水体下与承压水上采煤

三下一上”开采设计的原则
“三下一上”开采设计原则是指在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上进行采煤，同时不破坏原有地貌。

具体原则如下：
1. 建筑物下开采：需要保证建筑物不受到开采影响而破坏，同时要尽量多采出煤炭。

对于不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压煤层，应进行开采，并做到井筒矿柱的回收，既开采出煤炭，又保护好地面建筑物。

2. 铁路下开采：需要保证铁路干线与支线下所压煤层的开采，同时采取留下矿柱的策略来保护铁路。

3. 水体下开采：包括地面水体下和地下水体下的开采。

水体下开采的实质是如何确定防水和防砂矿柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全开采深度。

在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除要防止矿井发生突水事故外，还要保证它们不受到开采的影响而破坏。

4. 承压水体上开采：指可采煤层以下的承压水体上的煤层开采。

此外，三下一上”采煤技术需要充分考虑安全性和经济性，以及环境保护和资源回收率等因素。

在实际应用中，应根据具体情况选择合适的开采技术和方法，并进行详细的地质勘查和工程设计。

“上三带”理论对于地面水体、松散层底部和基岩中的强、中含水层水体、要求保护的水源等水体，不容许导水断裂带波及；对于松散层底部的弱含水层水体，允许导水断裂带波及；对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的含水层，允许导水断裂带进入，同时允许垮落带波及。

1、三带的形成213p1-2（1）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，似层状断块碎胀性：1.3~1.5，体积增大；碎胀系数的选取导水：水、水砂和泥浆容易通过 高度 :覆岩为极坚硬岩层公式 （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。

（一般将垮落带、裂隙带称为导水裂隙带）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。

（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3~5m，一定深度后闭合消失。

浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带2、垮落带与断裂带的高度垮落带与断裂带的高度所谓覆岩破坏规律，在研究水体下采煤问题时主要就是指导水裂缝带的分布形态和最大高度。

影响覆岩破坏规律的因素有许多，其中有些因素的影响可以定量地描述，有些只能定性地加以说明。

（1）主要影响因素覆岩力学性质和结构特征顶板坚硬，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。

覆岩破坏高度与覆岩力学性质密切相关。

但是，要想全面考虑变形特性和强度特性等力学性质对覆岩破坏的影响是极为复杂和困难的。

因此只能把问题简化，主要考察岩石的强度性质律的影响。

如果采区上覆岩层为脆性岩层，受开采影响后很容易断裂，所以覆岩破坏高度大。

1.采煤方法:采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。

2.采区:在阶段范围内,沿走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的块段,每一个块段称为一个采区。

3.盘区:在大巷两侧将井田划分为具有独立生产系统的开采块段,每一个块段称为一个盘区,盘区就是近水平煤层的采区。

4.矿井开拓:5.炮采工艺系统:用爆破方法落煤、装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺。

6.普采工艺系统:用机械化方法破煤、装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺。

7.综采工艺系统:用机械化方法破煤、装煤、输送机运煤和自移式液压支架支护顶板的采煤工艺。

8.正规循环作业:在规定的时间内保质保量的完成循环作业图中规定任务的循环。

9.石门:在岩层中开凿的、不直通地面、与煤层走向垂直或倾斜的岩石平巷。

10.上山:位于开采水平以上,为本水平或采区服务的倾斜巷道。

11.开采水平:将布置有井底车场和阶段运输大巷、并且担负全阶段运输任务的水平巷道。

12.DC624-3-12:符号+轨距+轨型-辙叉号码-道岔曲轨的曲线半径。

符号含义:DK、DC、DX单开、对称、渡线。

轨距:6、9--分别表示600毫米、900毫米。

轨型:15、18、24。

辙叉号码:3、4、5。

道岔曲轨的曲线半径:6、9、12、15、20、25、30米。

13.矿井开拓延深:就是多水平开拓的生产矿井为生产接替而进行的下一开采水平的井巷布置及工程实施。

14.矿井技术改造:在坚持科学技术进步的前提下,利用矿井原有的基础和设施,用现代化新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的井巷工程、生产系统、设备、工艺进行更新和改造。

15.中央边界式通风:进风井位于井田走向的中央,出风井位于井田中央上部边界的通风方式。

16.开拓煤量:是井田范围内已掘进的开拓巷道所圈定的尚未采出的可采储量。

17.放煤步距:在工作面推进的方向上,两次放顶煤之间工作面的推进距离。

18.矿井核定生产能力:矿井移交以后,有些矿井的设计生产能力需要改变,对生产矿井的生产能力进行重新核定,核定后的综合生产能力称为矿井核定生产能力。

安全生产应知应会知识（采煤）习题及答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、从业人员（ B ）违章指挥和强令进行没有职业病防护措施的作业。

A、无权拒绝B、有权拒绝C、必须听从正确答案：B2、生产经营单位（）对本单位事故隐患排查治理工作全面负责。

A、安全管理机构B、安全管理人员C、主要负责人正确答案：C3、放煤工艺参数包括（）A、放煤步距、采放比和采放配合B、采放配合C、采放比D、放煤步距正确答案：A4、煤矿企业应提供符合防治职业病要求的职业病（）和个人使用的职业病防护用品，改善工作条件。

A、防护设施B、衣服C、工具正确答案：A5、从业人员生病住院不能上班，煤矿企业（）解除与之签订的劳动合同。

A、应该B、不得C、可以正确答案：B6、一个矿井煤（半煤岩）巷掘进工作面不得超过6个A、5B、8C、9D、6正确答案：C7、支架型式选择与支护强度参数选择的依据是（）A、顶板、底板分类B、底板分类及工作面围岩控制难易程度组合类型C、顶板分类及工作面围岩控制难易程度组合类型D、顶板、底板分类及工作面围岩控制难易程度组合类型正确答案：D8、依据煤层倾角，可将煤层分为（）A、缓斜、倾斜和急斜煤层B、简单煤层和复杂结构煤层C、薄、中厚和厚煤层正确答案：A9、生产经营单位应当对从业人员进行安全生产教育和培训，保证从业人员具备必要的（）。

A、安全生产义务B、安全生产知识C、安全生产权利正确答案：B10、放煤工艺制度是（）A、单轮间隔放煤B、单轮放煤C、放煤轮数（单、多轮）和放煤间隔顺序（连续、间隔）的不同组合D、多轮放煤正确答案：C11、企业安全的教育中的“三级教育”是指( )A、学徒教育、上岗教育、带班教育B、厂级教育、车间教育、班组教育C、法规教育、生产教育、技术教育正确答案：B12、处理倒架、歪架、压架，更换支架以及拆修支架的立柱、顶梁、座箱等大型部件时，必须有（）A、设备维修组织设计B、煤矿安全技术操作规程C、安全技术措施正确答案：C13、以下不属于危险物品的是（）A、放射性物品B、易燃、易爆物品C、带电设备正确答案：C14、煤矿、非煤矿山生产经营单位新上岗的从业人员安全培训时间不得少于（）学时。

1.三下一上采煤：是指在建筑物下，水体下，铁路下和承压水体上采煤。

2.采动影响：煤层大面积采空后，周围岩层失去平衡，在重力作用下产生的变形与移动。

3.充分采动：指地下开采后，地表出现的下沉值达到了改地质条件下应有的最大值。

非充分采动：当采空区的长度和宽度小于开采深度时，地表不出现应有的最大下沉值，移动盆地呈现碗形。

充分采动区：在此区内除了顶板冒落以外，向下沉降之岩层扔平行于它原有的层位，而且层内各点移动量是沿煤层的法线方向并且彼此相等。

4.岩层移动三带的划分：（1）倾斜或缓倾斜煤层可以分为：a冒落带b裂隙带c 弯曲下沉带（2）当急倾斜煤层倾角大于岩石安息角时，出现三带倒置5.移动盆地形成条件：（1）采深大于100—150米或采深大于20倍采高（2）没有大的地质破坏（3）煤层采出一定的面积6.走向主断面和倾斜主断面：通过移动盆地的最大下沉点沿煤层走向或倾向作主断面，称移动盆地的主断面，前者称为走向主断面，后者称为倾斜主断面。

7.移动盆地边界确定：1）根据几何理论法研究解决地表移动问题，使用主要影响范围确定；2）根据不同需要，分别以边缘角，移动角，裂隙角确定8.移动盆地移动和变形的主要参数都包括：下沉，水平移动，倾斜，水平变形，曲率9.充分采动区的主要特点：（1）在某一层面上，各点的下沉达到最大值2）在同一层面上移动是比较均匀的3）各点移动方向基本是沿层面法线的方向4）充分采动区呈现为三角形5）顶点o随着开采范围扩大上移10.下沉w，曲率k，倾斜i三者之间的数学关系：见课本421，倾斜式下沉的导数，曲率是倾斜值的一阶导数或是下沉值的二阶导数11.地表移动和变形的预计的实质目的是：根据已知的地质条件和开采技术条件，在开采之前对地表可能产生的移动和变形进行计算，以便对地表移动和变形的大小和人范围以及对地面建筑物或铁路的危害程度进行估计主要的预计方法有：1）典型曲线法2）经验公式法3）格网法12.典型曲线法预计法德预计步骤：1）根据矿区资料计算最大下沉值w=n*m2）做主断面剖面a确定移动盆地的范围，b特征点的确定，c计算移动盆地半长L，d将L十等分3）用下沉曲线的数值乘最大下沉值可得相应点的下沉值4）用下沉值作图即可得到下沉曲线5）计算其他参数优点：简单易行，符合实际。

第十一章水体下（上）采煤技术水体下（上）采煤特点（1）水体下（上）采煤对地表变形量的大小关心较少，主要关心破裂岩体是否触及到水体；（2）保护对象一般来说不是水体而是矿井本身；（3）水体是一整体，只要破裂带触及到水体，就会使水大量溃入井下，淹没矿井，因此水体必须作为整体加以保护矿区水体主要分为地表水和地下水两大类潜水位：潜水面上任意点的绝对标高称为潜水位标高潜水面：潜水所具有的自由表面称潜水面从对水体下采煤的要求出发，将采空区上覆岩层按破坏程度划分为三带：垮落带、裂缝带和整体弯曲带导水裂缝带：冒落带、裂缝带合称导水裂缝带导水裂缝带分为四个区：垮落性破坏区、严重开裂区、一般开裂区、微小开裂区影响覆岩破坏规律的因素（一）覆岩力学性质和结构特征（二）煤层倾角（三）采煤方法和顶板管理方法（四）开采面积（五）开采厚度（六）时间因素（七）重复采动水体下采煤技术措施：留煤柱、处理水体、开采措施一、留设安全煤岩柱目的：使导水裂缝带不触及水体或触及水体但不会使水大量涌入井下，达到安全采矿的目的。

安全煤岩柱：在水体和矿层开采上限之间留设一定垂深的岩层块段和矿层安全煤岩柱可分为：防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱和防塌安全煤岩柱1．防水安全煤岩柱在水体底界面至矿层开采上限之间所留设的防止水体中的水溃入井下的煤和岩层块段称为防水安全煤岩柱2.留设防砂安全煤柱在松散弱含水层底界面至煤层开采上限之间为防止流砂溃入井下而保留的煤岩层区段称为防砂安全煤岩柱3.留设防塌煤岩柱在松散粘土层或已经疏干的松散含水层底界面至煤层开采上限之间设计的用于防止泥砂塌入采空区岩层区段称为防塌煤岩柱二、水体处理措施（一）疏降水体（二）处理水体补给来源三．开采技术措施目的：减小导水裂缝带高度主要有：充填开采、柱式开采、分区开采和分层间歇开采影响底板突水的主要因素（一）地质构造（二）含水层的富水性和水头压力（三）底板隔水层厚度和强度（四）矿山压力（五）开采方法水体上采煤防水安全煤岩柱设计方法（一）防水安全煤岩柱的设计设计防水安全煤岩柱的原则是，不允许底板采动导水破坏带波及水体，或与承压水导升带沟通。

1.在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带称为。

答案：煤田2.矿井井下生产系统主要包括、、运料排矸系统、排水系统、（补充）供电系统等。

答案：运煤系统；通风系统3.井田储量越，矿井生产能力应越，反之则矿井生产能力应小。

答案：大；大4.井田开拓方式按井筒形式可分为、、和综合开拓四类。

答案：立井开拓；斜井开拓；平硐开拓5.开采水平服务年限，水平接续时间一般需要年。

答案：5～86.井下轨道运输大巷轨距一般为㎜、㎜。

答案：600；9007.采区内采煤工作面的推进方向分和。

答案：前进式；后退式8.岩层大巷（岩石大巷）位置至煤层法线距：~ m；答案：15；309.采区下部车场是与联接处的一组巷道和硐室的总称。

答案：采区上山；阶段运输大巷10.切块式房柱式采煤法，通常把个以上煤房组成一组同时掘进，煤房宽 m，煤房中心距为 m，每隔一定距离用联络巷贯通，形成方块或矩形煤柱。

答案：4～5；5～6；20～3011.“三下一上”开采主要包括、、⽔体下采煤和承压水上煤层开采。

答案：建筑下；铁路下12.采工作面单滚筒采煤机的割煤方式：①割煤、往返一刀。

②割煤、往返一刀。

③单向割煤、往返一刀。

④双向割煤、往返两刀。

答案：双向；倒八字形13.工作面的“三度”是指、支护密度和。

答案：支护强度；支护刚度14.液压支架的支护方式有和两种。

答案：及时支护；滞后支护15.放煤步距与、、松散程度及放煤口位置有关。

答案：顶煤厚度；破碎质量1.井田划分为盘区后即可布置工作面进行开采。

（）答案：正确2.矿井设计可采储量是井田范围内的全部煤炭储量之和。

（）答案：错误3.在水平划分时应尽量增加开采水平的数目。

（）答案：错误4.在高瓦斯矿井，不必设专用回风井。

（）答案：错误5.某矿主井、副井都是立井，风井为斜井，因此该矿为综合开拓。

（）答案：错误6.井底车场的通过能力，要大于矿井生产能力30%。

（）7.立井井筒距大巷较远时，可采用立井立式环形井底车场。

“三下一上”采煤理论技术1.“三下一上”采煤技术现状建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采，简称“三下一上”开采。

据目前不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到140亿吨以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下（包括承压废岩水上）压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右，然而，到目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有10亿吨，只占整个“三个”压煤量的7%左右。

随着一些大中型煤矿开采时间的增长及其地表乡镇企业和农村住宅的建设和扩展，目前，已有很大一部分矿井已无较为正规完整的采区可供开采，造成很多矿井有储量而无法大规模开采的局面。

而有些矿井强行开采（不管对地表的影响），有些矿井因采掘接替协调顺序不对进行开采，引起对地表设施的大量或不该有的损坏，造成巨大的经济损失和紧张的工农关系，严重影响了煤矿企业的生产和经济效益。

从目前调查的结果得出，几乎所有的井下开采的煤炭大中型企业，都面临着大量的“三下”压煤问题，这些“三下”压煤量占目前矿井储量的10~15%，个别的甚至更多。

因此，如何逐步开采“三下”压煤，或如何规划矿井的采掘接替顺序，把对地表的影响控制在最低限度；或者如何搭配开采“三下”压煤，有计划地控制逐年的采动损害赔偿；或者以经济效益为第一要素采用一些特殊的开采方法,在不影响地表建（构）筑物的前提下部分开采出一些“三下”压煤量。

这些都是目前煤炭企业已经面临而必须研究解决的问题。

1．1 建筑物下采煤建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压矿层的开采，其中包括井筒矿柱的回收。

做到即采出资源，又要保护地面建筑物。

采取的措施主要是在井下开采时采取一些不同于普通的开采方法，以减少地面移动与变形，另外对地面的建筑物或构筑物采取加固与维修的方法，使其所受的采动影响和破坏程度在其本身允许的范围之内。

这在国内外都取得了诸多成功的经验。

波兰，从1950年起开始进行建筑物下采煤试验，到1980年，已从各种煤柱中采出近7000万t左右，占产量的40％一42％。