采煤方法是控制覆巖破壞高度的重要因素。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)育高度有所降低。這是由于重復(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)的空間主要由上覆巖層的整體彎曲來(lái)充填。因而，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。采煤方法中，其頂板管理方式?jīng)Q定著覆巖破壞的空間形態(tài)和高度。全部垮落法管理頂板時(shí)，采場(chǎng)上覆巖層一般都形成“三帶〞。而采用充填法管理頂板時(shí)，一般只引起覆巖的開(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。

編輯ppt采用充填法管理頂板后的直接頂，相當(dāng)于用全部垮落法的裂隙帶。因此，采用充填法時(shí)的采高M(jìn)。相當(dāng)于同樣條件下使用全部垮落法的垮落帶高度Σh加上采高M(jìn)，即M。=〔Kp/Kp一1〕M，也就是說(shuō)，用充填法時(shí)的采高M(jìn)。相當(dāng)于用全部垮落法時(shí)的采高的〔Kp/Kp一1〕倍。或者說(shuō)垮落法的采高相當(dāng)于采用充填法的采高的〔Kp一1/Kp〕；采用充填法的采高相當(dāng)于采用垮落法時(shí)的采高縮小了[1一(Kp一1/Kp)]。頂板下沉量與采高成正比關(guān)系。因此，采用充填法時(shí)的頂板下沉相當(dāng)于垮落法時(shí)的〔Kp一1/Kp〕。

編輯ppt4、巖性及層間結(jié)構(gòu)

巖石力學(xué)性質(zhì)及層間結(jié)構(gòu)影響覆巖破壞的高度。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)程中標(biāo)，頂板下沉量較小，采空區(qū)空間高，垮落過(guò)程較充分?！虼?，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)，在垮落過(guò)程中，覆巖下沉量較大，采空區(qū)高度不斷縮小，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，垮落帶及斷裂帶發(fā)育較低。

編輯ppt當(dāng)直接頂?shù)暮穸却笥凇?/Kp一1〕倍采高時(shí)，垮落矸石充滿采空區(qū)，其上覆巖層在斷裂下沉中易于形成平衡巖層結(jié)構(gòu)，位于平衡巖層之上的煤層將緩慢下沉，有利于上行開(kāi)采。當(dāng)頂板賦存有節(jié)理裂隙發(fā)育的石灰?guī)r或堅(jiān)硬砂巖時(shí)，這些巖層在下沉過(guò)程中易于形成緩慢下沉。顯然，上覆巖〔煤〕層將均勻下沉，有利于上行開(kāi)采。編輯ppt5、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態(tài)。緩傾斜煤層，采場(chǎng)頂板巖層冒落后就地堆積。在采空區(qū)邊界，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。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，垮落帶和斷裂隙的不對(duì)稱，傾斜上方高，傾斜下方低。急傾斜煤層，采空區(qū)垮落矸石下滑，上部巖層垮落更充分，垮落帶及斷裂帶的分布形態(tài)明顯更向上部邊界開(kāi)展。同時(shí)，媒層底板亦可發(fā)生滑脫來(lái)充填采空區(qū)。編輯ppt6、時(shí)間煤層采出之后，覆巖垮落、移動(dòng)至移動(dòng)穩(wěn)定，有一個(gè)時(shí)間開(kāi)展過(guò)程。據(jù)實(shí)測(cè)資料，當(dāng)覆巖為堅(jiān)硬巖層時(shí)，斷裂帶開(kāi)展到最高后，到達(dá)穩(wěn)定，一般歷時(shí)2～4個(gè)月，頂板為中硬巖層時(shí)，斷裂帶發(fā)育到最高后，穩(wěn)定，一般歷時(shí)為1～3個(gè)月；當(dāng)頂板為軟巖層時(shí)，斷裂帶開(kāi)展到最高而后穩(wěn)定的時(shí)間一般為1～2個(gè)月、總之，上行開(kāi)采時(shí)，上、下煤層的開(kāi)采應(yīng)間隔足夠的時(shí)祠。否那么，即是有足夠的層間距，開(kāi)采上煤層也會(huì)遇到困難編輯ppt〔三〕近水平、緩傾斜和中傾斜煤層煤層間垮落上行順序開(kāi)采的判別方法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)采的主要技術(shù)因素，煤層間或煤層群間能否采用上行式開(kāi)采的各種判別方法都是圍繞層間距和采厚進(jìn)行的。編輯ppt1、比值判別法1〕兩層煤間的判別上下煤層層間距與下煤層厚度的比值K計(jì)算如圖6-7和〔6-1〕式：〔6-1〕式中K—上下煤層層間距與下煤層采厚的比值；H—上下煤層層間距，m；M2—下位m2煤層的采厚，m。編輯ppt我國(guó)垮落上行順序開(kāi)采的生產(chǎn)實(shí)踐和研究證明，當(dāng)比值K

7.5時(shí)，先采下位m2煤層后，在上位m1煤層中可以進(jìn)行正常采掘活動(dòng)。圖6-7兩層煤層上行順序編輯ppt2〕多層煤間的判別有n+1層煤層，m1煤層之下有n層煤，領(lǐng)先采下部n層煤時(shí)，用綜合比值Kz判別，如圖6-8和〔6-2〕式。〔6-2〕式中Kz—綜合比值；H1、H2......Hn——M2、M3、Mn+1煤層分別與M1煤層的距離，m；M2、M3Mn+1——分別為m2、m3mn+1煤層的厚度，m。我國(guó)垮落上行順序開(kāi)采的生產(chǎn)實(shí)踐和研究說(shuō)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)行正常采掘活動(dòng)。編輯ppt2、“三帶〞判別法1〕三帶判別法的根本觀點(diǎn)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)，上位煤層的結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，下位煤層先采后上位煤層無(wú)法開(kāi)采；當(dāng)上位煤層位于下位煤層開(kāi)采引起的斷裂帶之內(nèi)時(shí)，上位煤層的結(jié)構(gòu)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時(shí)，上位煤層只產(chǎn)生整體移動(dòng)，結(jié)構(gòu)不受破壞，下位煤層開(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)算對(duì)應(yīng)于不同的巖性，下位煤層開(kāi)采后，上覆巖層中形成的垮落帶和斷裂帶高度的計(jì)算可用表1、表2給出的公式計(jì)算。編輯ppt表1 厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶高度計(jì)算公式覆巖巖性（單向抗壓強(qiáng)度及主要巖石名稱）/Mpa計(jì)算公式（m）堅(jiān)硬（40-80，石英砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)巖、礫巖）Hk=中硬（20-40，砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖）Hk=軟弱（10-20，泥巖，泥質(zhì)砂巖）Hk=極軟弱（<10，鋁土巖，風(fēng)化泥巖，粘土，砂質(zhì)粘土）Hk=注：——累計(jì)采厚，單層采厚1-3m，累計(jì)采厚不超過(guò)15m，±號(hào)項(xiàng)為中誤差。編輯ppt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Table2.TheFormulaoftheheightofthefractureZoneinThickSlicingSeams巖性計(jì)算公式/m計(jì)算公式/m堅(jiān)硬Hd=中硬Hd=軟弱Hd=極軟弱Hd=-----注：——累計(jì)采厚；公式應(yīng)用范圍：?jiǎn)螌硬珊?-3m，累計(jì)采厚不超過(guò)15m。編輯ppt3、圍巖平衡法上行開(kāi)采破壞了采場(chǎng)上覆巖(煤)層的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，必然引起上覆巖(煤)層的橫向及縱向變形與破壞。上覆巖(煤)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，但隨時(shí)間延長(zhǎng)，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)采的最大障礙。

編輯ppt從圍巖平衡的觀點(diǎn)，采空區(qū)上方附近巖層可以分為非平衡帶(即垮落帶)、局部平衡帶(相當(dāng)于斷裂帶的下位巖層)和平衡帶(相當(dāng)于斷裂帶的下位巖層之上的巖層)。在沿工作面推進(jìn)方向上可分為原始應(yīng)力區(qū)A、煤壁支撐區(qū)B、離層區(qū)C、重新壓實(shí)區(qū)D及穩(wěn)定區(qū)E，如圖6-9。編輯ppt圖6-9采場(chǎng)上覆巖體分區(qū)I—垮落帶；II—斷裂帶；III—彎曲下沉帶編輯ppt斷裂帶的上位巖層形成“煤壁及上覆巖層一矸石〞為支撐體系的巖層結(jié)構(gòu)。一般巖層自身可形成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的平衡巖層結(jié)構(gòu)。斷裂帶的下位巖層形成以“煤壁一支架一矸石〞為支撐體系的巖層結(jié)構(gòu)。這種巖層結(jié)構(gòu)在支架參與下可獲得平衡。采場(chǎng)上覆巖層中具有—定厚度而強(qiáng)度較高的巖層是控制采場(chǎng)上覆巖層移動(dòng)的關(guān)鍵，這種起控制作用的巖層稱為關(guān)鍵層。編輯ppt在回采過(guò)程中，能夠形成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的平衡巖層結(jié)構(gòu)的巖層稱為平衡巖層。從下煤層頂板至平衡巖層頂板的高度叫圍巖平衡高度其上行開(kāi)采的根本準(zhǔn)那么是：當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層中有堅(jiān)硬巖層時(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)采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)行；上行開(kāi)采必要的層間距H可按〔6-3〕式估算：編輯ppt上煤層的開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)行；上行開(kāi)采必要的層間距H可按〔6-3〕式估算：式中，M—下煤層采高，m；Kl—巖石碎脹系數(shù)，K1=1.10～1．15;h—平衡巖層本身厚度，按巖(煤)層柱狀圖確定。編輯ppt〔四〕采動(dòng)影響的空間關(guān)系

圖6-10是用典型曲線法表示的采場(chǎng)上覆巖〔煤〕層移動(dòng)盆地的特點(diǎn)。圖6-10采場(chǎng)上覆巖(煤)層移動(dòng)盆地特點(diǎn)〔a〕—沿煤層走向；(b)—沿煤層傾向編輯ppt由圖6-10〔a〕可知，下部邊界影響區(qū)斜長(zhǎng)lx為：

〔6-4〕上部邊界影響區(qū)斜長(zhǎng)ls為:〔6-5〕沿走向可分為始采邊界影響區(qū)、最大下沉區(qū)及停采邊界影響區(qū)。始采邊界和停采邊界影響范圍大致相同。編輯ppt由圖6-10〔b〕可知，走向邊界影響區(qū)范圍lz=lψ3+l，即：lz=H0(cotψ3+cot

0)〔6-6〕〔6-4〕〔6-6〕式中H0—上下煤層間距，m；—煤層傾角，(°)；0、0、0—下部、上部、走向邊界角，(°)；ψl、ψ2、ψ3—下部、上部、走向充分采動(dòng)角，(°)。邊界角及充分采動(dòng)角可根據(jù)覆巖性質(zhì)按表6-1中的參數(shù)選取。顯然，下部、上部及邊界影響區(qū)應(yīng)力應(yīng)變最大，當(dāng)煤層間距較近時(shí)，對(duì)上工作面布置及生產(chǎn)有一定影響。編輯ppt覆巖類型覆巖性質(zhì)邊界角（

）充分采動(dòng)角（

）主要巖性平均堅(jiān)固性系數(shù)

0

0

0ψ3ψ1ψ2堅(jiān)硬大部分以中生代硬砂巖、硬石灰?guī)r為主，其他為砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、輝綠巖

660

6560

65

0-(0.7-0.8)55ψ3-0.5

ψ3+0.5

中硬大部分以中生代地層中硬砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖為主，其他為軟礫巖、致密泥灰?guī)r、鐵礦石3

555

6055

60

0-(0.6-0.7)60ψ3-0.5

ψ3+0.5

軟弱大部分為新生代地層砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、泥灰?guī)r及粘土、砂質(zhì)粘土等松散層

350

5550

55

0-(0.3-0.5)65ψ3-0.5

ψ3+0.5

表6-1按覆巖性質(zhì)區(qū)分的典型曲線法待定參數(shù)〔<15〕編輯ppt采場(chǎng)上覆巖層及地表移動(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——空間關(guān)系。我國(guó)上行開(kāi)采實(shí)踐證明，上下煤層開(kāi)采的間隔時(shí)間也可按下式經(jīng)驗(yàn)估算[2]：t=0.10k+3〔月〕編輯ppt〔五〕急傾斜煤層上行順序開(kāi)采如圖6-11，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H還應(yīng)滿足〔6-7〕式。式中H—上下煤層之間的層間距，m；h—區(qū)段或階段垂高，m；

—煤層傾角，度；

—頂板巖層移動(dòng)角，度。在煤層間距一定的條件下，可由〔6-7〕式確定區(qū)段或階段垂高，才不致因采下煤層涉及到上煤層

Sin

h=(H-bSin)

Sin(+)圖6-11急傾斜煤層上行開(kāi)采的層間距計(jì)算編輯ppt〔六〕垮落上行順序開(kāi)采注意的問(wèn)題〔1〕上煤層開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定后進(jìn)行，上煤層開(kāi)始采煤的時(shí)間應(yīng)滯后于下煤層采動(dòng)影響的時(shí)間?！?〕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，先掘出的巷道可能受開(kāi)采影響改變方向和坡度，甚至變形破壞。對(duì)于下煤層之上已有的巷道，應(yīng)根據(jù)重要性和層間距，在下煤層開(kāi)采前適當(dāng)加固?！?〕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)，否那么，殘留的煤柱將影響到上煤層的正常作業(yè)。編輯ppt厚煤層分層恒底式上行順序采煤法編輯ppt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，各分層工作面依次沿煤層底板布置，以上面分層垮落后的煤作為頂板，第一分層工作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)定性和強(qiáng)度的再生煤體。編輯ppt采完第一分層后，間隔一定時(shí)間，仍沿煤層底板在再生煤體中重新布置工作面，此時(shí)第二分層工作面的頂板，就是經(jīng)過(guò)了一次垮落、破碎而又重新壓實(shí)的再生煤體。待第二分層采完后，滯后一定時(shí)間，再沿煤層底板布置第三分層的工作面，以此類推，直至沿煤層底板將厚煤層全部采完。編輯ppt恒底式各分層長(zhǎng)壁工作面相對(duì)位置關(guān)系如圖6-2，恒底式各分層長(zhǎng)壁工作面煤巖垮落情況如圖6-3。圖6-2恒底式各分層長(zhǎng)壁工作面相對(duì)位置關(guān)系編輯ppt

圖6-3恒底式各分層長(zhǎng)壁工作面煤巖垮落情況〔a〕—采第一分層；〔b〕—采第二分層；〔c〕—采第三分層1—運(yùn)輸平巷；2—回風(fēng)平巷編輯ppt〔一〕恒底式采煤法在礦井中的應(yīng)用1、河南鞏縣上莊煤礦恒底式上行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)采的二1煤層厚531m，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，頂板管理困難。

編輯ppt如圖6-4，該礦采用恒底式采煤法開(kāi)采，分層巷道沿煤層底板布置，長(zhǎng)壁工作面運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷均為單巷掘進(jìn)，巷道斷面4.24.8m2，效勞于本區(qū)段內(nèi)各分層工作面，回風(fēng)平巷在最后一個(gè)分層回采后報(bào)廢，運(yùn)輸平巷那么留作下區(qū)段的回風(fēng)平巷。同一區(qū)段內(nèi)可布置23個(gè)分層工作面或相鄰上下區(qū)段內(nèi)可各布置一個(gè)工作面同向推進(jìn)開(kāi)采，同向推進(jìn)的兩工作面錯(cuò)距不小于100m。編輯ppt

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)段同采編輯ppt

第一分層采用炮采工藝，其余各分層均采用手鎬落煤，人工裝煤，分段作業(yè)。工作面長(zhǎng)70

80m，分層采高2m，采用SGW-22型刮板輸送機(jī)，HZWA-2000型金屬支柱及HDJA-1000型鉸接頂梁支護(hù)，荊笆背頂，支架采用齊梁直線柱倒懸臂布置，柱距0.5m，排距1m。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)行注水。。編輯ppt上莊煤礦分2

12分層沿煤層底板開(kāi)采厚度變化較大的煤層，產(chǎn)量成倍增加，萬(wàn)噸掘進(jìn)率降低了50m，采區(qū)采出率由52%增加到85%，坑木消耗降低了31.8%，采煤工效由2.2t/工提高到5.5t/工。編輯ppt2、開(kāi)灤荊各莊煤礦恒底式上行采煤荊各莊煤礦開(kāi)采的9#煤層厚69m，傾角020°其上的偽頂厚0.20.6m，直接頂為高嶺土膠結(jié)的中粒、細(xì)粒粉砂巖，垮落后容易再生，根本頂之上有一層承壓含水層。采用下行垮落法采煤時(shí)，因工作面壓力、頂板移近量和淋水均大，采場(chǎng)和巷道支架折損嚴(yán)重，采煤作業(yè)極為困難編輯ppt圖6-5回采巷道布置1，2，3—一、二和三分層工作面運(yùn)輸平巷；4，5，6—一、二和三分層工作面回風(fēng)平巷；7，8，9—一、二和三分層工作面開(kāi)切眼；〔a〕—沿傾向剖面；〔b〕—工作面開(kāi)切眼；〔c〕—工作面停采線

荊各莊煤礦恒底式采煤法，回采巷道布置如圖6-5，第一分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，相鄰開(kāi)切眼間距為16m，第一分層工作面停采線距上山40m，其余各分層工作面停采線內(nèi)錯(cuò)8

10m。編輯ppt各工作面巷道均采用拱形支架支護(hù)，綜采工作面巷道斷面為10.5m2，普采和炮采工作面巷道斷面為7m2。生產(chǎn)過(guò)程中，采空區(qū)煤層及頂板隨移架自行垮落或下沉。工作面兩班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，日進(jìn)6~8刀，采煤機(jī)雙向截煤，截深0.6m，采高控制在2.6m左右。編輯ppt1978年至1987年，該礦采用恒底式采煤法共開(kāi)采綜采工作面26個(gè)，普采工作面8個(gè)，炮采工作面19個(gè)，均獲得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，提高了采出率、單產(chǎn)和工效，降低了厚煤層灰分和坑木消耗。編輯ppt

3、棗莊山家林煤礦恒底式上行采煤

山家林煤礦所采的2#煤層厚5.5m，傾角為11

15°，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4.2m，采用傾斜分層下行垮落采煤法時(shí)，由于頂板是厚層堅(jiān)硬砂巖，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)形成再生頂板。開(kāi)采中分層時(shí)，頂板極難控制，大塊矸石錯(cuò)動(dòng)，造成采場(chǎng)局部礦壓顯現(xiàn)增大，再加上周期來(lái)壓影響，經(jīng)常發(fā)生冒頂，嚴(yán)重威脅工作面正常生產(chǎn)。編輯ppt圖6-6回采巷道布置1，3—頂分層，底分層工作面運(yùn)輸平巷；2，4—頂分層，底分層工作面回風(fēng)平巷；5—聯(lián)絡(luò)斜巷；6—區(qū)段巖石集中巷山家林煤礦根據(jù)上中下各分層工作面的礦壓顯現(xiàn)特征，試驗(yàn)成功先沿頂板開(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式分層長(zhǎng)壁垮落采煤法，回采巷道布置如圖6-6。編輯ppt

頂分層和底分層采用普通機(jī)械化采煤工藝。頂分層采高2m，底分層采高1.6m。頂分層及分層工作面選用MLQ-80型采煤機(jī)截煤，HZWA型金屬支柱配合HDJA-1000型金屬絞接頂梁支護(hù)，采煤機(jī)往返一次進(jìn)一刀，截深0.5m，支架采用齊梁直線柱正懸臂布置，柱距0.6m，排距1m。上分層放頂時(shí)，在煤底上沿走向鋪雙層竹笆，以隔開(kāi)煤矸，放頂后，向采空區(qū)注漿，一般一個(gè)循環(huán)注一次。編輯ppt采底分層時(shí)，工作面每個(gè)循環(huán)都要向采空區(qū)垮落煤體灑水，同時(shí)，在回風(fēng)巷預(yù)埋φ102mm多孔注水管，放頂時(shí)向采空區(qū)注水，直至距運(yùn)輸巷30m處底板開(kāi)始滲水后停止注水。采頂?shù)追謱舆^(guò)程中，嚴(yán)格控制注水注漿質(zhì)量，確保再生頂板及再生煤層能很好的粘結(jié)，使之重新壓實(shí)為一整體。編輯ppt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，工作面周期來(lái)壓顯現(xiàn)減弱，很少出現(xiàn)煤壁片幫現(xiàn)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100200mm的巖塊，在上覆巖層重力重新作用下逐漸膠結(jié)壓實(shí)，形成較穩(wěn)定的再生頂板，頂板壓力變小，煤壁無(wú)片幫現(xiàn)象。山家林煤礦認(rèn)為：在堅(jiān)硬頂板條件下采用恒底式采煤法有利于頂板管理和平安生產(chǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)