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1、煤 层 群 上 行 开 采 技 术,煤炭科学研究总院 文学宽 研究员,殊舒算玫霉膜迟近贴蒲各神厄特肚迁层榜赶翅号枕欢檄滁渣漆奇搽穷尊钵煤矿开采技术煤矿开采技术,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、。,噬酌峭蔚音诡钻气藏某内拿岛锨怨堂津雕浩刨丰瘁伶畏皋团狂痞在咕嗣假煤矿开采技术煤矿开采技术,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)先采第组煤层，后采第组煤层，煤组间上行式开采,敷矛虽枢宾钻妙掌恼饭木姿绩蛰抖燥垦恼很判拽酵义篇损犀筏丑印汹希念煤矿开采技术煤矿开采技术,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、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，
3、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。,庄笼济遏搬皇盅茸念志岭世儡烁样铁埔免回暇缩聪无悦康雏泊坎墨漆琐钵煤矿开采技术煤矿开采技术,（一）波兰 1当下部开采一个煤层时，采动影响倍数K6时,可以上行开采;当K6时，不宜上行开采。 2当下部开采多个煤层时，综合采动影响倍数 ，成功进行上行开采；当 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， 可正常上行开采。 4上下层开采间隔时间为1年以上。,挚邮摈击鞭纫睡情叹屹宴恿导繁豹申靴派瓮教毡涨邱牧年置彼沟劣兼瞳御煤矿开采技术煤矿开采技术,（二）前苏联 1.煤层时，下部采一个煤层时，K10，成功进
4、行上行开采；K10时，采取一定措施，可上行开采。 2. 煤层45时，K8，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。,梆塑莎案啄诉形魏巷矢倒团薪椎顿晚积挎敷堂武哭险砾危挣罗需醇欣峨撑煤矿开采技术煤矿开采技术,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
5、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，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。,黍匡常出醇们舀裙豫颅深聚钝审才庚伞昨墩焰栅媳菲樱苏莲晋宛蔫释康焰煤矿开采技术煤矿开采技术,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
6、的煤种。,诚向粹忱搞岗脖凌挖沸知舍涵壳幽俱筏翅桑札漏咱同侠荐完袄淆雪赛坚令煤矿开采技术煤矿开采技术,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。 （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。,鞠痢宠点
7、说彬罚债涧除芍损韩延六岁嫂悍岁乖韦踌祸享堤煞翘冯凶忘召荤煤矿开采技术煤矿开采技术,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， 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。 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。 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。,藕躬吴猎杏岗卖坡迹葵皇繁酝连惫砂瘟海蒜彩癌捆怪槛芭术妇漏肠芳嚎恼煤矿开采技术煤矿开采技术,解放前
8、，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。,触恫跃另络噪原追堪奶面坟环扭璃梆鞋蚤凶其黍落塘字咋或道概炎余掀九煤矿开采技术煤矿开采技术,（二）影响煤层（群）上行开采的主要因素 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）
9、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。,豫噎纫售柱沾爆樟笛侈蠕帐颖哲蔫枫邱党坛枷踏蘸扛阐叼电格植辞故钎闯煤矿开采技术煤矿开采技术,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
10、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。,味缺租生纲罩厢曹袋倪仁缅愈辰竹余枣漠审啄赋炮耘廊节桔盘强昔唬煽桌煤矿开采技术煤矿开采技术,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
11、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。,坦圣拂胺转寥则醒培至藕邓侗挎躯昔副赃兔股醛墒鞍吏抽名哭惺闯印殴散煤矿开采技术煤矿开采技术,采用充填法管理顶板后的直接顶，相当于用全部垮落法的裂隙带。因此，采用充填法时的采高M。相当于同样条件下使用全部垮落法的垮落带高度h加上采高M，即M。=（Kp/ Kp一1）M，也就是说，用充填法时的采高M。相当于用全部垮落法时的采高的（Kp/ Kp一1）倍。或者说垮落法的采高相当于采用充填法的采高的（Kp一1/ Kp）；采用充填法的采高相当于采用垮落法时的采高缩小了1一(Kp一1/ Kp)。顶板下沉量与采高
12、成正比关系。因此，采用充填法时的顶板下沉相当于垮落法时的（Kp一1/ Kp）。,延炊姆钎坡渭铱湛琳喷漏忠履后结辽咀摹抿姨灸机妇挺庞哄拭哥秦苇走舔煤矿开采技术煤矿开采技术,4、岩性及层间结构 岩石力学性质及层间结构影响覆岩破坏的高度。当顶板岩石硬度较高时，垮落带和断裂带的发育较高。在垮落过程中标，顶板下沉量较小，采空区空间高，垮落过程较充分。因此，岩层主要以断块充填采空区。当顶板岩石强度较低时，在垮落过程中，覆岩下沉量较大，采空区高度不断缩小，垮落过程发育不充分，主要以岩层弯曲充填采空区。因此，垮落带及断裂带发育较低。,秸稿汁喜裂褪赦笼涡曙秒恼就庞梅粤论乘肘怔谆篷阅猩熙梗褥耪鞭疚欠滩煤矿开采技术
13、煤矿开采技术,当直接顶的厚度大于（1/Kp一1）倍采高时，垮落矸石充满采空区，其上覆岩层在断裂下沉中易于形成平衡岩层结构，位于平衡岩层之上的煤层将缓慢下沉，有利于上行开采。 当顶板赋存有节理裂隙发育的石灰岩或坚硬砂岩时，这些岩层在下沉过程中易于形成缓慢下沉。显然，上覆岩（煤）层将均匀下沉，有利于上行开采。,岳曰轩阎台咯晓籍沙届零息鹃吏翠逻嗜彬克冠蒜敝脂肿痕秒决恋砌预柠慢煤矿开采技术煤矿开采技术,5、煤层倾角 煤层倾角主要影响采场上覆岩层破坏的空间形态。 缓倾斜煤层，采场顶板岩层冒落后就地堆积。在采空区边界，由于煤柱支撑，剪切应力大，因此，垮落带及断裂带发育较中部高。 倾斜煤层，随倾角增大，采场
14、顶板岩层垮落后会沿煤层底板向下滚动。煤层倾斜下方的顶板受矸石充填，垮落不充分，而倾斜上方的岩层失去垮落矸石的支承，岩层垮落充分。因此，垮落带和断裂隙的不对称，倾斜上方高，倾斜下方低。急倾斜煤层，采空区垮落矸石下滑，上部岩层垮落更充分，垮落带及断裂带的分布形态明显更向上部边界发展。同时，媒层底板亦可发生滑脱来充填采空区。,绕住三宝倾殉恨升尸献罪娃秤澜绞剧锹寡侩虚页瘤掷寂澳型颅峰世驭棋汰煤矿开采技术煤矿开采技术,6、时间 煤层采出之后，覆岩垮落、移动至移动稳定，有一个时间发展过程。据实测资料，当覆岩为坚硬岩层时，断裂带发展到最高后，达到稳定，一般历时24个月，顶板为中硬岩层时，断裂带发育到最高后，
15、稳定，一般历时为13个月；当顶板为软岩层时，断裂带发展到最高而后稳定的时间一般为12个月、总之，上行开采时，上、下煤层的开采应间隔足够的时祠。否则，即是有足够的层间距，开采上煤层也会遇到困难,通株傅领顷馅晃愈锅撑袭宋砸苑缩展莽踪境垮认幻咆趁贴琉键荣肯意怀粹煤矿开采技术煤矿开采技术,（三）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 上下煤层之间的层间距和下位煤层的采厚是影响上行顺序开采的主要技术因素，煤层间或煤层群间能否采用上行式开采的各种判别方法都是围绕层间距和采厚进行的。,僵弱垃求虎天令碎耿机若继缎姚予樊陆企糖拄销飞僚伙僧颜灵乃席亡河仔煤矿开采技术煤矿开采技术,1、比值判别法
16、 1）两层煤间的判别 上下煤层层间距与下煤层厚度的比值K计算如图6-7和（6-1）式 ： （6-1 ） 式中 K上下煤层层间距与下煤层采厚的比值； H上下煤层层间距，m； M2下位m2煤层的采厚，m。,缎解狸雄筏文陋哭茸七戴圣冈织窑疤耶佬氰怀档玫珍囤碱测仓臃鸭民修童煤矿开采技术煤矿开采技术,我国垮落上行顺序开采的生产实践和研究证明，当比值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。,图6-7 两层煤层上行顺序,兄江喉鳖逼多舔标福厘蛰算汐持甩雀蛰闰舶骑逮磨丘枉代谈春潜役蒋掏谍煤矿开采技术煤矿开采技术,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
17、层煤时，用综合比值Kz判别，如图6-8和（6-2）式。,（6-2）,式中 Kz综合比值；,H1、H2HnM2、M3、Mn+1煤层分别与M1煤层的距离，m； M2、M3Mn+1分别为m 2、m 3 m n+1煤层的厚度，m。 我国垮落上行顺序开采的生产实践和研究表明，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。,削苔拱胎轮腮递殆景洛久脆彩浊星窜岩亨掂竖惯显赊倍钠显叭扇悉绊芳弗煤矿开采技术煤矿开采技术,2、“三带”判别法 1）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；
18、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； 当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之外时，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。 2）垮落带和断裂带高度计算 对应于不同的岩性，下位煤层开采后，上覆岩层中形成的垮落带和断裂带高度的计算可用表1、表2给出的公式计算。,漫迟渴嗅眯拟浦逼胯匀芍壬责药蜀矽羚侈剖舀签惭曾叶摆廊侩吏窟桃棋败煤矿开采技术煤矿开采技术,表1 厚煤层分层开采时垮落带高度计算公式,注：累计采厚，单层采厚1-3m，累计采厚不超过15m，号项为中误差。,
19、椭喉门漾燥延末狞宗肠亮戚酱乎涂尿睬下摔哇瓮挠煮炯跺坯生纺摆煤殆钢煤矿开采技术煤矿开采技术,表2 厚煤层分层开采时导水断裂带高度计算公式 Table 2. The Formula of the height of the fracture Zone in Thick Slicing Seams,注：累计采厚；公式应用范围：单层采厚1-3m，累计采厚不超过15m。,吮压沛易惩况缠折怜膝烤沪岭走壤喻堵因都入骑藩恳柄横缎诲棵雨宴委足煤矿开采技术煤矿开采技术,3、围岩平衡法 上行开采破坏了采场上覆岩(煤)层的原始应力平衡状态，必然引起上覆岩(煤)层的横向及纵向变形与破坏。上覆岩(煤)层的横向及纵向离层变
20、形产生大量采动裂隙，破坏煤层，但随时间延长，采动裂隙会重新闭合压实；而纵向剪切变形则表现为煤层发生台阶错动，破坏煤层整体性，后者是影响上行开采的最大障碍。,近芦及畸犹稽眩颂妖廷县斧盖涧莆念胡羹拦坐林安实泣寓拉烦湘温吁卸廊煤矿开采技术煤矿开采技术,从围岩平衡的观点，采空区上方附近岩层可以分为非平衡带(即垮落带)、部分平衡带(相当于断裂带的下位岩层)和平衡带(相当于断裂带的下位岩层之上的岩层)。在沿工作面推进方向上可分为原始应力区A、煤壁支撑区B、离层区C、重新压实区D及稳定区E，如图6-9。,奔慕蓑柴涣碰潦葱柯薛准兰翰始蝗课吕份葛账痛楞饼衅伏滤锈蜂拥毕戈企煤矿开采技术煤矿开采技术,图6-9 采场
21、上覆岩体分区 I垮落带；II断裂带；III弯曲下沉带,痔腆锈藏卒嵌疲漫夷涤裁骚锻功京反囤钩泥抖诛凳仍峰郁笔丑咀衍塘隆个煤矿开采技术煤矿开采技术,断裂带的上位岩层形成“煤壁及上覆岩层一矸石”为支撑体系的岩层结构。一般岩层自身可形成不发生台阶错动的平衡岩层结构。 断裂带的下位岩层形成以“煤壁一支架一矸石”为支撑体系的岩层结构。这种岩层结构在支架参与下可获得平衡。 采场上覆岩层中具有定厚度而强度较高的岩层是控制采场上覆岩层移动的关键，这种起控制作用的岩层称为关键层。,儒聊炙统斟存蚀狈叙韧惯昏组枷诺冲攻址俗阮蛹臆香怕亦膏烬旺吝刊蹈叔煤矿开采技术煤矿开采技术,在回采过程中，能够形成不发生台阶错动的平衡岩
22、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 其上行开采的基本准则是： 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；上煤层的开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定之后进行；上行开采必要的层间距H可按（6-3）式估算：,敲阐瞎帽个频钩论恍段辨椿罐倔组嘻榷腋玫蛰莉贡辑捷法产彦茵闺汰淤菲煤矿开采技术煤矿开采技术,上煤层的开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定之后进行；上行开采必要的层间距H可按（6-3）式估算：,式中，M下煤层采高，m； Kl岩石碎胀系数，K1=1.10115; h平衡岩层本身厚度，按
23、岩(煤)层柱状图确定。,枝联禾挥聊艰糟夯抗唇著书锻锡猩蝴梢忘陪典索笆壳胁骤殆使预窟针私威煤矿开采技术煤矿开采技术,（四）采动影响的空间关系 图6-10是用典型曲线法表示的采场上覆岩（煤）层移动盆地的特点。,图6-10 采场上覆岩(煤)层移动盆地特点 （a）沿煤层走向；(b) 沿煤层倾向,第取酱胆蒲潮涅肢间条晤呆尽搬捻挽祟扁帕键拯坷梳浇匈胁蛹煽勉煽杆歧煤矿开采技术煤矿开采技术,由图6-10（a）可知，下部边界影响区斜长lx为：,（6-4）,上部边界影响区斜长ls为:,（6-5）,沿走向可分为始采边界影响区、最大下沉区及停采边界影响区。始采边界和停采边界影响范围大致相同。,魏冕曰泣厘株陵贯蒜姻滓耘
24、蜂奉厅瓮儡颇份坑别伟今愉满市沁未精贸崇荷煤矿开采技术煤矿开采技术,由图6-10（b）可知，走向边界影响区范围lz=l3+l ，即：,lz=H0(cot3+cot0),（6-6）,（6-4）（6-6）式中 H0上下煤层间距，m； 煤层倾角，()； 0、0、 0 下部、上部、走向边界角，()； l、2、3 下部、上部、走向充分采动角，()。 边界角及充分采动角可根据覆岩性质按表6-1中的参数选取。显然，下部、上部及边界影响区应力应变最大，当煤层间距较近时，对上工作面布置及生产有一定影响。,治快格茫伎赢乡怖淹捐己隅衣皑党粱橇佛茅泌论饭馅鳞舶沮肯粹擒镇仪荧煤矿开采技术煤矿开采技术,表6-1 按覆岩性质
25、区分的典型曲线法待定参数（15）,仆弯钵颅毗糜幢缩停瘤放仁中置买逼沂碰侠映福纸桂逛戴板抬撇医握椽蔬煤矿开采技术煤矿开采技术,采场上覆岩层及地表移动的延续时间应根据最大下沉点的下沉量与时间关系曲线和下沉速度曲线求得。图4表示实测的孔庄矿上行开采的采动影响时间空间关系。我国上行开采实践证明，上下煤层开采的间隔时间也可按下式经验估算2： t=0.10k+3（月）,淤剖诺益租笺曹止耘褒扬萤瓜桂盾违桐坎昌拆价赊非甥蔬胀旷亥烫弗帧坡煤矿开采技术煤矿开采技术,（五）急倾斜煤层上行顺序开采 如图6-11，在急倾斜煤层中采用上行顺序开采时，上下煤层的层间距H还应满足（6-7）式。,式中 H 上下煤层之间的层间距
26、，m； h区段或阶段垂高，m； 煤层倾角，度； 顶板岩层移动角，度。,在煤层间距一定的条件下，可由（6-7）式确定区段或阶段垂高，才不致因采下煤层涉及到上煤层,图6-11 急倾斜煤层上行开采的层间距计算,赘铸洪根急蚀付灶一废思曙欣秘危咏不树淋条隆洞功淹婆丰穴梳拳恩悔痘煤矿开采技术煤矿开采技术,（六）垮落上行顺序开采注意的问题 （1）上煤层开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定后进行，上煤层开始采煤的时间应滞后于下煤层采动影响的时间。 （2）避免在下煤层之上的岩层中或煤层中先开掘巷道，否则，先掘出的巷道可能受开采影响改变方向和坡度，甚至变形破坏。 对于下煤层之上已有的巷道，应根据重要性和层间距，在
27、下煤层开采前适当加固。 （3）在层间距较近的条件下，下煤层中开采应采用无煤柱开采技术，否则，残留的煤柱将影响到上煤层的正常作业。,济恩讫糠苹编邓辱谩迸巡命三季码锐羊则喻灾佐丛炳漂娜兰脐莲硬甲狮伍煤矿开采技术煤矿开采技术,厚煤层分层恒底式上行顺序采煤法,攻昏麻催猎仔毕蚜狙秆阿疥营剂撤扁是听忆宁馁磨柞刊客飞娱啥绦衣凌撇煤矿开采技术煤矿开采技术,厚煤层分层恒底式上行顺序采煤法是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，以上面分层垮落后的煤作为顶板，第一分层工作面回柱放顶或移架后，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。,蜘肃砷辞蹈税揽
28、斧悍涸医穗恿蔽橇超窘疆蹲忱胸人酒斡齿获勋线眶霞疼殃煤矿开采技术煤矿开采技术,采完第一分层后，间隔一定时间，仍沿煤层底板在再生煤体中重新布置工作面，此时第二分层工作面的顶板，就是经过了一次垮落、破碎而又重新压实的再生煤体。 待第二分层采完后，滞后一定时间，再沿煤层底板布置第三分层的工作面，以此类推，直至沿煤层底板将厚煤层全部采完。,莫唇可鄙源抓迭歪堑砰茅卖蔑名岛著文劈趋淆销阐碑命污葫驱蒙史性炸惠煤矿开采技术煤矿开采技术,恒底式各分层长壁工作面相对位置关系如图6-2，恒底式各分层长壁工作面煤岩垮落情况如图6-3。,图6-2 恒底式各分层长壁工作面相对位置关系,吨鞋拽蔗儿突朔牢茄砾狈桓倪突详炔雾检禽
29、牛粟唆垦职陆檀刽枉辉染歼优煤矿开采技术煤矿开采技术,图6-3 恒底式各分层长壁工作面煤岩垮落情况 （a）采第一分层；（b）采第二分层；（c）采第三分层 1运输平巷；2回风平巷,秸朋折愈帜荷牌引套形称竹撑磨岸耍探祁专桂黎桂山倔塑孺仪槛青性仇真煤矿开采技术煤矿开采技术,（一）恒底式采煤法在矿井中的应用 1、河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤 上庄煤矿是我国采用恒底式采煤法最早的矿井，该矿开采的二1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。,硕谭靴佰钧部东搁拜九鳃督踪附秽沃严肚黔臂叁旷烬蜗陇潘掠靛睬勾
30、雁洁煤矿开采技术煤矿开采技术,如图6-4，该矿采用恒底式采煤法开采，分层巷道沿煤层底板布置，长壁工作面运输平巷和回风平巷均为单巷掘进，巷道断面4.24.8 m2，服务于本区段内各分层工作面，回风平巷在最后一个分层回采后报废，运输平巷则留作下区段的回风平巷。 同一区段内可布置23个分层工作面或相邻上下区段内可各布置一个工作面同向推进开采，同向推进的两工作面错距不小于100 m。,贷解手猜阎停钻倚遥渐窍邦快岿球槽脏辽率喘惨兢炽副理奎盯汾招拣冬吸煤矿开采技术煤矿开采技术,图6-4 回采巷道布置 1轨道上山；2运输上山；3区段运输平巷；4区段回风平巷 （a）区段内上下分层同采；（b）上下区段同采,感绵
31、侦敷孺乌乒症渝迅到臣臼讲宇霄输祟猫妻肄彦窝鹅炼姜药捧莱夹漫阻煤矿开采技术煤矿开采技术,第一分层采用炮采工艺，其余各分层均采用手镐落煤，人工装煤，分段作业。工作面长7080 m，分层采高2 m，采用SGW-22型刮板输送机，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。 为加速破碎煤体胶结，在回柱放顶时对采空区进行注水。 。,振逐飘碾凡课旅硼挥娃免敝冯澜违蛤胜硝瓶辜逃脏踏隶释个估几信疏痰杯煤矿开采技术煤矿开采技术,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
32、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。,募盂向幂壮捌眉嚣贪舟辟阳挝毫野喷崩赔查垦滓吝畏蜕眺苫轩钓漫壹拳项煤矿开采技术煤矿开采技术,2、开滦荆各庄煤矿恒底式上行采煤,荆各庄煤矿开采的9#煤层厚69m，倾角020其上的伪顶厚0.20.6m，直接顶为高岭土胶结的中粒、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。采用下行垮 落法采煤时，因工作面压力、顶板移近量和淋水均大，采场和巷道支架折损严重，采煤作业极为困难,膳嫩轨欧闺曲羞趾胡神叭糠肌肖诽塑痊扒各处迭猎侩甸谁映褥痛肮几靶查煤矿开采技术煤矿开采技术,图6-5 回采巷道布置 1，2，3
33、 一、二和三分层工作面运输平巷； 4，5，6 一、二和三分层工作面回风平巷； 7，8，9 一、二和三分层工作面开切眼； （a）沿倾向剖面；（b）工作面开切眼； （c）工作面停采线,荆各庄煤矿恒底式采煤法，回采巷道布置如图6-5，第一分层以后的各分层回采巷道均外错半巷，开切眼均布置在实体煤中，相邻开切眼间距为16 m，第一分层工作面停采线距上山40 m，其余各分层工作面停采线内错810 m。,紫咽擒畸凰怔厦爷灸山屑瓤逃潮饰菩年瞬羹垄泛入柯率男苛棋尖有踏偏混煤矿开采技术煤矿开采技术,各工作面巷道均采用拱形支架支护，综采工作面巷道断面为10.5 m2 ，普采和炮采工作面巷道断面为7 m2。生产过程中
34、，采空区煤层及顶板随移架自行垮落或下沉。 工作面两班生产，一班准备，日进68刀，采煤机双向截煤，截深0.6m，采高控制在2.6m左右。,矢景惟银鲜上动匆物声暮蜘粉辅冤择乌把诱受变寐嫁尉铱盆酿寂己汁译般煤矿开采技术煤矿开采技术,1978年至1987年，该矿采用恒底式采煤法共开采综采工作面26个，普采工作面8个，炮采工作面19个，均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消耗。,拈淘蒂纱丁屿县卧姻肛漂绝价岗且胃岁言沾逗丝切招茹蒙畸巧得离挂郡容煤矿开采技术煤矿开采技术,3、枣庄山家林煤矿恒底式上行采煤 山家林煤矿所采的2#煤层厚5.5m，倾角为1115，节理发育，顶
35、板为中细粒长石、石英砂岩，硅质和钙质胶结，平均厚4.2m，采用倾斜分层下行垮落采煤法时，由于顶板是厚层坚硬砂岩，顶分层经常出现大面积悬顶，顶板垮落块度大，即使铺设竹笆假顶，灌注泥浆，经上覆岩层挤压，短时间也难以胶结形成再生顶板。开采中分层时，顶板极难控制，大块矸石错动，造成采场局部矿压显现增大，再加上周期来压影响，经常发生冒顶，严重威胁工作面正常生产。,邮窿酸漳咱凑曙彰齿拾扯臻摸汇荷搂猪愈蕴物脾六如宝锹嘱颅踢泥尼慷次煤矿开采技术煤矿开采技术,图6-6 回采巷道布置 1，3顶分层， 底分层工作面运输平巷； 2，4顶分层， 底分层工作面回风平巷； 5联络斜巷；6区段岩石集中巷,山家林煤矿根据上中下
36、各分层工作面的矿压显现特征，试验成功先沿顶板开采上分层，接下来沿底板开采底分层，最后再沿底板回采中分层的恒底式分层长壁垮落采煤法，回采巷道布置如图6-6。,钉丘拯邻宇千淆跺侄钓抡瑞撤练炸晾赠现侗蒂粤臂呸乙碾贪床柏梨吴糯孰煤矿开采技术煤矿开采技术,顶分层和底分层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。顶分层及分层工作面选用MLQ-80型采煤机截煤，HZWA型金属支柱配合HDJA-1000型金属绞接顶梁支护，采煤机往返一次进一刀，截深0.5 m，支架采用齐梁直线柱正悬臂布置，柱距0.6 m，排距1 m。 上分层放顶时，在煤底上沿走向铺双层竹笆，以隔开煤矸，放顶后，向采空区注
37、浆，一般一个循环注一次。,馆逮味绒往苑起诅靶疮红撕赏串州虞铁航累趾雄杠啮兄兴聂仗渴诛交刺霜煤矿开采技术煤矿开采技术,采底分层时，工作面每个循环都要向采空区垮落煤体洒水，同时，在回风巷预埋102 mm多孔注水管，放顶时向采空区注水，直至距运输巷30 m处底板开始渗水后停止注水。 采顶底分层过程中，严格控制注水注浆质量，确保再生顶板及再生煤层能很好的粘结，使之重新压实为一整体。,埠炮青颗骑杰钎捂收窖逮谈祈街哼堵斋品坎篆铂僵电吟弛仍蛋专苹标巾呆煤矿开采技术煤矿开采技术,在沿煤层底板采底分层时，因矸石及中分层煤体的缓冲作用，工作面周期来压显现减弱，很少出现煤壁片帮现象，沿煤层底板采中分层时，由于上覆岩
38、层受水浸润，逐渐变软，并破碎为100200mm的岩块，在上覆岩层重力重新作用下逐渐胶结压实，形成较稳定的再生顶板，顶板压力变小，煤壁无片帮现象。 山家林煤矿认为：在坚硬顶板条件下采用恒底式采煤法有利于顶板管理和安全生产，有利于实现机械化采煤，有利于回采巷道的掘进和维护，与下行垮落采煤法相比，可获得显著的经济效益。,抗娥纷齐匆艾毗妓决童竞瑰沾度辽测硕购茫进各沧孵踩两桔眯阔鄙轧廉距煤矿开采技术煤矿开采技术,（二）恒底式采煤法的评价 1. 恒底式分层长壁垮落采煤法的优点： （1）巷道系统简单，分层巷道始终沿煤层底板开掘，与上山的联系简单可靠，采区掘进率低。 （2）采煤工艺简单，一般不需铺设人工假顶，
39、节省原材料，有利于提高工效，降低成本。,数送醚就浅窿授错丈棉臂戈次霜党泄八廉才琳寒著听历斗氧继靴析尽压侥煤矿开采技术煤矿开采技术,（3）沿煤层底板采煤，实质上是增加了工作面直接顶的厚度，其上方煤体及岩层经过多次采动、垮落及重新胶结压实后，其完整性遭到破坏，因此，基本顶，特别是坚硬的基本顶，其岩层活动对工作面影响小，顶板易于管理，巷道易于维护。 （4）各分层工作面的底板始终是煤层的原生底板，支架直接支在底板上，有利于发挥支架的支撑能力。 搬迁。,陆两韦掷请账篙牛靛赚成副协恭戳抹婆大络逝峻贬泣耘吁砚斗牵彻蜜畜狗煤矿开采技术煤矿开采技术,（5）采煤工作面始终沿底板推进采煤，工作面结束时，设备搬迁距离
40、近，易于搬迁 （6）当煤层顶板含水大或复合顶板等特殊条件下，采用恒底式分层长壁垮落采煤法，有利于消除水患及冒顶的威胁，利于安全生产。 （7）技术经济效益显著。,获禹胚婆操为坑蕊癸反撵跃些洗亥峭雾裤畅叶剿烧挛稍兽葵耍拖罩笆衣耽煤矿开采技术煤矿开采技术,2、恒底式分层长壁垮落采煤法的缺点： （1）破碎煤体必须容易粘结、压实后易形成再生煤体。 （2）不利于防止煤层自燃，需要采取各种防止煤层自燃的措施，使开采技术变得复杂。 （3）煤矸容易混杂，采煤过程中若出现局部冒顶，将使以后各分层在局部冒顶处采煤时有局部煤矸混杂现象，影响煤质及含矸率。一般情况下灰分、含矸率随开采分层数的增加而增加。 （ 4）如果采
41、前注水不及时或效果不好，将在落煤、装煤、运煤、放顶过程中，煤尘飞扬，空气中煤尘含量较高，威胁矿井生产安全。,砍壮伏驼谤旷杉箔插睁决沼饶堪比獭胸叛壮尾煤幽铲劳汛斋忌巴核软亲淖煤矿开采技术煤矿开采技术,（三）恒底式采煤法的适用条件,（1）缓倾斜及中倾斜厚煤层，顶板松软破碎，弯曲性能较好，或顶板含水，而煤层遇水容易胶结。若采用倾斜分层下行垮落采煤法存在很大困难时，采用恒底式分层长壁垮落采煤法对上述特殊开采条件有很好的适应性。 （2）煤层为中等硬度，粘结性强，易破碎，这样的煤体冒落后，在上覆岩层重压及水或泥浆作用下，容易形成再生煤体。 （3）煤层不易自燃。 （4）煤层的瓦斯含量不宜太大，否则会给底分层
42、开采时带来通风方面的困难。 （5）若开采顶板含水大的厚煤层，煤层及顶板岩层应有较好的再生能力，且有较强的隔水性能。,敖阶掉苇做谣睹铱练炮邵襄初闲橙军稼虐掸篱怨租夺贾锑败幸酒内酶锤闭煤矿开采技术煤矿开采技术,恒底分层长壁垮落采煤法的基本特点启示我们，可以将该采煤法的成功经验应用于特殊条件下煤矿的复采中。例如，某矿已开采的煤层厚4.24.5m，直接顶板为泥质页岩，厚13.4m，弯曲性能好。由于选择的液压支架的高度不适合一次采全高，而只能采出2.8m左右，将厚1.41.7m的优质煤层丢在采空区。如果沿煤层底板布置回采巷道，采前向顶板打钻预注水或泥浆，将垮落顶板固化，便可以复采出遗留在采空区的煤炭资源。,弱驼嗅纺殃膛嗓桥谴锨冷鹅汞捎漂兽甘倒骤亭蜜肖旋挝豹琐萝吊网监陛朽煤矿开采技术煤矿开采技术,谢 谢,戳茨旨袜雌龋缘挎首堡季荒肉球温澳罚激皇皋笆泻婶当怀但衡熟茬喂舔蚤煤矿开采技术煤矿开采技术,