煤矿上行开采方法

2、需要采用上行式采煤的条件
其先决条件：安全上和技术上是优越的 •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。 •上部煤层含水丰富，先采下部煤层有利于疏水。 •上部煤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。 •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。 •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。 •复采采空区上部遗留的煤炭资源。
河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤 回柱放顶时对采空区进行注水 上庄煤矿分212分层沿煤层底板开采厚度 变化较大的煤层， 产量成倍增加 万吨掘进率降低了50m 采区采出率由52%增加到85% 坑木消耗降低了31.8% 采煤工效由2.2t/工提高到5.5t/工
开滦荆各庄煤矿恒底式上行采煤
9#煤厚69m，倾角020° 伪顶厚0.20.6m， 直接顶：高岭土胶结的中粒、细粒粉砂岩， 垮落后容易再生 基本顶之上有一层承压含水层 下行垮落法采煤时，因工作面压力大、顶板 移近量大和淋水均大，采场和巷道支架折损 严重，采煤作业极为困难。
缺点
•对煤体的粘结性要求高 •不利于防止煤层自燃 •煤矸容易混杂 •对注水质量要求高
•煤尘易飞扬
三、恒底式采煤法的适用条件
•煤层遇水容易胶结 •分层下行垮落采煤很困难
第二节 煤层间垮落上行顺序采煤
一、近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层间垮 落上行顺序采煤的条件 煤层间一般采用下行式开采顺序 特定条件下，下行开采可能限制矿井生产能 力的增长和建井速度，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 面并不是最优的
第六章
上行式开采顺序
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
上行式开采分类
•厚煤层分层充填上行开采 •厚煤层分层恒底式上行开采 •煤层群垮落上行开采
第一节 厚煤层分层恒底式 上行顺序采煤法
将厚煤层划分为相当于中厚煤层的若干分层， 各分层工作面依次沿煤层底板布置。
枣庄山家林煤矿恒底式上行采煤
2#煤层厚5.5m，倾角为1115°，节理发育 顶板：中细粒长石、石英砂岩，硅质和钙质胶 结，平均厚4.2m，属厚层坚硬砂岩 顶分层经常出现大面积悬顶，垮落块度大，即 使铺设竹笆假顶，灌注泥浆，也难以胶结形成 再生顶板。 中分层采时，大块矸石错动，经常发生冒顶， 严重威胁工作面正常生产。
H
M K 1
h
三 采 动 影 响 的 空 间 关 系
l
ψ
2
s
γ
0
l
β
0
x
ψ1
α
lβ 0
lψ 1
L (a)
l
ψ
2
lγ
0
l x H cot 0 cot 1
l s H cot 0 cot 2
四、急倾斜煤层上行顺序开采 sin 180 ( ) sin( )
2
mn
H n
m n+1
,
K2
H2 M
3
,
K n 1
H n 1 M
n
,
Kn
Hn M
n 1
2、“三带”判别法
三带判别法的基本观点 •当上位煤层位于下位煤层开采引起的垮落带 之内时，上位煤层的结构遭到严重破坏，下位 煤层先采后上位煤层无法开采；
三带判别法的基本观点
•当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂 带之内时，上位煤层的结构只发生中等程 度破坏，下位煤层开采后，采取一定技术 和安全措施，上位煤层可以开采；
采空区上部遗留煤炭资源的原因
•地质勘探不详，在已采煤层上部又发现了可 采煤层 •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 •因生产任务及经济效益，必须先开采下部主 采煤层 •因下行开采顺序与采区布署和生产能力之间 矛盾，丢弃了上部非主要煤层的部分储量 •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
煤层间垮落上行顺序采煤的条件
1、可以采用上行式采煤的条件 先决条件：先采下部的煤层不破坏上部煤层 的完整性，且能带来较大经济效益。 •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； •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； •下部煤层为国家急需的煤种
荆各庄煤矿回采巷道布置
回采巷道外错半巷
6 5 4 1 2 3 (a) 16m 16m 8m 8m
开切眼均布置在实体 煤中
分层工作面停采线内 错
11 12
7
8
9
10
共采综采工作面26个， 普采工作面8个，炮采 工作面19个
(b) (c)
获得了良好的经济技术效 果，提高了采出率、单产 和工效，降低了厚煤层灰 分和坑木效耗。
sin( ) ? H sin( ) h ? H ?
m1 h
m β ?α 2
sin ? h
先采 m2后采m1
H sin( ) h sin
sin
恒底式上行顺序采煤
第一分层工作面采后，上覆煤层垮落下沉，经 注水压实，重新胶结后成为具有一定稳定性和 强度的再生煤体。 仍沿煤层底板在再生煤体中重新布置第二和第 三分层的工作面
1 2
(b)
1
2
(c)
一、恒底式采煤法的应用
1、河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤 煤层厚531m，赋存不稳定，煤质松软，呈 粉末状，遇水后粘结，顶板起伏不平，软 弱破碎，采用下行垮落法开采时，煤壁片 帮严重，冒顶事故多，顶板管理困难。
河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤
4 4 3 2 3 4 1 2 1
(a) (b) 同向推进的两工作面错距不小于100 m
第一分层炮采，其余各分层均采用手镐落煤，人工装煤 工作面长7080 m，分层采高2 m
HZWA-2000型金属支柱及HDJA-1000型铰接顶梁支护，荆笆 背顶，支架采用齐梁直线柱倒悬臂布置，柱距0.5 m，排距1 m。
三带判别法的基本观点
•当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂 带之上时，上位煤层只产生整体移动，结 构不受破坏，下位煤层开采后，上位煤层 可以正常开采。
“三带”判别法
计算垮落带和断裂带高度，与层间距比较
围岩平衡法
能够形成不发生台阶错动的平衡岩层结构的岩 层称为平衡岩层。 从下煤层顶板至平衡岩层顶板的高度叫围岩平 衡高度. 上行开采的基本准则：当采场上覆岩层中有坚 硬岩层时，上煤层应位于距下煤层最近的平衡 岩层之上； 当采场上覆岩层均为软岩 层时，上煤层应位于断裂 带内
m1
1
m m
2
H2
3
H n-1
mn
Hn
m n+1
多层煤间综合比值Kz判别
m1
Kz
1 1 K1 1 K2 1 K n 1 1 Kn
m m
2
H 1 H2
3
H n-1
当综合比值Kz6.3时，m1煤层 之下的n层煤层先采后，在m1 煤层中可以进行正常采掘活动
K1 H1 M
山家林矿回采巷道布置
沿顶板开采上分层 沿底板开采底分层 再沿底板回采中分层 顶分层和底分层工作面 采用普通机械化采煤工 艺。顶分层采高2 m，底 分层采高1.6 m。
2
1 4 3
5 6
5 6
沿煤层底板采中分层时，顶板压力变小，煤 壁无片帮现象。
二、恒底式采煤法的评价
优点 •巷道系统简单 •工艺简单 •岩层活动对工作面 影响小 •有利于消除水患及 冒顶的威胁 •技术经济效益显著
二、近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层 间垮落上行顺序开采的判别方法
1、比值判别法 1）两层煤间的判别
K H M
2
m1
H
K7.5时，先采下位m2煤层 后，在上位m1煤层中可以进 行正常采掘活动
m
2
比值判别法
2）多层煤间的判别 有n+1层煤层，m1煤 层之下有n层煤，当 先采下部n层煤后， m1煤层还能否开采？