煤矿开采学课件第四篇矿井其它开采方法第二十一至二十六章其他采煤法

主讲：林世豪
二、巷道支护
巷道支护结构应满足的要求：
1、支护强度大，能抵抗高地压； 2、可缩性能好，可缩量大，能适应围岩的大变形； 3、封闭性能好，能够有效地防止底鼓。
三、巷道维护
（一）卸压法
1、超前导硐 2、爆破卸压（通常用底板卸压） 3、钻孔卸压（在围岩中打钻孔，通过钻孔变形实现卸压） 4、宽巷卸压 巷道掘进宽度大于使用宽度，仅支护使用宽度，宽掘部分可自由变形。
一、开拓方式百度文库
（一）立井开拓（使用最多）
原因：立井与斜井相比有以下特点： 1、井筒短 2、井筒开凿工程量小，建井工期短 3、提升距离短，一次提升距离短，辅助提升能力大 4、管缆敷设距离短，有利于排水、供电、供水、供压气及通讯等 5、用做通风井时，通风距离短，风压损失小。 （二）主斜井、副立井综合开拓 优点： 1、主斜井采用胶带输送机运输，运输能力大。。。 2、用立井做副井充分利用立井的长处。
主讲：林世豪
四、水体压煤开采
(一)影响水体下采煤的地质及水文地质因素 1.煤层上方水体类型 2.岩性及地层结构 3.断裂构造 4.煤(岩)层赋存状态 (二)水体压煤开采的一般途径 1、顶水采煤——对水体不做任何处理，只在水体与煤层 之间保留一定厚度（或垂稿）的安全煤岩柱情况下进行 采煤。 2、疏干采煤：先疏后采，或边采边疏 3、顶疏结合开采 4、帷幕注浆堵水 主讲：林世豪 (三)水体下采煤的开采技术措施
主讲：林世豪
(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。 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。 3、消除或减少开采影响的不利叠加的措施 （1）分层间隔开采 （2）合理布置各煤层（分层）的开采边界 （3）尽量使用较长的采煤工作面，实行全柱开采 （4）尽量不残留尺寸不适当的煤柱 （5）协调开采 4、消除或减少开采边界的影响
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二、充填材料的选择
（一）对充填材料的要求 总体要求：数量足，取材容易，质量好，安全可靠，价格 低，易加工。 具体要求： 1、充填材料的质量应适合于管路水力输送 2、为避免堵管，最大粒径应小于管径的五分之二 3、充填材料中应有适当的含泥量和合理的粒径配比，以使 充填体致密、沉缩率小 4、具有较好的透水性，以使充填体易脱水 5、充填材料中不应含有可燃物成分 6、充填材料应便于运输和贮存，冬季不易冻结。
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四、水砂充填采煤法
倾斜分层走向长壁上行充填采煤法及倾斜分层 V形倾斜长壁上行充 填采煤法。 （一）倾斜分层走向长壁上行充填采煤法 1、准备方式及采煤系统
与垮落法采煤采准巷道相比有以下特点： 1)分层巷道布置及煤柱形式 同样有水平式、倾斜式和垂直式三种。 2）区段集中巷的布置 均采用分层同采，所以要设集中平巷，由于充填法采用上行开采顺序，多将集中平巷 布置在顶分层或顶板岩层中。 3）充填管路布置 材料道兼做管子道、材料道与管子道分开。 4）流水巷道布置 煤水在分层运输平巷内分家、煤水同向。
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（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
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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。 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。
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（二）充填材料的需要量
1、充填材料的总需要量 应根据井田内采用充填采煤法的煤炭可采储量 和每采一吨煤所需充填材料的数量来确定。 2、充填材料的年消耗量 由井田内用水力充填采煤法的年产量来确定。
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三、水力充填系统及设施
几个概念：静压充填、加压充填、临界流速、压头、充填倍线、 水砂比、充填能力、砂门子。 （一）贮砂及水砂混合系统 由砂仓和注砂室组成 1、砂仓 分为地面和地下两种，我国多用地下砂仓。 地下砂仓按断面形状分为：圆形、矩形及盆型。 砂仓容积以能贮存一昼夜以上的耗砂量为宜，一般为日耗砂量的 1.5-2.0倍。 2、地下注砂室 3、断面注砂室
（二）围岩加固法
目的：提高围岩自支撑能力 方法：机械加固（锚杆）、化学加固（化学材料）
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第四节
深矿井开采的地热和瓦斯控制
（一）地热控制 在矿井或采区安装空调机，进行制冷降温。 （二）瓦斯控制 一是控制瓦斯涌出量；二是防止煤与瓦斯突出。 深矿井开采中瓦斯控制的特点： 1、瓦斯赋存条件及作用机理复杂，防止瓦斯突出难 度大； 2、瓦斯突出的时间和地点不确定，防止瓦斯突出工 作量大； 3、瓦斯抽放是降低矿井瓦斯涌出量的有效手段。
五、石灰岩水压含水层上带压开采 (一)石灰岩水压含水层上带压采煤防治水途径及 技术应用特点 1、石灰岩承压含水层上带压采煤防治途径 （1）疏水开采 （2）堵水开采 （3）带（水）压开采 （4）综合治理 2、石灰岩承压含水层上采煤技术应用的特点
主讲：林世豪
(二) 石灰岩水压含水层上带压开采的 技术条件及影响因素
主讲：林世豪
第二十三章 “三下一上”采煤
“ 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。
主讲：林世豪
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。
主讲：林世豪
（三）平硐开拓和斜井开拓 应用较少 二、井筒位置和数目 选择井筒位置时，应尽量减少压煤量。 深矿井开采中井筒数目较少：一般一个主井，一个 副井，分别兼做进、回风井。 三、大巷布置 多采用集中布置，位置选择在坚硬而稳定的岩层中。 上山布置可视煤层层间距不同采用集中上山或分层 （组）上山布置。 四、深矿井延深 分为直接开凿至深部、经过若干次延深而形成深矿井。
第四篇 其他开采方法
第二十二章 第二十三章 第二十四章 第二十五章 第二十六章 水力充填采煤 “三下一上”采煤 深矿井采煤 水力采煤 煤炭地下气化
第二十二章 水砂充填采煤法
一、概述 实质：充填法是一种采空区处理 的方法，它是利用砂子、碎石或 炉渣等材料充填采空区，借以支 撑围岩，防止或减少围岩垮落和 变形。 充填方法：自溜充填、机械充填、 风力充填、水力充填。
主讲：林世豪
管路布置以顺利输砂、充填能力大和经济上有利为原则。 具体应注意以下几个问题： 1）尽量利用已开巷道，非不得已不另开管子道； 2）由喇叭口到采区至少有一条管路，必要时再增设备用管路，管路 应选择最短线路，以降低充填倍线； 3）避免上坡管路，并使所有管路均在水坡线以下； 4）减少转弯次数，避免拐急弯。 （三）供水与污水处理系统 1、供水 一般以井下涌水为水源。 2、污水处理 沉淀池：工作面临时沉淀池、采区沉淀池和中央沉淀池 沉淀池清理方式：人工扫泥、机械扫泥和压气水力排泥

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（二）砂浆输送的基本参数
1、倍线与压头 水力坡度：砂浆通过单位长度的总能耗即单位长度管路 的阻力损失。 充填倍线：单位压头所需负担的输砂距离。我国常将其 控制在2-6之间。 2、水砂比、充填能力 水砂比：在一定体积砂浆中，水的体积与充填材料的体 积之比。 充填能力：水砂充填每小时输送充填材料的松散体积。 3、输砂参数的确定方法 4、充填管路及布置
主讲：林世豪
（二）地温高 温度梯度：每百米上升的度数。 （三）矿井瓦斯大 1、矿井瓦斯绝对涌出量大 原因：煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大；煤炭开采强度随 采深增加而增大。 2、瓦斯（煤与瓦斯）突出频度大，提出物量大 但当开采达到一定深度时，瓦斯突出的频度又会减小。 二、深矿井开采的发展
主讲：林世豪
第二节 深矿井井田开拓
主讲：林世豪
四、适用条件
与倾斜分层下行垮落采煤法比较，具有以下特点： 1）开采引起的岩层移动及地表下沉量小； 2）回采工作面顶板压力小； 3）如充填致密，采空区一般不易引起自然发火； 4）采煤工作面空气湿润，煤尘少，可减少煤尘危害。 倾斜分层走向长壁上行充填采煤法适用条件： ①、倾角5°～35°特厚煤层； ②、对地表变形要求严格的建（构）筑物、铁路下和 水体下开采区域； ③、顶板极破碎，有煤与瓦斯突出及冲击地压的特厚 煤层以及极易自燃的煤层。
主讲：林世豪
第三节 深矿井开采的矿压控制
一、巷道布置
1、开拓和准备巷道应布置在岩石力学性能好的岩（煤）层中。 2、巷道应布置在受采动影响小的位置。 具体做法：1）在采空区下方掘巷；2）在采空区冒落矸石中成 巷； 3）加大大巷或上山距煤层底板的垂直距离；4）跨巷道 （大巷或上山）采煤；5）沿空掘巷；6）沿空留巷。 3、缩短巷道服务年限。 主要指缩短准备巷道和回采巷道的服务年限。 缩短区段平巷服务年限的措施： 1）采用区段集中平巷，分层或分煤层平巷采用超前平巷； 2）采用前进式开采； 3）减小工作面推进长度。
1、含水层的富水特征 2、断裂构造的导水性 3、底板岩柱的阻水能力 4、采动影响程度
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(三) 石灰岩水压含水层上带压开采的 适用条件及技术措施
1、含水层上带压开采的适用条件 2、综合治理、带压开采的主要技术 措施
主讲：林世豪
第二十四章 深矿井开采
第一节 概述
一、深矿井开采的主要特征
指埋藏在距地表一定深度（一般大于800米）的煤炭。 （一）地压大 主要表现为： 1、原岩应力大 包括：自重应力、构造应力、岩体中水和瓦斯对岩体的应力等。 2、岩体塑性大 静水压力状态 3、矿山压力显现剧烈 围岩移动量大，移动速度快；冲击地压发生频度高，冲击能量大。
主讲：林世豪
2、采煤工艺 大部分采用炮采，由于采用充填法管理顶板，采场矿压 活动不明显，所以工作面控顶面积可适当加大，支护 密度可以减小，能够采用点柱等简单支护方式，但增 加了充填工艺和污水处理等措施。 1）充填准备及充填工艺 2）充填作业方式 轮换式和平行式
（二）倾斜分层V形倾斜长壁上行充填采煤法。
主讲：林世豪
三、铁路压煤开采
（一）铁路压煤开采的特点和要求 （二）开采技术措施 1、在采区布置上，应尽量使采动线路处于盆地主断面附近，避免线路处于移 动盆地的边缘。 2、严禁使用非正规的采煤方法。 3、选择合适的采煤方法和顶板管理方法。 4、在缓斜和倾斜厚煤层浅部开采时，应尽量采用倾斜分层采煤法，适当减小 分层开采的厚度，禁用一辞采全稿采煤法。 5、开采急斜煤层时，应尽量采用沿走向推进的小姐端伪倾斜掩护支架采煤法， 水平分层采煤法。 6、煤层顶板坚硬，不易冒落时，应进行人工放顶，以防止空顶面积达到极限 时突然冒落而引起地表突然下沉。 7、铁路位于煤层露头附近，或在其下方浅部有煤层或石灰岩时，需调查铁路 下方是否有老空区、废巷道发、岩溶等，如果在这些空硐充水，则采前应 将水排干，并用注浆法填是空硐。 8、浅部非正规采过的老空区，在开采过程中要划定范围，派专人巡视，监督 地表移动情况，做好相应的应急准备。
主讲：林世豪
第二十五章 水力采煤法
利用水力来完成矿井生产中采煤、运输、提升等生产环节的全部 或部分工作的开采技术，简称水采。
第一节
水力采煤的生产系统
一、水采矿井的基本类型 （一）全部水力化矿井 1、全部水力采、运、提的水力化矿井 2、分级运提的全部水力化矿井 煤的运输与提升采用水旱分级运提方式。 （二）水旱结合的部分水力化矿井 仅部分产量是利用水力完成的 1、水旱两套生产系统的矿井 2、用水力完成部分生产环节的矿井