煤矿开采方法(五讲义)--特殊条件开采02
煤矿特殊开采方法
软弱
100 M Hd 4.0 3.1 M 5.0
Hd 100 M 3.0 5.0 M 8.0
H d 10
M 5
极软弱
注：Σ—累计采厚；公式应用范围：单层采厚1～3m，累计采厚不超过15m； 计算公式中±号项为中误差。
②急倾斜煤层（55°～90°）
煤层顶板为坚硬、中硬、软弱岩层，用垮落法开采时的垮 落带及导水断裂带高度，可选用表1-4中的公式计算。
h MZ M2 M1 y 2
（1-3）
式中Mz—上下煤层综合开采厚度，m； M2—下煤层厚度，m； M1—上煤层厚度，m； h—上下煤层层间距，m； y2—下煤层 的垮落带高度与采厚之比。 当上下煤层的层间距很小时，综合开采厚度取上下煤层厚度之和， 即 M Z M1 M 2 （1-4） 求出综合开采厚度后，可按单一煤层开采的条件计算垮落带和断 裂带的高度。
图1-4 近距离煤层垮落带和断裂带高度计 算 (a)层间距大于下位煤层开采形成的垮落带高度；(b)层
间距小于下位煤层开采形成的垮落带高度
b.上下两层煤的最小层间距小于下煤层开采形成的垮落带高度 如图1-4(b)所示，上下煤层的层间距h小于下位煤层开采形成的 垮落带高度Hk时，上煤层的断裂带最大高度按该层的厚度计算， 下煤层的断裂带最大高度按上下两煤层的综合开采厚度计算，取 其中标高最高者作为两层煤的断裂带最大高度。上下煤层的综合 开采厚度可按（1-3）式计算。
垮落带高度
M Hk (k 1) cos
a.若煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层，开采后能形成悬顶， 垮落带最大高度Hk按（1-1）式计算。
b.当煤层顶板覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时， 考虑顶板下沉因素，开采单一煤层的垮落带最大高度Hk 可按（1-2）式计算。
在特殊条件下煤矿开采方法及要点
浅谈在特殊条件下煤矿开采方法及要点摘要：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。
关键词：三下采煤大倾角开采薄煤层开采中图分类号：g4 文献标识码：a 文章编号：1673-9795（2013）06（c）-0102-01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。
《煤矿特殊开采方法》PPT课件
主要参考书
• 国家煤炭工业局制定．建筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规 程．北京：煤炭工业出版社， 2000．6
• 朱银昌．陈庆禄．张铁岗．难采复杂煤 层的开采．北京等：世界图书出版社， 1998．１
• 何国清．杨伦．凌娣等．矿山开采沉陷 学．徐州：中国矿业大学出版社， 1991．4
垮落带 上部岩块下滑或滚动
上部继续离层、断裂、 破碎和垮落， 下部垮落带高度较小。
(b)
断裂带
上大下小，上部的轮廓大致呈抛物线，与采空 区边界齐或略偏外。
m li
H H
（3）=5590
岩块滚动下滑，迅速充填 下部，
上部，边界煤柱片帮、碎 裂、抽冒，
垮落带和断裂带上边缘急 剧向上发展，大大超出 上边界
Hd
10M 0 h7.3 7.5h293
注： h—区段或分段垂高，m；M—煤层法线厚度，m。
近距离煤层垮落带和断裂带高度
h H 2k
Hd
层间距大于下煤层
开采形成的垮落带
高度
M1
上下煤层的垮落带
M2
高度不重合，而断
裂带高度可能重合
上下煤层的断裂带最大高度可按近距离上下煤层的厚度 分别计算，取其中标高值大者作为两层煤的断裂带高度；
煤层倾角对两带的影响
倾角小于35时，岩块就地堆积。垮落带和 断裂带上边界离煤层的高度基本上是相 等
倾角35 54时，垮落岩块下滑。 倾角大于54时，岩块下滚，下部垮落的发
展很小，上部发展很高
采高及厚煤层分层次数对两带的影响
一次采全高或分层初次开采时，两带高度 与采高呈近似直线关系
分层或近距离煤层群重复开采，两带高度 随分层次数增加而递减
煤矿特殊开采方法
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）xx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，xx是靠近煤层的直接顶岩层，其垮落后xx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。
Hk=M/(k-1)cosaHk-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，xx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。
煤矿开采学2之第二十一章特殊条件下的开采方法
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。
煤矿特殊开采方法
第一章 开采引起的岩层与地表移动
煤矿开采的三性 特殊性、艰巨性和困难性；
特殊困难条件下的开采
三下一上（ 建筑物下、铁路下、水体下和承压水上）；有冲击地压危险的煤层；有煤与瓦斯突出危险的煤层；三软煤层；深部；边角煤；极薄煤层。
地表移动和变形特点：（1）地表下沉系数小；（2）主要影响角正切小；（3）水平移动系数随采深增加变小；（4）地表移动期短；（5）地表多次下沉。
保留条带宽度a的确定：1）稳定性要求。宽高比。2）强度要求。A、单向应力状态下的强度要求。B、三向应力状态下的强度要求。保留条带能承受的极限载荷要大于实际承受的载荷。
裂隙角：在充分或接近充分采动条件下，在移动盆地的主断面上地表最大的一条裂缝和采空区边界点与水平线在煤壁一侧的夹角
最大下沉角：在移动盆地倾向主断面上，采空区中点和地表最大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
拐点偏移距：过地表下沉曲线拐点在地表水平线上的投影点，按开采影响传播角作直线与煤层相交，该交点与采空区边界沿煤层方向的距离
5、不迁村采煤的理论依据
（1）不迁村全采，采后维修和补偿。（2）不迁村条带开采。（3）不迁村就地重建抗采动变形建筑。
盆地边界点、拐点和中点处水平变形为零；
盆地边缘区为拉伸区，中部为压缩区
盆地边界点和拐点处水平变形为零
与水平煤层相比，中倾斜煤层条件下倾向主断面内地表移动和变形的变化规律不同点，
? 1下沉曲线失去对称性，上山部分的下沉曲线要陡，范围要小 最大下沉点向下山方向偏离
? 2指向上山方向的水平移动增加，指向下山方向的水平移动减小；
倾斜的正负号的物理意义；垂直于地表下沉曲线的杆状物倾倒的趋向与x轴正向相同时，倾斜为正；杆状物倾倒的趋向与x轴负向相同时倾斜为负。