煤矿开采技术
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厚煤层分层恒底式上行开采和煤层群垮落上行开
采。用水砂充填采煤法分层开采厚煤层时，各分
层间要采用上行式开采顺序，只有这样，后采的 各分层的顶板总是完整的实体煤，而不是松散的 充填材料。
（一）波兰
1．当下部开采一个煤层时，采动影响倍数K＞6时,可以上行开采;当 H K∠6时，不宜上行开采。 K M 2．当下部开采多个煤层时，综合采动影响倍数 K 2 6 3 ，成功进行 上行开采；当 K 2 5 时，上煤层不同程度破坏，采取技术措施，可上 行开采。 3．采用充填法上行开采时， K 2 2 3 ~ 2 9 可正常上行开采。 4．上下层开采间隔时间为1年以上。
⑤解放前，帝国主义对我国煤炭资源进行掠夺 式开采，使上部非主采煤层大量丢弃。 对于上述丢弃的煤炭资源，只需增加少 量巷道工程量，就可以回收，特别是对于一 些储量不足的老矿区或矿井，利用已有井巷 和设备开采这些遗弃的煤炭资源，对于延长 矿区和矿井寿命，具有重要的现实意义。
（二）影响煤层（群）上行开采的主要因素
采空区上部遗留煤炭资源的原因：
①地质勘探不详，在已采煤层上部又发现了可采煤层。 ②设计时把薄及不稳定煤层划分为不可采煤层，生产过程中又 发现可采， 但已来不及布置采煤工作面，只好丢弃了上部煤 层而采下部煤层。 ③因生产任务及经济效益，必须先开采下部主采煤层，而主采 煤层与上部非主采煤层在空间上的开采错距未拉开，只好注销 上部非主采煤层的部分储量。 ④因下行开采顺序与采区布署和生产能力之间产生矛盾，而丢 弃了上部非主要煤层的部分储量。
一、上行开采研究现状
煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高低的煤层、 分层或煤组，后采标高高的煤层、分层或煤组称为上 行式开采顺序，反之，则称为下行式开采顺序。 按下行式开采顺序是开采方法的一般技术原则，也 是生产矿井常用的开采方法，但在特殊地质和开采条 件下，上行式开采顺序在技术、经济或安全方面可能 优于下行式开采顺序。 按先采的分层、煤层或煤组相对于未采的对应部分， 如图，上行式开采顺序可分为煤层间上行式开采、分 层间上行式开采和煤组间上行式开采。
2、采高
采高是影响上覆岩层破坏状况及其高度的根本因素。 采高越大，采出的空间越高，采场上覆岩层结构可能获得 平衡的机率就越小，势必导致采场上覆岩层的严重破坏。 一般采高越大，上煤层的下沉越大，各种变形值也增大。 开采单一煤层及厚煤层第一分层时，垮落带及断裂带高度 与采高基本上成正比关系。在分层开采厚煤层时，垮落带 及断裂带高度与累计采高成分式函数关系。当分层数增加 时，此两带高度趋于稳定并略有下降。
上行顺序采煤的条件
煤层相距较近时用垮落法处理采空区，先采下煤层后，
上煤层将随下煤层采空区上覆岩层垮落，遭受破坏，严重 时上煤层无法开采。因此煤层间一般采用下行式开采顺序。 在某些特定条件下，下行式开采顺序可能限制矿井生 产能力的增长和新建矿井的建设速度，增加巷道工程量和
维护量，在开采技术、经济效益和安全生产方面并不是最
1、层间距 煤层（群）上行开采的生产实践及科学研究证明，足够 的层间距是上行开采的基本条件。上、下煤层的层间距（或 H/M）越大，上覆煤层移动越平缓，倾斜、曲率等各种变形 值越小，越有利于上行开采。反之，层间距（或H/M）越小， 上覆煤层变形愈剧烈，甚至出现台阶下沉。采场上覆岩层的 垮落性破坏及台阶错动是影响上行开采的最大障碍。当上、 下煤层的层间距大于下煤层的垮落带最大高度时，上煤层发 生合阶错动的机率就小，采取一定技术措施，一般可以上行 开采。
3、采煤方法
采煤方法是控制覆岩破坏高度的重要因素。如前所 述，厚煤层分层开采可以使垮落带和断裂带的发育高 度有所降低。这是由于重复采动时，已被破坏的上覆 岩层的力学性质进一步软化。这时，采空区的空间主 要由上覆岩层的整体弯曲来充填。因而，地表或覆岩 下沉量大、下沉速度快及波及地表或覆岩的时间短。 采煤方法中，其顶板管理方式决定着覆岩破坏的空 间形态和高度。全部垮落法管理顶板时，采场上覆岩 层一般都形成“三带”。而采用充填法管理顶板时， 一般只引起覆岩的开裂性破坏，顶板下沉量要比全部 垮落法小；顶板下沉量随采高而变化。
2、采用上行式采煤的条件
其先决条件是：在安全上和技术上是优越的。
（1）需要采用上部煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出 危险，下部煤层作为解放层开采。 （2）上部煤层含水丰富，先采下部煤层有利于疏水。 （3）上部来自百度文库层的顶板为坚硬顶板，需要降低上部煤层顶板 的周期来压强度。 （4）采用条带采煤法开采有一定层间距的多层煤层，为使 保留条带不受重复开采影响。 （5）深矿井开采中，先采下煤层有利于实现矿井高产高效， 有利于改善上煤层的巷道维护条件及经济技术指标。 （6）复采采空区上部遗留的煤炭资源。
（二）前苏联
1.煤层时，下部采一个煤层时，K＞10，成功进
行上行开采；K＜10时，采取一定措施，可上行 开采。 2. 煤层а＞45时，K＞8，可上行开采。 3. 开采煤层时，上、下层间隔时间为3-12个月。
开采煤层时，上、下层间隔时间为3-10个月。
二、煤层间垮落上行顺序采煤法
（一）近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层间垮落
图1 厚煤层分层间、煤层间和煤组间上行式开采顺序 (a)—先采m2煤层，后采m1煤层，煤层间上行开采； (b)—先采第3分层，而后采第2分层，最后采第1分层，分层间上行开采； (c)—先采第Ⅱ组煤层，后采第Ⅰ组煤层，煤组间上行式开采
在上行式开采顺序条件下，根据煤层开采后
采空区的处理方式，有厚煤层分层充填上行开采、
优的，而上行式开采顺序在特定条件下能够避免上述缺陷， 并有独特的作用。
1、可以采用上行式采煤的条件
其先决条件是：先采下部的煤层不破坏上部煤层的
完整性和连续性，且能给矿井带来较大经济效益。 （1）上部煤层为劣质煤或薄煤层或不稳定煤层，开采 困难，下部煤层为厚煤层，上下煤层间距较大，开采 设备利用率、经济效益和矿井达产期因开采顺序不同 而差别很大； （2）上部煤层开拓困难，需要巨额投资，下部煤层开 拓容易，且上下煤层间距较大； （3）下部煤层为国家急需的煤种。
采。用水砂充填采煤法分层开采厚煤层时，各分
层间要采用上行式开采顺序，只有这样，后采的 各分层的顶板总是完整的实体煤，而不是松散的 充填材料。
（一）波兰
1．当下部开采一个煤层时，采动影响倍数K＞6时,可以上行开采;当 H K∠6时，不宜上行开采。 K M 2．当下部开采多个煤层时，综合采动影响倍数 K 2 6 3 ，成功进行 上行开采；当 K 2 5 时，上煤层不同程度破坏，采取技术措施，可上 行开采。 3．采用充填法上行开采时， K 2 2 3 ~ 2 9 可正常上行开采。 4．上下层开采间隔时间为1年以上。
⑤解放前，帝国主义对我国煤炭资源进行掠夺 式开采，使上部非主采煤层大量丢弃。 对于上述丢弃的煤炭资源，只需增加少 量巷道工程量，就可以回收，特别是对于一 些储量不足的老矿区或矿井，利用已有井巷 和设备开采这些遗弃的煤炭资源，对于延长 矿区和矿井寿命，具有重要的现实意义。
（二）影响煤层（群）上行开采的主要因素
采空区上部遗留煤炭资源的原因：
①地质勘探不详，在已采煤层上部又发现了可采煤层。 ②设计时把薄及不稳定煤层划分为不可采煤层，生产过程中又 发现可采， 但已来不及布置采煤工作面，只好丢弃了上部煤 层而采下部煤层。 ③因生产任务及经济效益，必须先开采下部主采煤层，而主采 煤层与上部非主采煤层在空间上的开采错距未拉开，只好注销 上部非主采煤层的部分储量。 ④因下行开采顺序与采区布署和生产能力之间产生矛盾，而丢 弃了上部非主要煤层的部分储量。
一、上行开采研究现状
煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高低的煤层、 分层或煤组，后采标高高的煤层、分层或煤组称为上 行式开采顺序，反之，则称为下行式开采顺序。 按下行式开采顺序是开采方法的一般技术原则，也 是生产矿井常用的开采方法，但在特殊地质和开采条 件下，上行式开采顺序在技术、经济或安全方面可能 优于下行式开采顺序。 按先采的分层、煤层或煤组相对于未采的对应部分， 如图，上行式开采顺序可分为煤层间上行式开采、分 层间上行式开采和煤组间上行式开采。
2、采高
采高是影响上覆岩层破坏状况及其高度的根本因素。 采高越大，采出的空间越高，采场上覆岩层结构可能获得 平衡的机率就越小，势必导致采场上覆岩层的严重破坏。 一般采高越大，上煤层的下沉越大，各种变形值也增大。 开采单一煤层及厚煤层第一分层时，垮落带及断裂带高度 与采高基本上成正比关系。在分层开采厚煤层时，垮落带 及断裂带高度与累计采高成分式函数关系。当分层数增加 时，此两带高度趋于稳定并略有下降。
上行顺序采煤的条件
煤层相距较近时用垮落法处理采空区，先采下煤层后，
上煤层将随下煤层采空区上覆岩层垮落，遭受破坏，严重 时上煤层无法开采。因此煤层间一般采用下行式开采顺序。 在某些特定条件下，下行式开采顺序可能限制矿井生 产能力的增长和新建矿井的建设速度，增加巷道工程量和
维护量，在开采技术、经济效益和安全生产方面并不是最
1、层间距 煤层（群）上行开采的生产实践及科学研究证明，足够 的层间距是上行开采的基本条件。上、下煤层的层间距（或 H/M）越大，上覆煤层移动越平缓，倾斜、曲率等各种变形 值越小，越有利于上行开采。反之，层间距（或H/M）越小， 上覆煤层变形愈剧烈，甚至出现台阶下沉。采场上覆岩层的 垮落性破坏及台阶错动是影响上行开采的最大障碍。当上、 下煤层的层间距大于下煤层的垮落带最大高度时，上煤层发 生合阶错动的机率就小，采取一定技术措施，一般可以上行 开采。
3、采煤方法
采煤方法是控制覆岩破坏高度的重要因素。如前所 述，厚煤层分层开采可以使垮落带和断裂带的发育高 度有所降低。这是由于重复采动时，已被破坏的上覆 岩层的力学性质进一步软化。这时，采空区的空间主 要由上覆岩层的整体弯曲来充填。因而，地表或覆岩 下沉量大、下沉速度快及波及地表或覆岩的时间短。 采煤方法中，其顶板管理方式决定着覆岩破坏的空 间形态和高度。全部垮落法管理顶板时，采场上覆岩 层一般都形成“三带”。而采用充填法管理顶板时， 一般只引起覆岩的开裂性破坏，顶板下沉量要比全部 垮落法小；顶板下沉量随采高而变化。
2、采用上行式采煤的条件
其先决条件是：在安全上和技术上是优越的。
（1）需要采用上部煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出 危险，下部煤层作为解放层开采。 （2）上部煤层含水丰富，先采下部煤层有利于疏水。 （3）上部来自百度文库层的顶板为坚硬顶板，需要降低上部煤层顶板 的周期来压强度。 （4）采用条带采煤法开采有一定层间距的多层煤层，为使 保留条带不受重复开采影响。 （5）深矿井开采中，先采下煤层有利于实现矿井高产高效， 有利于改善上煤层的巷道维护条件及经济技术指标。 （6）复采采空区上部遗留的煤炭资源。
（二）前苏联
1.煤层时，下部采一个煤层时，K＞10，成功进
行上行开采；K＜10时，采取一定措施，可上行 开采。 2. 煤层а＞45时，K＞8，可上行开采。 3. 开采煤层时，上、下层间隔时间为3-12个月。
开采煤层时，上、下层间隔时间为3-10个月。
二、煤层间垮落上行顺序采煤法
（一）近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层间垮落
图1 厚煤层分层间、煤层间和煤组间上行式开采顺序 (a)—先采m2煤层，后采m1煤层，煤层间上行开采； (b)—先采第3分层，而后采第2分层，最后采第1分层，分层间上行开采； (c)—先采第Ⅱ组煤层，后采第Ⅰ组煤层，煤组间上行式开采
在上行式开采顺序条件下，根据煤层开采后
采空区的处理方式，有厚煤层分层充填上行开采、
优的，而上行式开采顺序在特定条件下能够避免上述缺陷， 并有独特的作用。
1、可以采用上行式采煤的条件
其先决条件是：先采下部的煤层不破坏上部煤层的
完整性和连续性，且能给矿井带来较大经济效益。 （1）上部煤层为劣质煤或薄煤层或不稳定煤层，开采 困难，下部煤层为厚煤层，上下煤层间距较大，开采 设备利用率、经济效益和矿井达产期因开采顺序不同 而差别很大； （2）上部煤层开拓困难，需要巨额投资，下部煤层开 拓容易，且上下煤层间距较大； （3）下部煤层为国家急需的煤种。