煤矿开采方法(五)--特殊条件开采03

二十一章特殊条件下的开采方法第一节“三下一上”采煤方法“三下一上”采煤——在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤时，既要保证建筑物和铁路不受到开采影响而破坏，又要尽量多采出煤炭。

第一节“三下一上”采煤方法一、岩层与地表移动的一般特征（一）岩层移动的一般特征就煤层的开采来说，采空区周围的岩层移动和变形，一般表现为采空区上方顶板的弯曲下沉、断裂、垮落，底板岩层鼓起、开裂、滑动、以及采空区周围煤壁的压出、片帮，等等。

第一节“三下一上”采煤方法一、岩层与地表移动的一般特征（二）地表移动的一般特征（1）地表移动盆地（2）裂缝（3）台阶状塌陷盆地（4）塌陷坑第一节“三下一上”采煤方法二、建筑物压煤开采(一)地表移动和变形对建筑物的影响1.地表下沿的影响建筑物主要管路的坡度会发生变化，四周的防水坡也可能造成破坏。

特别是由于地表下沉造成潜水位相对上升，造成建筑物长期积水或过度潮湿时，就会影响建筑物的强度，以至影响建筑物的使用。

2.地表倾斜的影响地表倾斜后，建筑物也随之歪斜，重心偏移，影响其稳定性，而且承重结构内部将产生附加盈利，基础的承压也会发生变化。

第一节“三下一上”采煤方法二、建筑物压煤开采(一)地表移动和变形对建筑物的影响3.地表曲率的影响建筑物的基础底面出现悬空状态。

4.地表水平变形的影响使建筑物受到附加的拉伸和压缩应力。

第一节“三下一上”采煤方法二、建筑物压煤开采(二)减少地表移动和变形的开采措施1.防止地表突然下沉措施：在一定的开采深度下，进行建筑物下采煤；开采急斜煤层时，在煤层露头处应留设足够的煤柱，以防止突然塌陷；在缓斜或倾斜厚煤层浅部开采时，应尽量采用倾斜分层长壁式采煤法，并适当减少第一、第二分层开采煤厚。

第一节“三下一上”采煤方法二、建筑物压煤开采(二)减少地表移动和变形的开采措施2.减少地表下沉的措施（1）采用充填采煤法（2）使用分带开采法。

（3）使用房柱式采煤。

（4）减少一次采出煤厚。

岩层移动：因采矿引起采空区附近及上履岩石的移动、变形和破坏的现象其特征取决于地质因素和采矿因素，其中最主要的是：岩石的结构、力学性质及含水性；煤层倾角、厚度与煤深；采煤方法及开采范围大小因素。

煤壁片帮受支撑压力的影响，煤壁附近的煤体被压碎后脱离煤壁的现象从煤层直接顶板开始，由下向上依次垮落、断裂、离层、弯曲，对移动期间和移动稳定后的上履岩层按其破坏程度不同，大致划分为垮落带、断裂带、弯曲带。

垮落带：由采矿引起的上履岩层破坏并向采空区垮落的岩层。

垮落带特点：1）长壁工作面回柱放顶或移架后，与煤层毗邻的直接顶失去支撑力破碎成大小不一和形状各异的岩块，逐层垮落堆积在底板上，俞是靠近煤层的直接顶岩层，其垮落后俞是破碎和紊乱。

分不规则垮落带和规则垮落带两部分。

2）岩石的碎胀性使垮落带岩石的体积明显增大，生产期间，垮落后的直接顶岩层的碎胀系数一般可达1.3-1.5。

3）垮落带高度取决于采出厚度、上履岩层的岩性、碎胀系数和煤层倾角。

H k=M/(k-1)cosa H k-垮落高度，M-煤层采高，k-岩石碎胀系数。

a-煤层倾角。

断裂带：垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝，但仍保持其原有层状的岩石带。

曾称为裂隙带。

断裂带岩层破坏的特点：1）垮落带之上的各分层岩层在弯曲下沉过程中，若承受的拉应力大于其抗拉强度，厠岩层层面上将出现垂直于层面的拉伸裂隙2）各岩层之间产生平行于层面的离层，离层裂隙的宽度靠下部分较大，靠上部分较小3）断裂带中的岩层分布着大致平行于层面和垂直与层面的裂陷，这些裂隙相互沟通，明显地降低了岩体的隔水性能4）断裂带随开采空间向上发展，当开采空间扩展到一定范围后，断裂带高度达到最大，开采范围继续扩大，断裂带高度不再发展，并随时间推移，岩层趋于稳定，断裂带上部裂隙逐步闭合，其高度也随之降低5）厚煤层第一分层以后的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。

弯曲带：断裂带上界至地表的岩层称为弯曲带，曾称弯曲下沉带或整体移动带。

特殊条件下煤矿开采方法及要点研究随着我国国民经济的快速发展，对煤炭的需求越来越大，这相应的要求我国能源技术领域也要跟上时代的脚步。

这几年我国煤炭采矿设备正在向自动化、信息化、大型化、集约化法方向发展，煤炭的开采深度和原煤产量得到很大的提高。

但同时我们不得不面对的是这几年中小煤矿技术相对落后的局面。

造成这一局面的原因很多，但主要与我国的中小煤矿设备革新慢、技术不过关等因素有关，开采技术的发展缓慢越来越成为我国煤炭工业可持续发展的瓶颈。

1 矿井矸石填充技术很多煤炭资源存在与建筑物下、水体下、铁（公）路下，为了不浪费宝贵的煤炭资源，采用充填开采是解决“三下”问题一条重要途径。

充填开采法是用充填材料（矸石、砂等）充填采空区的方法。

该法可以缓和工作面支撑压力产生的矿压显现，改善采场和巷道维护状况。

有效减少地表下沉速度，防止产生“漏斗”状塌陷坑。

从而保护地面建（构）筑物、生态环境和水体。

1.1 利用井下采空区处置煤矸石充填采煤方法1.1.1 刮板输送机卸矸充填这是一种低成本、且工艺简单的矸石充填采空区技术（设备布置见图1），但是普通综采相比增加采面的空间尺寸，且运送矸石的运输系统较为复杂。

在一些近水平煤层可以适当采用。

1.1.2 抛矸机充填抛矸机是利用矸石在皮带上获得的初始加速度将矸石抛射出去的设备。

这种充填方法随着工作面的连续推进，易形成山谷形充填空隙从而使充填密度达不到理想的要求，但是仅仅从矸石再利用的角度上考虑还是能满足一般矿井。

2 大倾角煤层开采技术大倾角煤层则是以煤层倾角超过冒落矸石或煤的自然安息角所引起物料的滑动、失稳等现象为主要特征而命名的，通常将30°～55°倾角煤层称为大倾角煤层。

大倾角煤层开采技术主要取决于工作面推进方向。

2.1 工作面伪斜开采沿倾斜布置的工作面刮板输送机和液压支架都有下滑的趋势，为了防止这种下滑，控制好工作面输送机机头超前量，保证刮板输送机与转载机搭接合理，一般采取伪斜开采，工作面下出口超前上出口一定距离，超前角按下式计算：β=αk（1/2―1/4）式中：α为工作面倾角度；k为调整系数：0.95～1.15；β为工作面超前角度。

煤矿特殊开采方法一、名词解释1.岩层移动：因采矿引起采空区附近及上覆岩层的移动、变形和破坏的现象与过程称为岩层移动。

2.地表移动：因采矿引起的岩层移动波及到地表，使地表产生移动、变形和破坏的现象及过程称为地表移动。

3.地表移动盆地：在开采影响波及到地表以后，受采动影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域，这种地表沉陷区域称为地表移动盆地，或称下沉盆地。

P174.带压开采：指是在具有承压水压力的含水层上进行采煤。

5.不稳定煤层：煤层厚度变化较大，无明显规律，且煤层结构复杂或极复杂的煤层称为不稳定煤层。

6.极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星的煤层称为极不稳定煤层。

7.三软煤层：煤层强度低，并富含裂隙，底板较软，遇水后容易膨胀，这类煤层被称为三软煤层。

8、充分采动：当地下煤层采出后，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动为充分采动。

P22 超充分采动：地表下沉盆地出现平底或有多个点的下沉值达到最大下沉值的采动状态。

非充分采动：地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加的开采状态9.充分采动角：在充分采动或超充分采动条件下，在移动盆地主断面上，将地表下沉曲线上的最大下沉点或盆地平底边缘点投影在地表水平线上，该投影点和采空区边界的连线与煤层底板在采空区一侧的夹角叫充分采动角。

10.非充分采动角：在非充分采动的条件下，根据移动盆地主断面上实测下沉曲线，取盆地中心点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角称非充分采动角11.最大下沉角：在移动盆地的倾向主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表水平线上的投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。

12.边界角：在充分采动或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角。

13.移动角：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上3个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角成为移动角P3314.裂缝角：在充分采动或接近充分采动条件下，在地表移动盆地主断面上，移动盆地内最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为裂缝角。

1、曲率：地表单位长度内倾斜值的变化量。

2、协调开采：当数个煤层或煤层数个分层同时开采时，控制各煤层或各分层工作面之间错距，使地表拉伸变形与压缩变形互相抵消，以达到减小地表水平变形的目的。

3、充分采动角：在充分的条件下，根据移动盆地主断面上实测下沉曲线，取盆地中心点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。

4、条带式采煤法:在开采范围内，沿一定的方向将煤层划分为若干个条带，采出一条，保留一条，相间排列。

依靠保留的条带煤柱支撑上覆岩层的载荷，以控制岩层和地表移动，使地表变形减小，达到保护建筑物的目的。

6、典型曲线法：以矿区的大量实测资料为基础，以最终下沉曲线绘成无因次下沉曲线通过综合分析，得出典型曲线，作为地表移动和变形预计的依据。

7、水力采煤：是指利用水力或水力—机械开采和运输提升的采煤技术，简称水采。

倍线。

8、最大下沉角：非充分和充分采动条件下，在移动盆地倾向主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表水平线上投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。

9、疏水采煤：疏水采煤的特点是：利用矿井排水系统，开掘疏水巷道或钻孔，疏降上部水体，再在水体下方从事采煤作业。

10、突水系数：底板隔水层承受的水压与底板隔水层厚度之比，称为突水系数，单位为MPa/m。

11、剖面函数法：剖面函数法是用某些函数来表示各种开采条件下地表下沉盆地主断面内典型移动和分布情况，这些函数是典型曲线的解析表示形式，是基于实侧资料凭经验确定的。

12、难采煤层：由于特殊赋存条件，若不采取相应的专门措施，而直接采用常规开采方法，将难以有效地开采的煤层。

13、地表移动盆地：开采影响波及地表后，受开采影响的地表开始开始沉降，在采空区上方地表形成一个比采空区面积大的沉陷区域，该沉陷区域称为地表移动盆地，又称地表下沉盆地。

14、开采影响传播角：在移动盆地倾向主断面上，按拐点偏移距求得的计算开采边界和地表下沉曲线拐点在地表水平线上的投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。

浅谈在特殊条件下煤矿开采方法及要点
张晓阳
【期刊名称】《中国科教创新导刊》
【年(卷),期】2013(000)018
【摘要】随着煤炭开采工业进入现代化,一方面开采技术向着机械自动化、集中化方面发展；另一方面由于煤炭这种化石能源的紧缺和国家对回采率的要求等,迫使煤炭企业不得不开采地质条件较差的煤层;为了竞争中求生存与发展,煤矿的开采技术正是其核心问题.如何应用现代科学理论、新方法和高新技术,解决煤矿生产中遇到的实际问题；研究解决采矿科学与其它学科的相互结合,是当今煤矿开采技术的发展方向.
【总页数】1页(P102)
【作者】张晓阳
【作者单位】运城职业技术学院山西运城 044000
【正文语种】中文
【中图分类】G4
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