开采引起的岩层与地表移动01-1.ppt

煤矿特殊开采方法电子教案杜计平能源科学与工程学院采矿系2003年11月,特殊开采方法目录,序论第一章开采引起的岩层与地表移动第二章建筑物下采煤第三章铁路下采煤第四章水体下采煤第五章承压含水层上采煤第六章上行式开采顺序采煤第七章难采煤层开采,特殊开采方法目录,第八章深矿井开采第九章水力采煤第十章煤与煤层气共采,特殊开采方法序论,为采矿系地下采煤专业高年级学生开设的一门专业课。,一、开设特殊开采方法目的,为采矿工程毕业设计做准备,让学生开阔煤矿开采的视野,培养学生适应不同条件下的采矿工作能力,采矿工程毕业设计,一般部分煤矿新井初步设计专题部分论文工业场地煤柱留设、开采上限,煤矿开采的三性,认识煤矿开采的的特殊性、艰巨性和困难性；,二、特殊开采方法内涵,特殊困难条件下开采；采用特殊工艺方式开采集合S,,S,,AA,,A,A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,A采用特殊开采工艺方式,短壁开采充填采煤上行开采水力采煤煤与煤层气共采煤的地下气化,,房柱式采煤,充填采煤,上行开采,水力采煤,特殊开采方法主要研究的内容,A∪A特殊和困难条件下对开采造成的影响保证安全生产和合理生产应采取的措施特殊工艺方式的特点和特色。,三、我国三下一上压煤的基本情况和例子,三下一上压煤量（亿t）（）建筑物下87.663.6水体下2014.5铁路下1913.8承压水上118.1137.6,村庄压下压煤量占建筑物下压煤量的55，占矿井储量的1030，解放一半可供66个年产100万t的大型矿井开采100年；我国已从三下采出7亿t左右，约占压煤的5；从1978年以来，每年从三下采出3000万t,例子1徐州地方煤炭公司（天龙集团）沛城煤徐州西北62km1972年建矿，1981年投产；1980年统计可采储量1520万t城下压煤700万t影响地面建筑面积，49万平方米；1981年江苏省人民政府决定沛城搬迁，征地1500亩，预计搬迁时间20年，搬迁费用2亿元。,例子2徐州矿业集团公司1995年统计工业储量13.37亿t；三下压煤5.11亿t；储量的特点两多、两少、一快。薄煤层多，三下压煤多后备资源少，生产水平储量少，2.48亿t（分布在深部），2.44亿t动用储量快，每年动用储量2000万t以上,四、地下开采与地表塌陷,垮落法管理顶板地表形成大面积塌陷区地表塌陷面积煤层开采面积的1.2倍左右。至1996年，全国有40万公顷土地塌陷；每采1万吨煤要塌陷0.2公顷土地塌陷面积平均每年增加2万公顷复垦率为22,五、主要参考书,徐永圻等中国采煤方法图集，煤炭工业出版社王全庄译矿山岩层与地表移动，煤炭工业出版社采煤学下册，中国矿业学院等院校煤炭工业出版社,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，1991．4,六、学习中注意问题,上课注意听讲，把讲得内容弄懂；难学，一些数据不要求记，方法要知道，原理要清楚；科技含量较高,尽量不要缺课。,第一章开采引起的岩层与地表移动,第一节开采引起的岩层移动第二节开采引起的地表移动第三节地表移动与变形预计第四节地表移动与变形参数分析,第一节开采引起的岩层移动,一、充分采动区、岩石压缩区、最大弯曲区和底板隆起区1、围岩根据变形分区应力状态和变形,图1-1,岩层移动和变形分区,Ⅰ充分采动区Ⅱ最大弯曲区岩层向下弯曲的程度最大Ⅲ顶板压缩区Ⅳ底板压缩区支承压力引起沿垂直方向压缩工作面区域以外地层下沉Ⅴ不均匀隆起区底鼓应力降低Ⅵ均匀隆起区水平挤压,,煤体下方采空区下方（高应力压缩）低应力h侧向水平应力,,,,h,h,,,KH,,,,,,≤H,h,h,,底板,二、垮落带、断裂带和弯曲带,1、三带的形成,（1）垮落带,垮落带不规则垮落带，呈杂乱堆积。规则垮落带，岩块堆积排列较整齐碎胀性1.31.5,体积增大导水水、水砂和泥浆容易通过高度,（2）断裂带,曾称做裂隙带。裂隙带（左右断裂，上下离层）弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，离层,一般导水，又称导水断裂带厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小,（3）弯曲带,断裂带之上至地表又称弯曲下沉带或整体移动带保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。隔水，岩性较软时，隔水性能更好。,采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约35m，一定深度后闭合消失。,不出现三带的可能性,浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带,2．三带的空间轮廓形状,轮廓形与倾角（1）035垮落带开采期间，垮落带的高度基本上是相同开采完毕，中间较低，两端较高的枕形轮廓断裂带两端边界超出，呈马鞍形，最高点位于采空区斜上方。,（２）3654,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。,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。,（3）5590,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，大大超出上边界垮落带、断裂带呈耳形或上大下小的不对称拱形,3、垮落带与断裂带的高度,垮落带与断裂带的高度（1）主要影响因素顶板岩性煤层倾角采高及厚煤层分层次数采空区范围采空区处理方法,顶板岩性对两带的影响,顶板坚硬，两带高度较大，之和可达1828倍采高顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的912倍。,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,采空区范围对两带的影响,采空区范围大时，两带充分发展，反之受到限制,采空区处理方法对两带的影响,全部垮落法上覆岩层破坏发展最充分，弯曲、离层、断裂、垮落，达到一定高度充填法无垮落带，断裂带高度也明显降低煤柱支撑法两带高度介于之间,垮落带高度的计算公式（倾角为035及3654）单一煤层的垮落带最大高度,覆岩为极坚硬岩层公式,w垮落过程中顶板下沉值,覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层公式,垮落带高度公式（倾角为035及3654，厚煤层分层开采）,导水断裂带高度计算公式（倾角为035及3654）（单一薄及中厚煤层或厚煤层分层开采）,急斜煤层,,,,h,垮落带及导水断裂带高度倾角为5590,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,层间距大于下煤层开采形成的垮落带高度上下煤层的垮落带高度不重合，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；上下煤层的垮落带高度则取上煤层的垮落带高度。,近距离煤层垮落带和断裂带高度,层间距小于下煤层开采形成的垮落带高度上下煤层的垮落带高度重合,上煤层的断裂带高度按该层的厚度计算，下煤层断裂带最大高度按综合开采厚度计算，取其中标高最大值作为两层煤的断裂带最大高度。,MzM1M2,