深部开采深度分类
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法分析煤矿深部开采是指在地下深处进行煤炭开采的一种方法。
对比于浅部开采，深部开采具有煤层埋深大、煤层厚度大、地应力高、煤与岩石固结变形规律复杂等特点。
深部煤矿开采需要采用适应深部开采的方法和技术。
深部开采方法可以分为传统开采方法和现代开采方法两种。
传统的深部开采方法主要包括工作面采煤、分层开采和提高采高开采。
工作面采煤是指在深部煤矿中，将煤矿分为若干个工作面，通过工作面的开采来提取煤炭。
分层开采是指按照煤层的分布特点，在不同的层次上进行煤炭开采。
提高采高开采是指在深部开采中，通过提高开采层次的高度，来提高开采效率。
现代的深部开采方法主要包括先采后支和先支后采两种。
先采后支是指在深部开采中，先进行开采，然后再进行支护。
这种方法可以降低对煤矿设备的要求，提高开采效率。
先支后采是指先进行支护，然后再进行开采。
这种方法可以保证煤矿的安全和稳定。
在深部开采中，还可以采用非常规的开采方法，如水平长壁开采、放顶煤工作面开采等。
水平长壁开采是指在深部开采中，将工作面设置在水平状的煤层上，然后进行长壁开采。
这种方法可以避免地表下陷和煤矿冲击地压。
放顶煤工作面开采是指在深部开采中，先将上部煤炭开采完毕，然后再进行底部煤炭的开采。
这种方法可以提高开采效率，减少安全隐患。
无论是传统的开采方法还是现代的开采方法，都需要进行支护工程，以保证煤矿的安全和稳定。
支护工程主要包括煤柱支护、岩石支护和煤岩复合支护。
煤柱支护是指通过设置煤柱来支撑煤层和上覆岩石的重力，防止地表下陷和煤矿冲击地压。
岩石支护是指通过设置支架和锚杆来支撑岩石层，防止岩石垮塌。
煤岩复合支护是指通过将煤柱与岩石支护结合起来，来提高支护的稳定性和安全性。
深部煤矿开采方法需要综合考虑煤层的特点和地质条件，选择适合的开采方法和支护工程，以保证煤矿的安全和高效开采。
矿区深部煤层开采水文工程地质测试与条件探讨
矿区深部煤层开采水文工程地质测试与条件探讨一、引言在煤矿开采过程中，水文工程地质测试是非常重要的环节，其目的是为了有效地了解矿区地下水系统的特征和分布规律，确保煤矿开采的安全和高效。
尤其是在煤矿深部开采中，地下水位的变化和水质的监测更是至关重要。
本文将就矿区深部煤层开采水文工程地质测试与条件进行探讨。
二、煤矿深部开采的特点煤矿深部开采是指地下深度超过300米的煤层开采。
相比浅部开采，深部开采面临的地质条件更加复杂，地下水的压力和渗透性都会增加。
这就需要更加精细的地质测试和水文工程分析，以确保矿井的安全稳定。
三、水文地质测试的内容和方法1. 水文地质测试内容水文地质测试的内容主要包括地下水位监测、水文地质勘探、水质分析等方面。
地下水位监测是为了了解地下水位的变化规律，预测矿井开采过程中可能出现的地下水涌出情况。
水文地质勘探则是为了了解地下水的分布规律和水文地质条件，包括渗透性、压力等参数的测试。
水质分析则是为了评估地下水的可用性和水质状况，以及了解地下水对矿井设备和工艺的影响。
2. 水文地质测试方法水文地质测试的方法主要包括地下水位监测站的建立和地下水位的实时监测、地球物理勘探方法如地震勘探、电阻率勘探、声波勘探等，以及水质分析方法如采样分析、现场测试等。
还可以利用数值模拟和地质雷达等高新技术手段进行水文地质测试。
四、深部煤层开采水文工程地质的条件探讨1. 深部煤层开采的水文地质条件深部煤层开采的水文地质条件通常包括以下几个方面：（1）压力条件：随着深度的增加，地下水的压力也会增加。
这就需要在水文地质测试中对地下水的渗透压力进行准确测试和分析。
（2）渗透性条件：地下水在深部煤层中的渗透性通常较大，这就需要对煤层的裂隙结构和渗透性进行详细测试和分析。
（3）水质条件：地下水的水质也是影响深部煤矿开采的重要因素。
地下水中可能存在硫酸盐、氯化物、铁、锰等对矿井设备和矿石品质有一定影响的成分，需要进行水质测试。
深部矿床开采技术问题
1）变形地压剧烈
变形地压是因开挖产生的围岩位移所引起 的压力,深部高应力条件下,围岩具有产生大变 形的内外部条件,围岩的过量变形将产生微观 或宏观破裂、岩层移动、巷道底鼓、片帮、冒 顶、断面收缩、支架破坏、采场跨落等等。
2）岩爆频繁 岩爆是一种岩石动力学现象，它是围岩内聚集 的大量弹性变形能在一定诱因下突然释放而表现 出的一种形式。
1.深部岩层高应力作用机理
1）深度因素 随着采深增加，上覆岩层重量随之增大， 形成的支承压力较大，于是巷道围岩产生压 缩变形、剪切破坏等现象，使得顶板与两帮 变形，引起两帮围岩向巷道内移近。
2）构造应力显现加剧 对于深部巷道,构造水平应力一般均大于 应力。在构造应力集中带，由于构造应力的作 用，薄层页岩顶板一般沿层面滑移，厚层砂岩 顶板则以小角度或小断层产生剪切，从而失稳 冒落；在高水平应力作用下，巷道首先从支护 弱面即直接底板破坏，导致底鼓等。
弹 高 地下 脆天 性 然 开挖 岩应 体力
周边岩体中应 力高度集中， 积聚于较高的 弹性应变能
当围岩中应力超过 岩体容许极限状态
• 岩爆
岩爆的产生条件
1)围岩应力条件 判断岩爆发生的应力条件有两种方法： • 一是用洞壁的最大环向应力σ θ 与围岩单轴 抗压强度σ c之比值作为岩爆产生的应力条 件； • 一是用天然应力中的最大主应力σ 1与岩块 单轴抗压强度σ c之比进行判断。
不足之处：常规通风技术对于深井长距离的
掘进面很难达到满意的效果。当进风距离过长， 围岩温度过高，有高温热水涌出或淋水时，增 加风量的降温效果往往不佳。
2）、制冷水降温 包括：井下集中式、地面集中式、井下地面 联合集中式、分散式。在经济上，地面集中和 井上下联合集中式具有其优越性。
矿山规模划分标准
矿山规模划分标准矿山规模是指矿山的开采规模和产量大小，通常根据矿产储量、产量、开采深度、开采方式等因素进行划分。
矿山规模的划分对于矿山的管理、开采、设计等工作具有重要的指导意义。
下面将从矿产储量、产量、开采深度、开采方式等方面来介绍矿山规模划分的标准。
首先，矿产储量是划分矿山规模的重要指标之一。
矿产储量是指在一定条件下可以被开采的矿石数量，通常以吨或者万吨为单位。
根据矿产储量的大小，可以将矿山划分为大型矿山、中型矿山和小型矿山。
大型矿山通常具有数百万吨以上的矿产储量，产量较大，开采规模较大；中型矿山矿产储量一般在数十万吨至数百万吨之间；小型矿山则矿产储量较小，产量相对较小。
其次，产量也是划分矿山规模的重要指标之一。
产量是指矿山单位时间内开采的矿石数量，通常以吨/年为单位。
根据产量的大小，可以将矿山划分为大型矿山、中型矿山和小型矿山。
大型矿山的年产量通常在数百万吨以上，中型矿山的年产量在数十万吨至数百万吨之间，小型矿山的年产量较小。
另外，开采深度也是划分矿山规模的重要指标之一。
开采深度是指矿石所在地下的深度，通常以米为单位。
根据开采深度的不同，可以将矿山划分为浅部矿山和深部矿山。
浅部矿山的开采深度一般在几十米至数百米之间，深部矿山的开采深度则在数百米以上。
最后，开采方式也是划分矿山规模的重要指标之一。
开采方式包括露天开采和地下开采两种。
根据开采方式的不同，可以将矿山划分为露天矿山和地下矿山。
露天矿山通常产量较大，开采规模较大，地下矿山则相对较小。
总的来说，矿山规模的划分标准主要包括矿产储量、产量、开采深度和开采方式等因素。
不同规模的矿山在管理、开采、设计等方面都有着不同的特点和要求，因此合理划分矿山规模对于矿山的管理和生产具有重要的意义。
希望本文的介绍能够对矿山规模的划分有所帮助。
深矿井开采
深矿井开采技术一、绪论1、国内外煤矿深井开采的现状煤炭资源从浅部开始开采，随着煤炭采出，开采煤层的埋藏深度必然要增加，开采规模扩大和机械化水平提高加速了生产矿井向深部发展。
煤矿深井开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题，我国东部地区经济发达，能源需求量大，矿井延深速度快，一些国有煤矿已开始转向或即将进入深部开采。
由于不同的产煤国家在煤层赋存的自然条件、技术装备水平和开采技术上的差异、以及在深部开采中出现问题的程度不同。
因此国际上尚无统一和公认的根据采深划分深井的定量标准。
根据本国国情以及地质条件的实际情况，不同的国家有不同的标准。
一些采煤国家的学者对深井的界定提出的一些见解和论述。
苏联的一部分学者将采深超过600m的矿井归于深井，而另一部分学者把采深800m 作为统计深井的标准。
德国学者把采深800～1200m定为深部开采，把1200m以下称为超深开采。
英国与波兰把煤矿深部开采的起点定为750m，日本定为600m。
我国对深井的界定无明确规定，中国煤矿开拓系统一书提出按开采深度将矿井划分为4类，各类的深度范围如表1。
在世界主要采煤国家中，德国、英国、波兰、俄罗斯、日本等都有深部开采矿井。
英国煤矿的平均采深为700m，最深的达1000m。
德国煤矿矿井的平均采深为947m，最深的达1713m。
波兰煤矿的平均采深为690m，最深的达1300m。
俄罗斯已经有许多矿井采深达到1200～1400m。
我国国有煤矿生产矿井中，采深大于700m的有50处,占总数的8.35％，采深已超过800m的矿井有25处，分布在开滦、北京、鸡西、沈阳、抚顺、新汶和徐州等开采历史较长的老矿区，特别是东部矿区。
在采深超过1000m的矿井中，有沈阳彩屯矿(1199m)、开滦赵各庄矿(1160m)、新汶孙村矿(1055m)、北票冠山矿(1059m)和北京门头沟矿(1008m)。
开滦唐山矿、马家沟矿和林西矿、北票台吉矿、新汶华丰矿和阜新王家营矿等矿井的开采深度接近1000m。
深部开采技术
近年来，采用应力解除法保护永久和半 永久巷道，预先用正规工作面回收保护 煤柱，然后在采空区的上下方掘进开拓 巷道(图3—1)，该巷由于处在应力释放 圈内，不会再受大的采动影响，容易维 护。这种布置方法对深井压力大和松软 地层内需长时间维护的巷道，具有明显
年代以来，美、澳两国不断创造综采工作面日产、
月产和年产的世界纪录，除了其开采自然条件好
外，这种多巷布置方式也是重要因素之一。
近年英国也引进了这种巷道布置方式，作为 促进其综采工作面实现高产高效的重要技术措施。
开采
图3—3长壁工作面的多巷布置
三、深井开采主要灾害防治
深部开采出现了一系列新问题和新
图3—7 巷道在采空区内的布置 a一 宽工作面掘进的留巷；
b一 采区上山布置在老采空区内； c一 回采巷道布置在老采空区内
图3—2 巷道在采空区内的布置 a一 宽工作面掘进的留巷； b一 采区上山布置在老采空区内；
c一 回采巷道布置在老采空区内。
3．长壁开采的多巷布置
传统的长壁工作面，其回采巷道多采用单
深井巷道矿压显现的显著特点之一是巷道 开挖就产生大的收敛变形量。这一特点是由深井 巷道围岩处于破裂状态和深井巷道围岩有较大的 破裂范围决定的。
俄罗斯和乌克兰的研究表明，随开采深度加 大，巷道变形量呈近似线性关系增大；从600m 开始，开采深度每增加100m，巷道顶底板相对 移近量平均增加10％～11％(图3—1)。
一、深部矿井开采的基本状况
1.概念与意义
深部矿井开采的深部标准，目前我国尚无 明确规定。根据我国煤矿的地质条件，开采技 术水平，矿井装备水平，巷道矿压显现的特征， 一般认为采深800m及以上为深部开采，软岩 矿井采深600m及以上为深部开采。
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法分析煤矿深部开采是指煤矿井下从地面到煤层深度超过500米的开采方法。
随着社会经济的不断发展，对煤炭资源需求的不断增加，人们对煤矿深部开采的需求也越来越大。
但是，煤矿深部开采也面临着许多困难和挑战，如煤层地压、瓦斯爆炸、火灾等安全问题，以及采空区、环境污染等环境问题。
因此，煤矿深部开采需要采用多种煤矿工程技术手段和管理措施，以确保工人的安全和生产的正常进行。
当前的煤矿深部开采方法主要有下坡式采煤工艺、长壁采煤工艺、超大采高综采工艺、短壁采煤工艺、长洞复采工艺等。
不同的工艺方法适用于不同的地质条件和煤层性质。
下面将分别介绍几种常见的煤矿深部开采方法。
首先，下坡式采煤工艺是一种较为成熟和常见的深部采煤方法，其主要特点是采用由上到下、由远及近、多点突进的采煤方式，采用煤柱法留设采煤剩余煤柱。
该方法采用长轴向掘进连通采区，采用强实体加强方法，保障了采煤工作面的煤层稳定性，防止了煤层变形、断层变形等地质灾害。
其次，长壁采煤工艺是一种适用于较厚煤层的采煤方法，其主要特点是采用煤壁中央放炮、空间开采、煤层破破碎、煤屑输送和支撑封闭的全断面开采。
该方法对于宽厚煤层和煤层裂隙较多的区域效果更好，采高可以达到10-15m左右，提高了采煤效率。
第三，超大采高综采工艺是一种适用于较厚煤层底部的采煤方法，其主要特点是采用自由落体式的工作面，由倾斜的链式输送机将煤炭运输至上方。
由于其采高非常大，因此需要采用超强加强方法进行保护，以确保生产的安全。
第四，短壁采煤工艺是一种适用于狭窄煤层或煤层间断的采煤方法，其主要特点是采用小型机械设备、强国土和硬化加强的方法进行无底板开采。
该方法采高通常为2.5-3.5m，仅适用于煤层较薄的地段。
最后，长洞复采工艺是一种适用于浅部开采已完成，煤层下部仍有大量煤炭资源待开采的地段，且斜孔较长的采煤方法。
该方法采煤时通过钻孔井、打孔等技术手段，穿过盖层从上面斜向钻进煤层进行采煤，采煤效率高，煤炭资源利用率高。
第二十四章深部矿井开采
采场和巷道中岩爆危险性增加
由原始沉积作用和后期构造作用造成 的含煤岩系的非连续性和非均质性，随着 煤炭采深的增加引起的覆岩自重压力的增 大和构造应力的增强，表现为围岩发生剧 烈变形、巷道和采场失稳、并易发生破坏 性的冲击地压，给巷道支护和顶板管理带 来许多困难。
16 2014-3-1
Number of rockbursts per 10 tons
27 2014-3-1
地应力
垂直应力: 岩层因自 重引起的垂直
开 采 深 度
应力随深度增
加呈线性增大。
垂直应力
(Brown & Hoek, 1978)
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地应力
水平应力:
根据世界范围内116 个现场资料: 开 采 深 度
水平应力与垂直应力之比
埋深≤1000m，水平
应力与垂直应力的 比值大约为1.5-5.0
埋深≥1000m，水平
应力与垂直应力的 比值逐渐趋于集中， 约为0.5-2.0
(Brown & Hoek, 1978)
29 2014-3-1
平均水平应力与垂直应力之比
开 采 深 度
水平应力与 垂直应力之比随 深度的变化与国 外实验结果趋于 一致。
(根据中国的有关资料)
U型钢支护翻修
13 2014-3-1
14 2014-3-1
采场矿压显现剧烈
我国煤矿生产实践表明：采深对采场支护方 面的影响不十分明显，而煤壁片帮、端面冒落带高度 却随采深的增加而明显增大。 国外金属矿开采实践表明：深部采场更容易发生 岩爆等动力灾害。
长壁工作面
房柱工作面
15 2014-3-1
深部开采新技术
02
地球物理探测技术
地震波勘探方法
反射波法
利用地震波在地下介质中的反射 现象，通过观测和分析反射波的 特征来推断地下地质构造和岩性
信息。
折射波法
根据地震波在地下介质分界面上的 折射现象，通过观测和分析折射波 的传播时间和路径等信息，确定地 下界面的深度和形态。
面波法
利用地震波在地表附近产生的面波， 通过观测和分析面波的传播速度和 频散特性等信息，推断地下介质的 性质和结构。
安全监测与预警系统应用实例
某深部开采矿山安全监测与预警系统
该系统实现了对矿山关键部位和重点区域的实时监测和预警，有效提高了矿山的安全生产水平。
某大型金属矿山安全监测与预警系统
该系统通过综合运用多种传感器和数据处理技术，实现了对矿山安全风险的全面监测和预警，为矿山的安全生产 提供了有力保障。
THANKS
通过数值模拟和现场试验，优化空场结构参数， 提高空场稳定性。
空场采矿法与其他方法联合应用
将空场采矿法与其他采矿方法相结合，形成联合 采矿法，提高采矿效率和资源回收率。
3
空场采矿法安全措施
加强空场安全监测和预警，采取有效的安全措施， 确保空场采矿安全。
崩落采矿法优化与提高回采率措施
崩落矿块尺寸优化
通过数值模拟和现场试验，确定合理的崩落矿块尺寸，提高崩落效率和资源回收率。
深部采场稳定性分析及控制措施
采场稳定性分析
采用数值模拟、相似模拟等方法，对 深部采场的稳定性进行分析，预测采 场可能出现的破坏形式和失稳机制。
控制措施
根据采场稳定性分析结果，制定相应 的控制措施，如优化开采顺序、加强 顶板管理、采用充填采矿法等，确保 深部采场的安全开采。
煤矿开采的深部采矿技术
01
识别深部采矿过程 中的危险源
对采矿过程中的各个环节进行全 面分析，找出可能存在的危险源 。
02
评估危险源的风险 等级
根据危险源的性质、可能造成的 后果等因素，对危险源进行风险 评估。
03
制定风险控制措施
针对不同等级的危险源，制定相 应的风险控制措施，降低事故发 生的可能性。
深部采矿安全预防措施
PART 02
深部采矿的关键技术
REPORTING
深部矿体定位技术
矿体三维地震探测技术
利用地震波探测地下岩层的分布和性 质，为矿体定位提供准确的地质信息 。
地球物理勘探技术
遥感技术
通过卫星或无人机遥感获取矿区地表 信息，结合地质资料进行矿体定位。
利用地磁场、地电场等物理场进行勘 探，确定矿体的位置和形态。
某铁矿深部采矿工程
针对某铁矿深部资源，通过合理的工程设计和采矿工艺，成功开采出高品质铁 矿石，取得了显著的经济效益。
深部采矿工程经验总结
强化地质勘查
在深部采矿工程前，应加强地质 勘查工作，准确掌握矿体形态、 赋存状态和资源量等信息，为工 程设计和采矿工艺提供科学依据
。
合理选择采矿工艺
根据矿体赋存条件和开采技术条 件，选择适合的采矿工艺，以提
水资源保护
采取措施保护地下水层，减少 采矿对水资源的影响。
大气污染控制
采取除尘、脱硫等措施，减少 粉尘和有害气体排放。
生态修复
对受损的生态系统进行修复， 促进生态平衡。
深部采矿环境恢复与治理
制定恢复治理计划
根据采矿区域的环境状况，制 定针对性的恢复治理计划。
落实责任主体
明确采矿企业对环境恢复与治 理的责任和义务。
深部开采和支护现状
国外：
➢ 前苏联：>600m ➢ 原西德：800～1200m ➢ 英国与波兰：>750m ➢ 日本：> 600m
国内：(无明确标准)
浅矿井 中深矿井
深矿井 特深矿井
采深 < 400m 400-800m 800-1200m 1200m
1 2024/6/11
目前国有重点煤矿中采深大于 700m 的矿井有50多处，以每年 8~12m的 速度递增
无论从战略高度还是从当前生产实际出发，都迫切需要积极 开展深部开采中的基础理论研究，以求在新理论的指导下，使 实用技术有新的突破和发展，使矿井深部开采走上安全、高产 高效的健康轨道。
必须从岩石力学性质的基本理论出发，探索有效的深部采 矿和施工技术、以及防治工程灾害的基础理论和技术手段。
7 2024/6/11
近年来，由 于瓦斯突出和爆 炸引起的死亡10 人以上的煤矿事 故70％出现在中 国东部矿区。
20 2024/6/11
煤层瓦斯压力与采深的关系 (南桐、天府、六枝等地)
煤层瓦斯压力与采深的关系 (松藻、芙蓉、阳泉、焦作等202地4/6)/2111
发生在上山中的煤与瓦斯突出
(德国鲁尔矿区，突出煤量30t，瓦斯涌出量300m3)
15 2024/6/11
Number of rockbursts per 105 tons
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
0
200
400
600
800
Depth, m
岩爆次数与采深的关系
(波兰上西里西亚煤田)
16 2024/6/11
➢ 瓦斯涌出量增大
随着开采深 度的增加，瓦斯 急剧增大，瓦斯 灾害频繁。
深部开采
工艺
深部矿床设计前必须进行可行性研究，以便矿山投产后用最少的井筒数目回采全部矿石储量，在具体设汁中， 应根据深部开采特点，确定采用单一开拓或联合开拓，考虑井筒的类刑、位置、数目和提升段数。采用25-50t箕 斗多绳提升机，一段提升深度可达200cm。南非制造的“布雷尔”多绳缠绕式提升机鼓大提升深度为2442m。所以 对延展深度<2000m的矿床，可采取单段提升，即一段开拓 。
简介
深部开采是指深度大于600m的地下开采作业。开采深度大于2000m时。为超深开采，全世界约有200座矿山处 于深部开采范围，其中以南非居多，开采深度为1000-3000m，最深矿井为威特沃特斯兰德金矿的西部水平，深度 达950m(己闭坑)，红透山铜矿开采水平为467m，距地表为900m。但中国有很多生产矿山设计深度在千米以上，如 弓长岭铁矿设计深度为-750m，距地表深度达1000m，根据中国、南非、加拿大、美国、印度等国的一些开采深度 大于600-700m，以及深度大于1000-2000mm的矿山生产实践，深部开采将面临着改进岩层控制、井下工作环境、 深部回采工艺等问题 。
岩层控制
原岩应力观测结果表明，深度超过450-500m时，水平应力分量将增天，可能超过垂直应力分量。原岩应力值 增大，地压增大。其显现特点将与深度小于400m的显现特点不同。变静压为动压。具体表现为巷道破坏或巷道和 采场的围岩变形、矿柱失稳、特别是岩爆(冲击地压)显现频度及强烈程度增大，并表现出具有瞬间释放出大量能 量的特点，使较长一段巷道破坏，并伴有震动与响声，震动不仅在井下可感受到，在地表亦能感受到，释放的能 量相当里氏地震5级以上。释放能量小者可使巷道顶板岩石星薄透镜状以很高速度弹出一一弹射。不是所有深部开 采矿山都会发生岩爆。发生岩爆是有条件的、根据发生岩爆矿山资料分析认为，岩爆是自然地质条件与采矿技术 条件按一定方式组合而发生的，岩爆的等级与回采空间形状、规模、矿岩物理力学性质有关，一般可将能量释放 率做为度量岩爆发生频度及程度的指标，在这些矿山中，当由计算得到的能量释放率大于40MJ/m2时，岩爆就成 为严重问题。但应指出在世界其他地区，如加拿大通常发生岩爆时能量释放率远低于上述数值。
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法分析煤矿是目前世界上主要的能源供应来源之一，而煤矿的开采方法与技术对于煤炭资源的充分利用和安全生产至关重要。
煤矿的深部开采是指对煤层进行超过1000米的采掘工作。
本文将分析目前常用的煤矿深部开采方法。
最常见的煤矿深部开采方法是井下煤矿开采。
该方法主要是通过将人员、设备和材料运送到井下进行煤炭开采工作。
井下开采包括涵盖从井口到底部的主要立井运输系统，包括提升、绞车和输送带系统等，以及井下开采作业，例如钻孔、爆破、掘进和运输。
井下开采方法有不同的变化形式，如直立平面的长壁采煤、房柱法等。
井下开采方法最大的优点是可以有效地利用煤矿资源，实现大规模连续开采。
井下开采也存在一些缺点，主要是因为开采作业的深度和复杂性，易受地质条件、瓦斯、煤尘等因素的影响，增加了安全风险和环境污染的问题。
还有一种常见的煤矿深部开采方法是长壁采煤。
长壁采煤是通过在煤矿底部进行掘进，形成一条长而连续的开采工作面。
工作面上的机械设备不断进行掘进和运输，从而实现对煤炭的连续开采。
长壁采煤方法适用于深部煤矿开采，可以实现高产高效的开采。
长壁采煤对煤炭资源的利用率较低，因为在采煤过程中会造成较多的煤柱损失。
长壁采煤还面临着瓦斯爆炸、顶板垮落等安全问题。
还有一种常见的煤矿深部开采方法是综采开采法。
综采是指采用综合机械设备实施开采，包括刮板机、履带式掘进机、链式掘进机等。
这种方法在煤矿开采过程中不断前进，不再需要人工掌控开采工作面。
综采开采法的优点是开采效率高，可以实现全自动化的连续开采。
这种方法也面临着煤尘、瓦斯等安全问题以及设备故障带来的停工风险。
煤矿的深部开采方法有多种选择，每种方法都有其优点和局限性。
在选择适当的开采方法时，需要综合考虑煤层地质条件、开采效率、安全性和环保要求等因素。
随着科技的不断进步和煤炭需求的增加，煤矿的深部开采方法也会不断更新和改进，以提高煤炭资源的利用效率和安全生产水平。
深部开采的定量界定与分析
深部开采的定量界定与分析谢和平;高峰;鞠杨;高明忠;张茹;高亚楠;刘建峰;谢凌志【摘要】随着我国煤炭开采深度不断增加,“深部开采”将成为常态,但是什么是“深部”,如何定义“深部”,始终没有科学的、定量化的表达.提出了亚临界深度、临界深度、超临界深度等概念和定义,用于表征不同程度的深部开采.经研究“深部”不是深度,而是一种力学状态,是由地应力水平、采动应力状态和围岩属性共同决定的力学状态,可以通过力学分析给出定量化表征.研究表明,随着采深增大,原岩应力趋于静水应力状态是深部的1个典型和共同的特征,同时煤岩体也经历了弹性变形破坏、脆塑性转变和大范围屈服等阶段.深部开采中极高的地应力水平和三向等压应力状态将导致深部围岩大范围塑性破坏并伴随大量级、大规模的强烈动力失稳,现有的煤炭开采理论与技术已难以适用,需要对深部岩体力学、采矿科学理论进行新探索.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)001【总页数】10页(P1-10)【关键词】深部开采;临界深度;地应力;采动应力;塑形破坏【作者】谢和平;高峰;鞠杨;高明忠;张茹;高亚楠;刘建峰;谢凌志【作者单位】四川大学,四川成都610065;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TD311;TD803责任编辑:常琛谢和平,高峰,鞠杨,等.深部开采的定量界定与分析[J].煤炭学报,2015,40(1):1-10. doi:10. 13225/j. cnki. jccs. 2014. 1690Xie Heping,Gao Feng,Ju Yang,et al. Quantitative definition and investigation of deep mining[J]. Journal of China Coal Society,2015,40 (1):1-10. doi:10. 13225/j. cnki. jccs. 2014. 1690随着浅部煤炭资源的日益枯竭,我国的煤炭开采深度不断加大,深部开采将成为煤炭资源开发中的常态。
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法是指在煤矿井下超过300米的深度进行的开采方式。
由于深度增加，地质条件的变化和安全生产的挑战逐渐增加，因此需要选择适当的开采方法。
目前，常用的煤矿深部开采方法有直接排采法、综合采煤法和矿柱支撑法。
直接排采法是指在煤层顶板下方采放煤矸石，将煤矸石直接排到巷道中，然后通过输
送设备将其运送到地面。
该方法适用于煤矿深部且采厚煤层的开采。
这种开采方法能够减
少矿柱支撑的数量，降低采煤成本。
然而，直接排采法容易引起地质灾害，如冒顶、冲击
地压等。
综合采煤法是指在煤矿井下综合运用割煤机、装载机、运输设备等机械化设备，同时
采取切割、掘进、开挖、支护、运输等方法，将煤炭和矸石分别运至地面。
该方法适用于
采厚煤层、煤层倾角大、含煤性差等地质条件较为复杂的情况。
综合采煤法的优点是采煤
效率高、采煤成本低。
然而，由于采用了机械化设备，存在安全隐患和机件故障等问题。
矿柱支撑法是指在煤层采空区周围，留下一定的矿柱作为支撑，以防止地质灾害的发生。
该方法适用于能够留下较大矿柱并且无法避免煤柱破坏的情况。
矿柱支撑法能够保证
矿工的安全，减少地质灾害的发生。
然而，留下大的矿柱会降低采煤效率，增加采煤成
本。
总之，煤矿深部开采方法的选择取决于煤层厚度、地质条件、采煤成本、采煤效率和
矿工安全等多种因素。
需要综合考虑各种因素，制定出最佳的开采方案。
深部开采的国内外现状
深部开采的国内外现状1 基本概念金属矿床深部开采的定义,各国不尽相同,我国采矿手册规定,开采深度600～900m 为深部开采,深度大于2000m 为超深开采;而美国则认为,所谓深部开采通常解释为5000 英尺以上, 即相当于1524m; 南非深部金矿开采, 是指平均作业深度1600m。
2 国内深部开采现状及技术2.1 国内深部开采现状我国除1969 年闭矿的石嘴子铜矿外,近年已有一批金属矿山进入深部开采,即垂直开采深度超过600m 以上。
例如红透山铜矿目前开采已进入900～1100m 深度;冬瓜山铜矿矿体埋深达1000m ,现建成2 条超1000m 竖井正进行深部开采;弓长岭铁矿设计开拓深度- 750m ,距地表达1000m;夹皮沟金矿已有2 个坑口工作深度超过600m ,其中二道沟坑口工业矿体延深至1050m ,湘西金矿开拓38 个中段,垂深超过850m。
此外,还有寿王坟铜矿、凡口铅锌矿、金川镍矿、乳山金矿等许多矿山,已经或将进行深部开采。
2.2 国内深部开采技术石嘴子铜矿是国内深部开采矿山之一,共22 个阶段,最深达950m。
曾使用各种不同结构的浅孔留矿法,回采厚度1～35m ,平均613m ,平均倾角82°的矽卡岩型铜矿床,后期由于地压大,上下盘岩石收敛,顶板管理复杂,以大量矿石损失与贫化而结束回采作业。
可以说是一座不成功的深部开采矿山。
红透山铜矿使用胶结与尾砂充填采矿法,垂直矿体走向连续分Ⅰ、Ⅱ两期矿房回采,第一步采Ⅰ期矿房浅孔留矿法,嗣后尾砂、废石、水泥胶结充填;第一步采Ⅱ期矿房小分段中深孔留矿法,嗣后尾砂充填。
二步矿房用分段回采嗣后尾砂充填，效果较好。
夹皮沟与湘西金矿用干式充填或削壁充填法。
3 国外深部开采现状及技术3.1 国外深部开采现状据不完全统计,国外开采超千米深的矿山有80 多座,其中最多为南非。
南非绝大多数含金、铀变质砾岩矿床,埋藏深度大都在1000m 以下。
其中,西部深水平金矿, 采矿深度达3582m; WestDriefovten 金矿,矿体赋存于地下600m ,并一直延伸至4000m;Witwatesrand 金矿开采深度已达4000m ,矿体延伸6000m 以下。
大中型矿井划分标准
大中型矿井划分标准矿井是用于开采矿产资源的地下工程。
矿井规模的划分通常涉及到开采规模、生产能力、井口设备等多个方面，这些标准对于管理、安全、环保以及资源有效利用等方面都有重要的影响。
以下是关于大中型矿井划分标准的一般介绍：1. 产煤量：一个主要的划分标准是矿井的产煤量，通常根据年产煤量的不同将矿井划分为小型、中型和大型矿井。
这有助于对矿井的管理和监测，以适应不同规模矿井的管理需求。
2. 井口设备和生产能力：矿井的规模也可以通过井口设备和生产能力来划分。
大型矿井通常配备更先进的采煤设备、提升设备以及更高的生产能力，而中型和小型矿井则可能采用较为简单的设备和工艺。
3. 开采深度：矿井的开采深度也是一个重要的划分标准。
根据井口到煤层的垂直距离，可以将矿井划分为浅部矿井、中深部矿井和深部矿井。
开采深度的增加通常伴随着更大的技术难度和安全风险。
4. 矿井类型：不同类型的矿井（如煤矿、金属矿矿井、盐矿等）可能有不同的规模划分标准。
每种类型的矿井可能具有特定的管理和安全要求，因此规模划分也可能根据矿井类型进行调整。
5. 环保和安全标准：矿井规模的划分也可能与环保和安全标准相关。
大型矿井通常需要更严格的环保措施和更完善的安全管理系统，以确保生产活动对环境和人员的影响得到最小化。
6. 地质条件：地质条件是影响矿井规模的另一个因素。
地质条件的复杂性可能需要更大规模的矿井来有效开采资源。
7. 资源储量：矿井规模还可以与资源储量相关。
大型矿井可能更适合开采庞大的矿藏储量，而小型矿井则可能更适合开采较小规模的矿藏。
总体而言，大中型矿井的划分标准是多方面考虑的结果，它涵盖了经济、技术、管理、环保和安全等多个方面的因素。
这些标准有助于制定适应性强、科学合理的管理和监测体系，提高矿井开采的效率和可持续性。
金属矿山深部采矿TBM法开拓巷道
3.强烈岩爆是指岩爆时伴有巨响，具有锐利边棱的大小岩石碎片迅猛飞出，表现为岩爆坑连续分布，坑深一般都在 2m以上，爆落岩石尺寸大，数量多，且造成围岩大面积开裂失稳，严重威胁施工人员及设备安全，σθ/σc≈0.7～0.9， 对正常施工及硐室影响大 。
而金属矿山TBM法开拓巷道在国外据不完全统计，已有100台 TBM设备在60余座矿山开挖超过220 km的矿山井巷工程，而国内还 未见报到。
2019年10月文登抽水蓄能项目上层、中层、下层排水廊道施工采 用TBM方案，TBM总长度38m,平均日掘进27.548m，且顺利通过 30m转弯半径“S”弯：
（2）对TBM 电气、液压、机械、轨道系统和灌浆系 统（主要指化学灌浆系统）等进行系统维护保养或完善， 使TBM以最佳状态通过不良地质洞段；
（3）TBM正常工作时，对岩渣的岩性、块度、成份和 变化趋势作出判断。及运行过程中，TBM精确地纪录下 了包括液压推进油缸的实时压强（MPa），主电机的功 率参数（kw 或A），以及机头前进速度（mm/min）等 。根据掘进时的参数对前方的岩石情况做出的判断；
开挖直径3.53m，掘进总长度2.4km（上层排水廊道926m，中层 排水廊道639m，下层排水廊道839m），水平转弯半径R30m。
围岩石英二长岩、二长花岗岩，抗压强度140-200MPa，最高 220MPa，石英含量50%- 60% ；围岩完整性好，II、III类围岩占比 超过90%，RQD值70-80% 。
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深部开采深度分类、开拓与采准
一、开采深度分类
根据开采工作转向深部面临的问题，开采深度可分为以下几类：
（一）开采深度小于300m，称浅部开采。
在此深度内开采金属矿床，一般地压显现不严重。
即使发生地压活动亦属静压问题，易于处理。
（二）开采深度介于300～600m，称为中等深度开采。
在此深度内采矿时根据矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质，在掘进采准巷道或开拓巷道的过程中，可能发生轻度岩爆，如岩石弹射等。
苏联金属矿山从70年代开始有59座矿山出现深部地压活动，至1984年9月止，于北乌拉尔矾土矿、塔什塔戈尔矿和克里沃罗格矿区，分别记录到125、55和14次岩爆。
其塔什塔戈尔矿第一次岩爆发生在开采深度为300m 的地方。
南非威特沃特斯兰德金矿发生岩爆的深度为600m。
我国盘古山钨矿，杨家杖子钼矿，也不同程度地出现了岩石弹射。
张家洼小官庄铁矿在开凿地下破碎机硐室（距地表500m以下）时，也发生过岩石从硐室顶板弹射下来的现象。
（三）开采深度在600～2000m，为深部开采。
在此深度开采时，具有二类变形特征的岩石会发生频繁的岩爆。
而且某些采矿方法在深度超过700m时，将会遇到难以克服的困难，因而难于或甚至无法在采场中进行正常回采工作。
如吉林石
咀子铜矿应用留矿法，当开采深度大于300m时，矿房间矿柱不等矿房回采完毕，即遭强烈地压作用压碎，行为安全受到威胁，上下盘围岩收敛使采场中矿石难于放出。
（四）回采深度大于2000m为超深开采，目前处于超深开采的矿山不多。
二、开拓与采准
（一）深部矿床开拓
深部矿床开拓大多数是属于在生产矿山原有的开拓工程的基础上进和的延深工作，但也有的是属于深埋矿体的首次开拓工程。
不论何种情况必须进行设计前的可行性研究，以便根据矿床的赋存条件，采矿技术水平及经济条件，合理确定深部矿床开拓深度。
根据开拓深度确定深部矿床工拓方案，选择开拓方案的原是和方法以及深部矿床的开拓任务与浅部矿床开拓基本相同。
在具体设计中，必须根据深部开采的特点，确定采用单一开拓抑或联合开拓；考虑井筒的类型、位置、数目的提升段数。
采用25～50t箕斗多绳提升机一段提升深度可达2000m。
南非“布雷尔”多绳缠绕式提升最大提升深度为2442m。
所以对埋深延展深度小于2000m的矿床，根据矿床倾角要采取单一开拓方式，井筒由地表一次或分次掘至设计深度；或采取联合开拓（竖井—竖井；竖井—斜井）。
在一般条件下，为保证通风及运输材料需要，深部开拓的辅
助井筒数目村多于浅部及中等深度开采时辅助井筒数目。
随开采深度增大，原岩应力增大，巷道开凿后失稳的可能性增大，尤其采准巷道在采动影响下更易失稳。
如据江西大吉山钨矿（开采深度450m）测量原岩应力得知，于矿体下盘分布着一个应力升高区（图1）。
在苏联克里沃罗格矿区开采深度大于400m时，亦得出同样结论。
因此，在考虑开拓、采准巷道布置时，必须顾及此点。
尤其在采用崩落法开采厚矿体时，在矿体下盘分布的应力升高区范围较大，导致位于矿体下盘的阶段巷道受地压作用而破坏，巷道维护费用增加。
为保证深部开采时，阶段采准巷道免遭采动影响而破坏，阶段采准巷道的位置应避开下盘的应力升高区。
一般设于距矿体30～60m处。
图1 大吉山钨矿下盘应力分布图
（二）采准巷道布置
采准巷道的布置应保证采场有贯通风流及必要的风量。
深部开采时，在设计之前必须了解开采阶段的原岩应力场的特点，即应力的大小及作用方向。
根据原岩应力的大小，垂直应力与水平应力分量比，最大主应力作用方向等，合理选择巷道断面形状及其布置方位。
设计巷道断面时，尽量使巷
道断面水平轴尺寸与垂轴尺寸之比等于原岩应力水平分量与垂直分量之比。
并且将其长轴布置于最大来压方向，以使巷道周围岩体中形成一均匀的环向压应力圈，使巷道的稳定性从二次应力场的特征上得到保证。
为些，在深部地压大的地段，主要巷道均应拥有曲线形断面（圆形、椭圆形）。
（三）巷道技护
开采深度超过600m时，不是任何矿山都发生具有动压特征的地压活动，因此可根据岩性及岩体结构特点，地压大小，选择支护方法。
目前广泛应用于深部开采矿山的支护类型有：加固岩石（自强）的喷锚，喷锚网支护；辅强类型的可缩性钢支架，刚性的混疑土支护等。
根据对南非深矿井巷道周围岩石破坏观察和巷道支护经验，可根据原岩应力垂直应力分量（σzz）与岩石单向抗压强度（σc）之比确定是否需要技护类型。
σzz/σc＝0.1 巷道稳定，不需支护；
σzz/σc＝0.2 巷道帮发生轻微片帮，可用锚喷支护；
σzz/σc＝0.3 巷道帮发生严重片邦，需支护，可用锚喷支护；σzz/σc＝0.4 需加强支护，可用金属拱形支架支护；
σzz/σc＝0.5 有发生岩爆可能，可采用锚喷网支护。
南非开采深度大的金矿多采用混凝土支护做为二次支护的永久支护，一般用500号混凝土，墙厚1m。
采用锚喷或锚
喷网时，锚杆长度为巷道宽度0.5倍，金属网规格为6×6～10×10cm，钢丝直径为4.6mm。