煤層群開(kāi)采順序

1、18:3412 煤層群開(kāi)采順序煤層群開(kāi)采順序 主主 講：劉建莊講：劉建莊 渾寶炬教授渾寶炬教授研究方向：巷道圍巖控制研究方向：巷道圍巖控QQ：772594416河北理工大學(xué)河北理工大學(xué)-煤礦開(kāi)采學(xué)煤礦開(kāi)采學(xué)18:3412.1 緩斜及傾斜煤層群的開(kāi)采順序緩斜及傾斜煤層群的開(kāi)采順序一、下行式開(kāi)采順序一、下行式開(kāi)采順序 1.下行式開(kāi)采順序：下行式開(kāi)采順序：先采上先采上煤組或煤層，后煤組或煤層，后采下煤組或煤層。采下煤組或煤層。下行式下行式對(duì)下層影響不大，但要注意錯(cuò)距。當(dāng)煤層間距較小時(shí)，上層煤開(kāi)采對(duì)下層影響不大，但要注意錯(cuò)距。當(dāng)煤層間距較小時(shí)，上層煤開(kāi)采后形成的支承壓力有可能

2、傳遞到下層煤中。后形成的支承壓力有可能傳遞到下層煤中。2.原則：原則：要避免上層煤采空區(qū)冒落沖擊的影響，上層煤開(kāi)采時(shí)應(yīng)盡量要避免上層煤采空區(qū)冒落沖擊的影響，上層煤開(kāi)采時(shí)應(yīng)盡量不留或少留煤柱，下層煤避開(kāi)應(yīng)力增高區(qū)，也要避免下層采空波及不留或少留煤柱，下層煤避開(kāi)應(yīng)力增高區(qū)，也要避免下層采空波及上層工作面。上層工作面。 3.上、下層采面超前關(guān)系上、下層采面超前關(guān)系 n當(dāng)上、下層間距較小，上、下采面應(yīng)保持合理的超前關(guān)系，其最當(dāng)上、下層間距較小，上、下采面應(yīng)保持合理的超前關(guān)系，其最小距離小距離L為為 Lmin = M cot +（2025）+ b，（，（m） 18:34 Lmin = M cot +（2

3、025）+ b，（，（m） MMb2025mML12上、下層采面超前關(guān)系上、下層采面超前關(guān)系18:34n式中：式中：M 層間距，層間距，m；n 巖石移動(dòng)角巖石移動(dòng)角n（堅(jiān)硬巖石為（堅(jiān)硬巖石為60 75 ，軟弱巖石為，軟弱巖石為45 ）。）。 nb 上煤層采面最大控頂距，上煤層采面最大控頂距，m。n注：當(dāng)注：當(dāng)M = 0時(shí)，即上、下分層開(kāi)采的合理間距：時(shí)，即上、下分層開(kāi)采的合理間距：n再生頂板假頂，上下分層采面滯后時(shí)間至少再生頂板假頂，上下分層采面滯后時(shí)間至少4 6個(gè)月個(gè)月 MMb2025mML12上、下層采面超前關(guān)系上、下層采面超前關(guān)系18:34二、上行式開(kāi)采順序二、上行式開(kāi)采順序n下行開(kāi)采有

4、困難，層間距較小，對(duì)上層煤的后續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生下行開(kāi)采有困難，層間距較小，對(duì)上層煤的后續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生影響甚至不可采。影響甚至不可采。n（一）上行式開(kāi)采的技術(shù)條件及判定方法（研究層間距）（一）上行式開(kāi)采的技術(shù)條件及判定方法（研究層間距）n1.比值判別法比值判別法 當(dāng)比值當(dāng)比值k 7.5，下層煤開(kāi)采一般不影響上層煤正常準(zhǔn)備和回采，下層煤開(kāi)采一般不影響上層煤正常準(zhǔn)備和回采 當(dāng)比值當(dāng)比值k6.3時(shí)，可正常進(jìn)行上行開(kāi)采。時(shí)，可正常進(jìn)行上行開(kāi)采。1217.5 6.3111nHk kMkkk18:342.“三帶三帶”判別法判別法n垂直距離：垂直距離：H Hli時(shí)，上層整體移動(dòng)，不破壞，可正常上行。時(shí)，上層整體移動(dòng)，不

5、破壞，可正常上行。n時(shí)間：時(shí)間：下煤層開(kāi)采巖層基本穩(wěn)定后下煤層開(kāi)采巖層基本穩(wěn)定后n傾角、巖性及組合狀態(tài)，影響三帶動(dòng)發(fā)育形式及程度。傾角、巖性及組合狀態(tài)，影響三帶動(dòng)發(fā)育形式及程度。n緩斜煤層緩斜煤層Hm的計(jì)算按表的計(jì)算按表23-418:34緩斜煤層緩斜煤層Hm的計(jì)算的計(jì)算厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶高度計(jì)算公式厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶高度計(jì)算公式覆巖巖性（單向抗壓強(qiáng)度及主要巖石名稱覆巖巖性（單向抗壓強(qiáng)度及主要巖石名稱）/MPa/MPa計(jì)算公式（計(jì)算公式（m m）堅(jiān)硬（堅(jiān)硬（40408080，石英砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)，石英砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖、礫巖）頁(yè)巖、礫巖）中硬（中硬（20204040，砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r

6、、砂質(zhì)頁(yè)，砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖）巖、頁(yè)巖）軟弱（軟弱（10102020，泥巖、泥質(zhì)砂巖），泥巖、泥質(zhì)砂巖）極軟弱（極軟弱（10Hxm）n取標(biāo)高最大作為斷裂帶最大高度取標(biāo)高最大作為斷裂帶最大高度Hlim1m2hHxm18:34近距離煤層群斷裂帶高度計(jì)算（近距離煤層群斷裂帶高度計(jì)算（hHxm）n上煤層正常計(jì)算，下煤層采用綜合開(kāi)采厚度上煤層正常計(jì)算，下煤層采用綜合開(kāi)采厚度1 21 2211 2122 ZZhMMMMMMym1m2hHxm18:343.圍巖平衡法圍巖平衡法n基本原理：采動(dòng)穩(wěn)定后，裂隙閉合，縱向剪切變形表現(xiàn)臺(tái)基本原理：采動(dòng)穩(wěn)定后，裂隙閉合，縱向剪切變形表現(xiàn)臺(tái)階下沉錯(cuò)動(dòng)，破壞煤層

7、穩(wěn)定性，影響上行開(kāi)采。階下沉錯(cuò)動(dòng)，破壞煤層穩(wěn)定性，影響上行開(kāi)采。n平衡巖層：回采過(guò)程中能形成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的平衡巖層平衡巖層：回采過(guò)程中能形成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的平衡巖層結(jié)構(gòu)的巖層。結(jié)構(gòu)的巖層。n關(guān)鍵層：采場(chǎng)上覆巖層中具有厚度大于采高而強(qiáng)度較高的關(guān)鍵層：采場(chǎng)上覆巖層中具有厚度大于采高而強(qiáng)度較高的巖層是控制采場(chǎng)上覆巖層移動(dòng)的關(guān)鍵。巖層是控制采場(chǎng)上覆巖層移動(dòng)的關(guān)鍵。n圍巖平衡高度：下煤層頂板至平衡巖層頂板的高度。圍巖平衡高度：下煤層頂板至平衡巖層頂板的高度。I18:34上行開(kāi)采基本原則上行開(kāi)采基本原則n當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層中有堅(jiān)硬巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于距下煤層當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層中有堅(jiān)硬巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于距下煤層

8、最近的平衡巖層之上；最近的平衡巖層之上；n當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層均為軟巖時(shí)，上煤層應(yīng)位于斷裂帶內(nèi)；當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層均為軟巖時(shí)，上煤層應(yīng)位于斷裂帶內(nèi)；n上煤層的開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)上煤層的開(kāi)采應(yīng)在下煤層開(kāi)采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)行；行；n上行開(kāi)采必要的層間距上行開(kāi)采必要的層間距H可按下式估算：可按下式估算：11MHhK18:34三、采動(dòng)影響時(shí)空關(guān)系三、采動(dòng)影響時(shí)空關(guān)系n下部邊界影響區(qū)斜長(zhǎng)下部邊界影響區(qū)斜長(zhǎng)n上部邊界影響區(qū)斜長(zhǎng)上部邊界影響區(qū)斜長(zhǎng)n走向邊界影響范圍走向邊界影響范圍001cotcotxlH002cotcotslH030cotcotzlH01LxLs02L0L1LL2L03

9、0L3L0H018:34采場(chǎng)上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間采場(chǎng)上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間n初始期初始期n活躍期活躍期n衰退期衰退期n總移動(dòng)期總移動(dòng)期02 04 06 08 02 04 06 08 01 0 01 002 03 04 05 0 01 0 0 01234567891 01 21 2W ( t)V ( t)l ( t)1 .7 m m d- 1V /m m d- 1W /m ml /ml /m18:34采場(chǎng)上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間采場(chǎng)上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間n沒(méi)有實(shí)測(cè)的采場(chǎng)上覆巖層的移動(dòng)時(shí)間，可參照下述方?jīng)]有實(shí)測(cè)的采場(chǎng)上覆巖層的移動(dòng)時(shí)間，可參照下述方法估算：法估算：n當(dāng)上、下

10、煤層之間為堅(jiān)硬巖層時(shí)當(dāng)上、下煤層之間為堅(jiān)硬巖層時(shí)n當(dāng)上、下煤層之間為中硬巖層時(shí)當(dāng)上、下煤層之間為中硬巖層時(shí)n當(dāng)上、下煤層之間為軟弱巖層時(shí)當(dāng)上、下煤層之間為軟弱巖層時(shí)0.103()tk月0.083()tk月0.063()tk月/kHM 采深/采高18:34四、上行開(kāi)采的技術(shù)措施及應(yīng)用條件四、上行開(kāi)采的技術(shù)措施及應(yīng)用條件n一般措施：一般措施：下層開(kāi)采穩(wěn)定后采上層下層開(kāi)采穩(wěn)定后采上層層間距較小，采用無(wú)煤柱護(hù)巷層間距較小，采用無(wú)煤柱護(hù)巷合理布置開(kāi)采邊界合理布置開(kāi)采邊界避免在上煤層中開(kāi)掘巷道避免在上煤層中開(kāi)掘巷道18:34上行開(kāi)采應(yīng)用條件上行開(kāi)采應(yīng)用條件n（1）當(dāng)上煤層頂板堅(jiān)硬、煤質(zhì)堅(jiān)硬不易采出，周期來(lái)

11、壓強(qiáng)）當(dāng)上煤層頂板堅(jiān)硬、煤質(zhì)堅(jiān)硬不易采出，周期來(lái)壓強(qiáng)烈，或有沖擊地壓危險(xiǎn)時(shí)；烈，或有沖擊地壓危險(xiǎn)時(shí)；n（2）當(dāng)上煤層含水量大，需要排除上煤層水患時(shí)；）當(dāng)上煤層含水量大，需要排除上煤層水患時(shí)；n（3）當(dāng)上煤層有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，需要開(kāi)采下保護(hù)層時(shí)；）當(dāng)上煤層有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，需要開(kāi)采下保護(hù)層時(shí)；n（ 4 ）上部為劣質(zhì)、薄及不穩(wěn)定煤層，開(kāi)采困難，長(zhǎng)期達(dá)）上部為劣質(zhì)、薄及不穩(wěn)定煤層，開(kāi)采困難，長(zhǎng)期達(dá)不到礦井設(shè)計(jì)能力，需要上下煤層或厚薄煤層搭配開(kāi)采時(shí)；不到礦井設(shè)計(jì)能力，需要上下煤層或厚薄煤層搭配開(kāi)采時(shí)；n（5）建筑物、水體及鐵路下采煤，需要先采下煤層，后采）建筑物、水體及鐵路下采煤，需要先采下煤層，

12、后采上煤層時(shí)；上煤層時(shí)；n（6）開(kāi)采火區(qū)或積水區(qū)下壓煤，需要采用上行開(kāi)采時(shí)；）開(kāi)采火區(qū)或積水區(qū)下壓煤，需要采用上行開(kāi)采時(shí)；18:34上行開(kāi)采應(yīng)用條件上行開(kāi)采應(yīng)用條件n（7）上煤層開(kāi)采困難，投資較多，下部煤層煤質(zhì)優(yōu)良，為）上煤層開(kāi)采困難，投資較多，下部煤層煤質(zhì)優(yōu)良，為適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，需要采用上行開(kāi)采時(shí)；適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，需要采用上行開(kāi)采時(shí)；n（8）在某些地質(zhì)和技術(shù)條件下，新建礦井采用下行與上行）在某些地質(zhì)和技術(shù)條件下，新建礦井采用下行與上行開(kāi)采相結(jié)合的方式，可減少初期巷道工程量、投資及建井開(kāi)采相結(jié)合的方式，可減少初期巷道工程量、投資及建井時(shí)期，獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益時(shí)；時(shí)期，獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益

13、時(shí)；n（9）復(fù)采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源時(shí)；）復(fù)采采空區(qū)上部遺留的煤炭資源時(shí)；n（10）需要解決前期淺部小井開(kāi)采、后期深部大型礦井集）需要解決前期淺部小井開(kāi)采、后期深部大型礦井集中開(kāi)采的壓茬關(guān)系可以采用上行開(kāi)采。中開(kāi)采的壓茬關(guān)系可以采用上行開(kāi)采。18:3412.2 急斜煤層群的開(kāi)采順序急斜煤層群的開(kāi)采順序n當(dāng)煤層傾角大于底板巖層移動(dòng)角，開(kāi)采上部煤層會(huì)造成底當(dāng)煤層傾角大于底板巖層移動(dòng)角，開(kāi)采上部煤層會(huì)造成底板移動(dòng)，給相鄰的下層煤開(kāi)采帶來(lái)困難。板移動(dòng)，給相鄰的下層煤開(kāi)采帶來(lái)困難。H2H1bhhb1sinsinsinhHb上行開(kāi)采：2sinsinsin+hHb 下行開(kāi)采：18:34急斜煤層技術(shù)措施急斜煤層技術(shù)措施n合理劃分區(qū)段、適當(dāng)立減小區(qū)段（階段）垂高；合理劃分區(qū)段