煤層群開采順序

1、11:5712 煤層群開采順序煤層群開采順序 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)-煤礦開采學(xué)煤礦開采學(xué)11:5712.1 緩斜及傾斜煤層群的開采順序緩斜及傾斜煤層群的開采順序一、下行式開采順序一、下行式開采順序 1.下行式開采順序：下行式開采順序：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，上層煤開采時(shí)應(yīng)盡量不留或少留煤柱，下層煤避開應(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） 11:57 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11:57n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、下分層開采的合理間距：時(shí)，即上、下分層開采的合理間距：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11:57二、上行式開采順序二、上行式開采順序n下行開采有

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）上行式開采的技術(shù)條件及判定方法（研究層間距）（一）上行式開采的技術(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，下層煤開采一般不影響上層煤正常準(zhǔn)備和回采，下層煤開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)行上行開采。時(shí)，可正常進(jìn)行上行開采。1217.5 6.3111nHk kMkkk11:572.“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：下煤層開采巖層基本穩(wěn)定后下煤層開采巖層基本穩(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23-411:57緩斜煤層緩斜煤層Hm的計(jì)算的計(jì)算厚煤層分層開采時(shí)垮落帶高度計(jì)算公式厚煤層分層開采時(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)頁巖、礫巖）頁巖、礫巖）中硬（中硬（20204040，砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r

6、、砂質(zhì)頁，砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖、頁巖）巖、頁巖）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Hlim1m2hHxm11:57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，下煤層采用綜合開采厚度上煤層正常計(jì)算，下煤層采用綜合開采厚度1 21 2211 2122 ZZhMMMMMMym1m2hHxm11:573.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，影響上行開采。階下沉錯(cuò)動(dòng)，破壞煤層穩(wěn)定性，影響上行開采。n平衡巖層：回采過程中能形成不發(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上覆巖層移動(dòng)的關(guān)鍵。巖層是控制采場上覆巖層移動(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。I11:57上行開采基本原則上行開采基本原則n當(dāng)采場上覆巖層中有堅(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上煤層的開采應(yīng)在下煤層開采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)上煤層的開采應(yīng)在下煤層開采引起的巖層移動(dòng)穩(wěn)定之后進(jìn)行；行；n上行開采必要的層間距上行開采必要的層間距H可按下式估算：可按下式估算：11MHhK11:57三、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)斜長下部邊界影響區(qū)斜長n上部邊界影響區(qū)斜長上部邊界影響區(qū)斜長n走向邊界影響范圍走向邊界影響范圍001cotcotxlH002cotcotslH030cotcotzlH01LxLs02L0L1LL2L03

9、0L3L0H011:57采場上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間采場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 /m11:57采場上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間采場上覆巖層及地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間n沒有實(shí)測的采場上覆巖層的移動(dòng)時(shí)間，可參照下述方?jīng)]有實(shí)測的采場上覆巖層的移動(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11:57四、上行開采的技術(shù)措施及應(yīng)用條件四、上行開采的技術(shù)措施及應(yīng)用條件n一般措施：一般措施：下層開采穩(wěn)定后采上層下層開采穩(wěn)定后采上層層間距較小，采用無煤柱護(hù)巷層間距較小，采用無煤柱護(hù)巷合理布置開采邊界合理布置開采邊界避免在上煤層中開掘巷道避免在上煤層中開掘巷道11:57上行開采應(yīng)用條件上行開采應(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

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，開采困難，長期達(dá)）上部為劣質(zhì)、薄及不穩(wěn)定煤層，開采困難，長期達(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）開采火區(qū)或積水區(qū)下壓煤，需要采用上行開采時(shí)；）開采火區(qū)或積水區(qū)下壓煤，需要采用上行開采時(shí)；11:57上行開采應(yīng)用條件上行開采應(yīng)用條件n（7）上煤層開采困難，投資較多，下部煤層煤質(zhì)優(yōu)良，為）上煤層開采困難，投資較多，下部煤層煤質(zhì)優(yōu)良，為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，需要采用上行開采時(shí)；適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，需要采用上行開采時(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采相結(jié)合的方式，可減少初期巷道工程量、投資及建井開采相結(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采、后期深部大型礦井集）需要解決前期淺部小井開采、后期深部大型礦井集中開采的壓茬關(guān)系可以采用上行開采。中開采的壓茬關(guān)系可以采用上行開采。11:5712.2 急斜煤層群的開采順序急斜煤層群的開采順序n當(dāng)煤層傾角大于底板巖層移動(dòng)角，開采上部煤層會(huì)造成底當(dāng)煤層傾角大于底板巖層移動(dòng)角，開采上部煤層會(huì)造成底板移動(dòng)，給相鄰的下層煤開采帶來困難。板移動(dòng)，給相鄰的下層煤開采帶來困難。H2H1bhhb1sinsinsinhHb上行開采：2sinsinsin+hHb 下行開采：11:57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