采煤新技术、新工艺.ppt

学习要点：学习要点：掌握急倾斜煤层采煤法的相关知识掌握急倾斜煤层采煤法的相关知识了解了解“三上一下三上一下”采煤方法采煤方法掌握低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术掌握低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术第六章第六章采煤新技术、新工艺采煤新技术、新工艺6-1急斜煤层采煤法急斜煤层采煤法1.1.倒台阶采煤法倒台阶采煤法2.2.正台阶正台阶采煤法采煤法 3.3.水平分层及斜切分层采煤法水平分层及斜切分层采煤法4.4.伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤法5.5.水平分段放顶煤采煤法水平分段放顶煤采煤法1.1.煤层倾角大，采落的煤岩会自动滑落，利于简化煤煤层倾角大，采落的煤岩会自动滑落，利于简化煤的运输。应防止滚落的煤矸伤人和冲倒支架。的运输。应防止滚落的煤矸伤人和冲倒支架。2.2.采煤工作面行人，运料及操作等各工序均较困难。采煤工作面行人，运料及操作等各工序均较困难。3.3.阶段平巷一般布置在底板岩石中，石门联络。双面阶段平巷一般布置在底板岩石中，石门联络。双面采区广泛。采区广泛。4.4.开采两相近急倾斜煤层时，应合理安排开采顺序，避开采两相近急倾斜煤层时，应合理安排开采顺序，避免相互影响。免相互影响。5.5.工作面支架不稳定；底板岩层稳定性下降；顶板、底工作面支架不稳定；底板岩层稳定性下降；顶板、底板均会滑动板均会滑动 。6.6.机械化采煤比较困难，一般采用风镐或炮采。机械化采煤比较困难，一般采用风镐或炮采。一、急倾斜煤层开采特点一、急倾斜煤层开采特点工作面布置：沿倾斜方向倒工作面布置：沿倾斜方向倒台阶布置。台阶布置。工作面长工作面长4050m，台阶数台阶数2 3个，个，台阶长台阶长10 20m，上下台阶错距为上下台阶错距为2 3m，最下一个台阶错距为最下一个台阶错距为5 6m。目的：使工人在各个台目的：使工人在各个台阶阶檐的保护下，多点阶阶檐的保护下，多点同时作业。同时作业。二二、倒台阶采煤法、倒台阶采煤法回采工艺回采工艺落煤落煤风镐；爆破。风镐；爆破。装运装运煤自溜。煤自溜。支护支护人工，木支柱，人工，木支柱，设顶梁、底梁、护身设顶梁、底梁、护身板。板。处理采空区处理采空区垮落法或垮落法或充填法。充填法。“三板三板”倒台阶工作倒台阶工作面安全脚手板、护身面安全脚手板、护身板和溜煤板。板和溜煤板。评价及适用条件评价及适用条件 优点：优点：巷道布置简单；掘进率低；通风系统简单；巷道布置简单；掘进率低；通风系统简单；采出率高；对地质条件的适应性强。采出率高；对地质条件的适应性强。缺点：缺点：人工破煤、支柱，工人劳动强度大，劳动人工破煤、支柱，工人劳动强度大，劳动生产率低；工作面采用木支柱支护，坑木消耗生产率低；工作面采用木支柱支护，坑木消耗高；台阶上隅角容易积聚瓦斯，工人高空作业，高；台阶上隅角容易积聚瓦斯，工人高空作业，安全性较差；对支柱操作技术要求高，不利于安全性较差；对支柱操作技术要求高，不利于实现采煤机械化。实现采煤机械化。适用：适用：煤层赋存变化大，厚度小于煤层赋存变化大，厚度小于2m2m的煤层。的煤层。三、正台阶采煤法三、正台阶采煤法工作面布置：台阶工作面沿倾斜布置，沿走向推进。上一工作面布置：台阶工作面沿倾斜布置，沿走向推进。上一台阶面始终超前下一台阶面台阶面始终超前下一台阶面1212个排距，形成正台阶工作个排距，形成正台阶工作面。面。短壁工作面沿倾斜长短壁工作面沿倾斜长5m5m左右。从溜煤眼左右。从溜煤眼7 7沿煤层按沿煤层按25250 0伪倾伪倾角掘分段小斜巷角掘分段小斜巷9 9，作为行人、通风、运料、溜煤的通道。，作为行人、通风、运料、溜煤的通道。评价及适用条件评价及适用条件 优点：优点：周期来压不明显，提高周期来压不明显，提高了了工作面的安全可靠性；工工作面的安全可靠性；工作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，工作面浮煤少，采作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，工作面浮煤少，采出率高，减少了采空区自然发火的隐患；对煤层厚度和倾出率高，减少了采空区自然发火的隐患；对煤层厚度和倾角多变化、瓦斯含量大等地质条件适应性较强；巷道布置角多变化、瓦斯含量大等地质条件适应性较强；巷道布置简单、掘进率低。简单、掘进率低。缺点是：缺点是：短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率低；短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率低；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改进；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改进；片帮滑底事故仍未能完全杜绝。片帮滑底事故仍未能完全杜绝。适用：适用：可用于煤厚、倾角有变化或有小构造可用于煤厚、倾角有变化或有小构造，厚度在厚度在2.4m2.4m以下，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。以下，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。四、水平（斜切）分层采煤法四、水平（斜切）分层采煤法 把煤层沿水平面划分成若干分层，并在每个分层中准把煤层沿水平面划分成若干分层，并在每个分层中准备巷道及采煤工作面。然后顺次进行回采，采煤工作面一备巷道及采煤工作面。然后顺次进行回采，采煤工作面一般沿走向推进。般沿走向推进。可采用下行垮落法（常用）和上行充填法。可采用下行垮落法（常用）和上行充填法。回采工艺回采工艺 落煤落煤打眼爆破或用风镐打眼爆破或用风镐 支护支护采用金属支柱和铰接顶梁支护人工顶板采用金属支柱和铰接顶梁支护人工顶板 人工顶板一般用荆笆、竹笆、金属网人工顶板一般用荆笆、竹笆、金属网2022/11/242022/11/241010图图3 3 水平分层下行垮落采水平分层下行垮落采煤法采区巷道布置煤法采区巷道布置1 1采区运输石门；采区运输石门；2 2采采区溜煤眼；区溜煤眼；3 3采区行人眼；采区行人眼；4 4采区运料眼；采区运料眼；5 5区段区段运输石门；运输石门；6 6溜煤眼；溜煤眼；7 7分层平巷分层平巷 8 8分层采分层采煤工作面；煤工作面；9 9区段回风平区段回风平巷；巷；1010回风石门回风石门图图4斜切分层采煤法分层斜切分层采煤法分层平巷布置平巷布置1区段运输平巷；区段运输平巷；2区段回风平巷；区段回风平巷；3第一分层沿顶板平巷；第一分层沿顶板平巷；4小眼；小眼；5斜煤门斜煤门评价及适用条件评价及适用条件 优点：优点：适应性强，适应煤层倾角和厚度的变化，采适应性强，适应煤层倾角和厚度的变化，采出率较高。出率较高。缺点：缺点：巷道布置和通风系统复杂，掘进量大，回采巷道布置和通风系统复杂，掘进量大，回采工序多，通风运料困难，劳动强度大，需人工攉煤，工序多，通风运料困难，劳动强度大，需人工攉煤，产量效率低，材料消耗多。产量效率低，材料消耗多。适用：适用：倾角、煤厚变化不能采用伪斜柔性掩护支架倾角、煤厚变化不能采用伪斜柔性掩护支架采煤法的采煤法的厚度厚度大于大于2m2m的急倾斜煤层。的急倾斜煤层。五、伪倾斜柔性掩护支架采煤法五、伪倾斜柔性掩护支架采煤法 工作面布置：工作面布置：采面呈直线，伪斜布置，沿走向推采面呈直线，伪斜布置，沿走向推进，并用柔性掩护支架隔离采空区，工人在掩护进，并用柔性掩护支架隔离采空区，工人在掩护支架下采煤。支架下采煤。金金属属柔柔性性支支架架（一）柔性支架结构（一）柔性支架结构 1.1.1.1.钢梁钢梁钢梁钢梁沿煤层厚沿煤层厚沿煤层厚沿煤层厚度布置，间距不大于度布置，间距不大于度布置，间距不大于度布置，间距不大于0.3m0.3m0.3m0.3m，35353535根根根根 2.2.2.2.钢丝绳钢丝绳钢丝绳钢丝绳沿走向沿走向沿走向沿走向布置布置布置布置 钢梁与钢丝绳用垫钢梁与钢丝绳用垫钢梁与钢丝绳用垫钢梁与钢丝绳用垫板和螺栓联结，也可板和螺栓联结，也可板和螺栓联结，也可板和螺栓联结，也可用环形卡子用环形卡子用环形卡子用环形卡子 3.3.3.3.荆笆荆笆荆笆荆笆在钢梁上在钢梁上在钢梁上在钢梁上部双层铺设部双层铺设部双层铺设部双层铺设图78 柔性掩护支架结构1工字钢；2钢丝绳；3荆笆条；4压木；5撑木（二）回采工作（二）回采工作将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外5m处挖地沟处挖地沟在扩宽的回风巷里安掩护支架在扩宽的回风巷里安掩护支架 1 1、准备、准备、准备、准备16162 2、掩护支架调斜、掩护支架调斜、掩护支架调斜、掩护支架调斜将掩护支架调成伪斜工作面，斜角为将掩护支架调成伪斜工作面，斜角为25 1 1）接长掩护支架：在回风巷接长掩护支架，超过上出口）接长掩护支架：在回风巷接长掩护支架，超过上出口8 8 10m 10m 2 2）采煤：炮采）采煤：炮采 打眼打眼-装药装药-联线联线-放炮（全采面一次爆破或分段爆破）放炮（全采面一次爆破或分段爆破）出煤（铺溜槽）出煤（铺溜槽）-调支架等调支架等3 3）拆支架）拆支架 ：溜煤眼上留巷拆支架：溜煤眼上留巷拆支架在采面下端将支架放平，并留出空间在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m1.2m高，拆除支架高，拆除支架3、正常回采、正常回采1 1）在停采线一侧掘两条收尾上山）在停采线一侧掘两条收尾上山 ，走向间距，走向间距8 8 10m10m，用联络眼贯，用联络眼贯通通 2 2）支架安装到收尾上山处，不再接长）支架安装到收尾上山处，不再接长 3 3）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，并拆除上端多余的支架，）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，并拆除上端多余的支架，放平支架放平支架 4 4）全部拆除支架）全部拆除支架 4、收尾、收尾支架结构改进支架结构改进八字形掩护支架八字形掩护支架适用：适用：M=1.3 1.6m“7”形支架形支架适用：适用：，4.6m单支撑式支架单支撑式支架适用：适用：；M=1.45 4.6m巷道布置改进巷道布置改进巷道布置改进巷道布置改进伪斜上山工作面伪斜上山工作面分段出煤分段出煤溜煤眼工作面溜煤眼工作面分段出煤分段出煤评价及适用评价及适用优点：优点：安全、劳动条件好；安全、劳动条件好；巷道布置简单，掘进率低；巷道布置简单，掘进率低；工序简单，可全天连续采煤；工序简单，可全天连续采煤；材料消耗低；材料消耗低；采面较长，利于高产；采面较长，利于高产；技术经济指标较好。技术经济指标较好。缺点：缺点：支架结构不完善，不能调节宽度；支架结构不完善，不能调节宽度；如有淋水，劳动条件差；如有淋水，劳动条件差；采面仅一组工人工作，待改进；采面仅一组工人工作，待改进；煤尘大；煤尘大；支架拆除费事。支架拆除费事。适用：适用：M=2 M=2 6m 6m六、水平分段放顶煤采煤法六、水平分段放顶煤采煤法 水平分段放顶煤采煤法：水平分段放顶煤采煤法：在急斜煤层中，按一定高在急斜煤层中，按一定高度分成若干个分段。在分段的底部布置采煤工作面，度分成若干个分段。在分段的底部布置采煤工作面，先采出工作面底部的煤，随即放出上部顶煤的方法。先采出工作面底部的煤，随即放出上部顶煤的方法。示例：窑街二矿生产系统示例：窑街二矿生产系统示例：窑街二矿生产系统示例：窑街二矿生产系统1-1-主斜井主斜井 2-2-副斜井副斜井3-16503-1650运输大巷运输大巷 4-17004-1700回风大巷回风大巷5-16505-1650运输石门运输石门 6-17006-1700回风石门回风石门7-7-开切眼开切眼 8-8-区段运输巷区段运输巷 9-9-区段回风巷区段回风巷10-10-进风斜巷进风斜巷 11-11-溜煤眼溜煤眼 12-12-回风斜巷回风斜巷急倾斜煤层急倾斜煤层综放工艺综放工艺割煤、移架、推溜、放顶煤割煤、移架、推溜、放顶煤适用：采面长适用：采面长 25m25m综采放顶煤液压支架综采放顶煤液压支架滑移支架滑移支架滑移顶梁支架：滑移顶梁支架：是一种无底梁，是一种无底梁，由滑移顶梁与双由滑移顶梁与双作用液压支柱等作用液压支柱等组成的液压支架。组成的液压支架。示例：靖远局王家山矿示例：靖远局王家山矿a 采面长采面长74m74m分段高分段高6m6m采高采高2m2m，放顶煤，放顶煤4m4m落煤方式：爆破落煤落煤方式：爆破落煤铺顶网铺顶网 推移输送机推移输送机移液压支架移液压支架铺顶网，伸出前伸梁，出煤铺顶网，伸出前伸梁，出煤移前输送机移前输送机提前梁柱，准备滑移前梁提前梁柱，准备滑移前梁缩前伸梁，滑移前梁到位，支前梁缩前伸梁，滑移前梁到位，支前梁支柱，提后梁前支柱，移后输送机支柱，提后梁前支柱，移后输送机提后梁后柱提后梁后柱滑移后梁到位，支后梁支柱滑移后梁到位，支后梁支柱放顶煤：放顶煤：到放煤步距，移架后到放煤步距，移架后停推，剪网放煤停推，剪网放煤剪网宽剪网宽0.40.4 0.5m0.5m，高，高0.80.8 1.0m1.0m，距顶板，距顶板1m1m左右的放煤口左右的放煤口放煤顺序：放煤顺序：从底板一端至顶板从底板一端至顶板依次间隔依次间隔 1 1#、3 3#、5 5#2 2#、4 4#、6 6#放煤口不超过放煤口不超过2 2个个2 2 3 3轮往复放煤轮往复放煤补好放煤口补好放煤口适用：采面长适用：采面长 15m2022/11/242022/11/243131复习思考题1 1急倾斜煤层开采有哪些特点？急倾斜煤层开采有哪些特点？2 2什么是倒台阶采煤法？有哪些优缺点？什么是倒台阶采煤法？有哪些优缺点？3 3什么是正台阶采煤法？有何优缺点？什么是正台阶采煤法？有何优缺点？4 4什么是水平分层采煤法？有何优缺点？什么是水平分层采煤法？有何优缺点？5 5简述伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优点，简述伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优点，采煤工作各阶段的任务。采煤工作各阶段的任务。6-2 6-2 三下一上采煤方法三下一上采煤方法 即即建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采。建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采。“三下三下一上一上”压煤量达压煤量达140140亿吨以上亿吨以上 建筑物下建筑物下 压煤压煤87.687.6亿亿t t 占占63.6%63.6%水体下水体下 压煤压煤约占约占28%28%铁路下铁路下 压煤压煤约约占占12%12%目前为止，我国仅从目前为止，我国仅从“三下三下”采出的煤炭约有采出的煤炭约有1010亿吨，亿吨，只占整个只占整个“三个三个”压煤量的压煤量的7%7%左右。左右。（一）岩层与地表移动的一般特征（一）岩层与地表移动的一般特征围围岩岩移移动动顶顶板板弯弯曲曲下下沉沉、断断裂裂、垮垮落落底板鼓起、开裂、滑动底板鼓起、开裂、滑动移动盆地移动盆地裂缝裂缝台阶状塌陷盆地台阶状塌陷盆地塌陷坑塌陷坑岩岩层层地地表表移移动动地表移动地表移动1.1.地表移动对建筑物的影响地表移动对建筑物的影响 地表下沉的影响地表下沉的影响 地表倾斜的影响地表倾斜的影响 地表曲率的影响地表曲率的影响 地表水平变形的影响地表水平变形的影响（二）建筑物压煤开采（二）建筑物压煤开采均匀下沉对建筑物本身不会产生破坏均匀下沉对建筑物本身不会产生破坏影响管线：水管、气管、电话线、影响管线：水管、气管、电话线、电线电线水位上升降低了地基的强度，影响建筑物的使用水位上升降低了地基的强度，影响建筑物的使用下沉下沉 危危害害程程度度与与建建筑筑物物高高度度成成正正比比。如烟囱、水塔、高压线路、索道塔架等，地面倾斜使之偏心，稳定性变差。对于普通楼房，即使不丧失稳定性，过量倾斜也会使使用条件恶化。倾斜倾斜 正曲率建筑物顶部开裂正曲率建筑物顶部开裂 负曲率建筑物底部开裂负曲率建筑物底部开裂曲率曲率在正负曲率作用下，应力重新分布在正负曲率作用下，应力重新分布水平移动水平移动均匀水平移动对建筑物本身不会产生破坏均匀水平移动对建筑物本身不会产生破坏但影响管线（但影响管线（实际是非均匀移动实际是非均匀移动）拉伸变形拉伸变形压缩变形压缩变形结论结论下沉：影响管线，水位上升。下沉：影响管线，水位上升。水平变形和曲率：对建筑物影响最大水平变形和曲率：对建筑物影响最大 倾倾斜斜：对对高高度度大大，底底面面积积小小的的建建筑筑物物影影响大响大2.减少地表移动变形的开采措施减少地表移动变形的开采措施 （1 1）防治地表突然下沉）防治地表突然下沉 应在一定开采深度进行建下采煤；煤层上部有石灰岩，需查明老空、应在一定开采深度进行建下采煤；煤层上部有石灰岩，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。岩溶等，并填实、排除积水。开采急倾斜煤层，在煤层露头处应留设足够的煤柱。尽量采用长走开采急倾斜煤层，在煤层露头处应留设足够的煤柱。尽量采用长走向小阶段间歇式采煤法，避免落垛式或倒台阶采煤法。向小阶段间歇式采煤法，避免落垛式或倒台阶采煤法。在缓倾斜、倾斜厚煤层在缓倾斜、倾斜厚煤层浅部浅部开采时，尽量采用倾斜分层采煤法，并开采时，尽量采用倾斜分层采煤法，并适当减少一、二分层的厚度。适当减少一、二分层的厚度。（2 2）减少地表下沉）减少地表下沉 采用充填采煤法。采用充填采煤法。采用条带开采法。合理确定采宽和留宽。采用条带开采法。合理确定采宽和留宽。采用房柱式采煤法。只才煤房，留煤柱。采用房柱式采煤法。只才煤房，留煤柱。减少一次采出煤厚。减少一次采出煤厚。（3 3）避免开采影响的不利叠加）避免开采影响的不利叠加 分层间隔开采。一个分层开采影响消失后，再采另一分层。分层间隔开采。一个分层开采影响消失后，再采另一分层。合理布置各煤层的开采边界。尽量避免在建筑物保护煤柱范围内合理布置各煤层的开采边界。尽量避免在建筑物保护煤柱范围内出现永久性的开采边界。出现永久性的开采边界。尽量长工作面全柱开采。使建筑物位于移动盆地的中央区。尽量长工作面全柱开采。使建筑物位于移动盆地的中央区。干净回采，不留残柱。干净回采，不留残柱。协调开采。使相邻两工作面引起的地表变形互相抵消。协调开采。使相邻两工作面引起的地表变形互相抵消。（4 4）消除或减少开采边界的影响）消除或减少开采边界的影响 在断层两侧，提前做好开拓准备工作，尽可能保证回采工作连续进在断层两侧，提前做好开拓准备工作，尽可能保证回采工作连续进行。行。协调开采协调开采:就是数个煤层和分层同时进行开采，使所产生的地表就是数个煤层和分层同时进行开采，使所产生的地表拉伸变形和压缩变形互相抵消，以达到减少开采对地表的影响。拉伸变形和压缩变形互相抵消，以达到减少开采对地表的影响。（三）铁路压煤开采（三）铁路压煤开采 1.1.铁路压煤开采的特点铁路压煤开采的特点 采动影响超限，列车运行安全得不到保采动影响超限，列车运行安全得不到保证。证。铁路线路可及时维修。利用起道、拨道、铁路线路可及时维修。利用起道、拨道、顺坡、调整轨缝等方法消除采动影响。顺坡、调整轨缝等方法消除采动影响。2.2.铁路下压煤开采技术措施铁路下压煤开采技术措施 避免线路处于移动盆地边缘，尽可能使工作面推进方向与避免线路处于移动盆地边缘，尽可能使工作面推进方向与线路纵向方向一致。线路纵向方向一致。严禁使用非正规的采煤法。严禁使用非正规的采煤法。顶板控制方法合理。开采浅部煤层，应考虑使用充填法。顶板控制方法合理。开采浅部煤层，应考虑使用充填法。在缓倾斜、倾斜厚煤层浅部开采时，尽量采用倾斜分层采在缓倾斜、倾斜厚煤层浅部开采时，尽量采用倾斜分层采煤法，并适当减少分层的厚度。不留煤柱、残柱、木垛等。煤法，并适当减少分层的厚度。不留煤柱、残柱、木垛等。开采急倾斜煤层，尽量采用长走向小阶段伪斜柔性支架采开采急倾斜煤层，尽量采用长走向小阶段伪斜柔性支架采煤法或水平分层采煤法，禁用落垛式或倒台阶采煤法。煤法或水平分层采煤法，禁用落垛式或倒台阶采煤法。煤层顶板坚硬，不易垮落时，应进行强制放顶。煤层顶板坚硬，不易垮落时，应进行强制放顶。铁路位于煤层露头附近，或在其下方浅部有煤层或石灰岩铁路位于煤层露头附近，或在其下方浅部有煤层或石灰岩时，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。时，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。防止重复采动影响，做好地表移动监测等。防止重复采动影响，做好地表移动监测等。（四）水体压煤开采（四）水体压煤开采 1.1.水体压煤开采的一般途径水体压煤开采的一般途径 顶水采煤。在水体与煤层之间保留一定厚度煤岩柱（防水顶水采煤。在水体与煤层之间保留一定厚度煤岩柱（防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱和防塌安全煤岩柱）。安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱和防塌安全煤岩柱）。疏干采煤。疏干采煤。先疏后采：直接顶（底）为砂岩、石灰岩岩溶含水层，弱中先疏后采：直接顶（底）为砂岩、石灰岩岩溶含水层，弱中含水层。含水层。边疏边采：基本顶为砂岩、石灰岩岩溶含水层，由采空区涌边疏边采：基本顶为砂岩、石灰岩岩溶含水层，由采空区涌出。出。顶疏结合开采。多种水体威胁，远顶近疏。顶疏结合开采。多种水体威胁，远顶近疏。帷幕注浆堵水。水泥、黏土等注入含水层，形成地下挡水帷幕注浆堵水。水泥、黏土等注入含水层，形成地下挡水帷幕。帷幕。2.2.水体下采煤的开采原则水体下采煤的开采原则 有效控制采高和开采范围，防治急倾斜煤层抽冒，防止断层导水或有效控制采高和开采范围，防治急倾斜煤层抽冒，防止断层导水或沿断层带抽冒。应在一定开采深度进行建下采煤；煤层上部有石灰岩，沿断层带抽冒。应在一定开采深度进行建下采煤；煤层上部有石灰岩，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。在水体下开采缓倾斜、倾斜厚煤时，宜采用倾斜分层长壁采煤法，在水体下开采缓倾斜、倾斜厚煤时，宜采用倾斜分层长壁采煤法，并适当减少一、二分层的厚度。并适当减少一、二分层的厚度。严禁在水体下开采急倾斜煤层。严禁在水体下开采急倾斜煤层。开采煤层组时，应采用间隔式采煤方法。必要时加大煤柱尺寸。开采煤层组时，应采用间隔式采煤方法。必要时加大煤柱尺寸。强含水层、导水裂隙带，应采用充填法、条带开采、限制开采厚度强含水层、导水裂隙带，应采用充填法、条带开采、限制开采厚度等方法。易于疏降的中等含水层，可先疏后采。等方法。易于疏降的中等含水层，可先疏后采。石灰岩岩溶水体下采煤，应留设足够尺寸的隔离煤柱或建防水闸门。石灰岩岩溶水体下采煤，应留设足够尺寸的隔离煤柱或建防水闸门。或建采区独立的疏水系统，加大排水能力及水仓容量。或建采区独立的疏水系统，加大排水能力及水仓容量。临近积水老空区或含水层，应先探放、疏降，后开采。临近积水老空区或含水层，应先探放、疏降，后开采。采用钻探、物探方法，保证安全煤柱的设计尺寸。采用钻探、物探方法，保证安全煤柱的设计尺寸。加强水文地质观测，做好各项预防工作。加强水文地质观测，做好各项预防工作。（五）承压含水层上带压开采（五）承压含水层上带压开采 1.1.石灰岩承压含水层上带压开采防治途径石灰岩承压含水层上带压开采防治途径 疏水开采。疏水开采。堵水开采。帷幕注浆堵水法。堵水开采。帷幕注浆堵水法。带压开采。带压开采。综合治理。综合治理。2.2.石灰岩承压含水层上采煤技术特点石灰岩承压含水层上采煤技术特点 石灰岩：太原群、本溪群厚层灰岩（石灰岩：太原群、本溪群厚层灰岩（58m58m）、奥陶系巨厚层灰岩）、奥陶系巨厚层灰岩（400800m400800m）、石炭二叠系巨厚层茅口灰岩（）、石炭二叠系巨厚层茅口灰岩（200500m200500m）。）。含水层水压：一般含水层水压：一般11.5MPa11.5MPa，少数，少数23MPa23MPa。突水时，水量大、来势猛，易造成淹井事故。突水时，水量大、来势猛，易造成淹井事故。底板突水分突发型和滞后型。滞后型多为掘进突水。底板突水分突发型和滞后型。滞后型多为掘进突水。3.3.含水层上带压开采的适用条件含水层上带压开采的适用条件 疏干开采适用于含水层为直接底，且富水性和水源补给有限。疏干开采适用于含水层为直接底，且富水性和水源补给有限。综合治理、带压开采适用于有足够厚度和阻水能力的岩柱；断综合治理、带压开采适用于有足够厚度和阻水能力的岩柱；断裂构造少，导水能力差；有堵截补给水源的条件。裂构造少，导水能力差；有堵截补给水源的条件。4.4.含水层上带压开采的主要技术措施含水层上带压开采的主要技术措施 先采深部煤层，后采浅部煤层。先采深部煤层，后采浅部煤层。先采弱富水地段或地下水弱径流带。先采弱富水地段或地下水弱径流带。堵截石灰岩含水层的主要补给水源，加固岩柱阻水薄弱。堵截石灰岩含水层的主要补给水源，加固岩柱阻水薄弱。合理布置工作面及留设断层煤柱。过断层时制定放水技术措施。合理布置工作面及留设断层煤柱。过断层时制定放水技术措施。采用充填采煤法、条带采煤法。缩短工作面长度，控制采高，采用充填采煤法、条带采煤法。缩短工作面长度，控制采高，及时放顶等，减少采动影响。及时放顶等，减少采动影响。分区隔离和采区后退式开采。分区隔离和采区后退式开采。增强井下排水能力。增强井下排水能力。对集中突水点注浆封堵。对集中突水点注浆封堵。1.技术产生背景、创新成果及推广应用技术产生背景、创新成果及推广应用2.无煤柱煤与瓦斯共采技术原理无煤柱煤与瓦斯共采技术原理3.无煤柱煤与瓦斯共采关键技术无煤柱煤与瓦斯共采关键技术4.主要技术特点主要技术特点5.无煤柱煤与瓦斯共采技术适用条件无煤柱煤与瓦斯共采技术适用条件6-3低透气煤层群煤与瓦斯共采技术低透气煤层群煤与瓦斯共采技术1 1.产生背景产生背景（1）多数矿区煤层具有高瓦斯、低透气性、高吸附性的特点，尤其是低渗透率和非均质性的特性，难以在采煤前直接从地面抽采煤层气。（2）深部开采带来的高瓦斯、高地压问题，成为高效安全开采亟待解决的技术难题。（3）国内外研究表明，低透气性煤层群瓦斯治理技术方向是：首采关键层首采关键层、沿空留巷沿空留巷、Y Y型型通风通风、无煤柱煤与瓦斯共采技术。无煤柱煤与瓦斯共采技术。（一）（一）技术产生背景、创新成果及推广技术产生背景、创新成果及推广2.2.技术技术成果成果：（1 1）实现了实现了基于锚杆支护的留巷围岩控制基于锚杆支护的留巷围岩控制、无煤柱无煤柱Y Y型通型通风风、煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采。（2 2）采用采用Y Y型或型或H H型通风方式解决了型通风方式解决了U U型通风工作面上隅角型通风工作面上隅角瓦斯积聚超限难题，实现了工作面回风流瓦斯浓度降至瓦斯积聚超限难题，实现了工作面回风流瓦斯浓度降至0.8%0.8%以下，为煤矿杜绝瓦斯爆炸事故创造了条件；以下，为煤矿杜绝瓦斯爆炸事故创造了条件；（3 3）利用采空区所留巷道，施工顶、底板穿层钻孔，采用利用采空区所留巷道，施工顶、底板穿层钻孔，采用留巷替代了抽采瓦斯专用岩巷，大大降低了瓦斯治理成本；留巷替代了抽采瓦斯专用岩巷，大大降低了瓦斯治理成本；（4 4）留巷钻孔法连续高效抽采采空区和邻近层瓦斯，实现留巷钻孔法连续高效抽采采空区和邻近层瓦斯，实现了连续抽采卸压瓦斯，瓦斯抽采率达了连续抽采卸压瓦斯，瓦斯抽采率达70%70%以上，抽采出的高浓以上，抽采出的高浓度瓦斯可直接利用，大大降低了瓦斯利用成本，为煤矿安全度瓦斯可直接利用，大大降低了瓦斯利用成本，为煤矿安全高效开采提供了科学可靠的技术途径。高效开采提供了科学可靠的技术途径。3.3.推广应用推广应用 在淮南、皖北、铁法等矿区近20个工作面得到推广应用，并取得了显著的安全技术经济效益。（1 1）采用沿空留巷采用沿空留巷Y Y型通风一体化型通风一体化。解决高瓦斯、解决高瓦斯、高地应力、高地温的煤层群深部开采面临的瓦斯等高地应力、高地温的煤层群深部开采面临的瓦斯等重大安全生产技术难题重大安全生产技术难题；（2 2）首采关键卸压层，沿空首采关键卸压层，沿空留巷，留巷，布置钻孔抽采布置钻孔抽采邻近层及采空区卸压瓦斯；邻近层及采空区卸压瓦斯；（3 3）无煤柱连续开采，实现被保护层全面卸压；无煤柱连续开采，实现被保护层全面卸压；（4 4）综采工作面采煤与卸压瓦斯抽采同步推进；综采工作面采煤与卸压瓦斯抽采同步推进；（5 5）抽采的高、低浓度瓦斯分开输送到地面加以抽采的高、低浓度瓦斯分开输送到地面加以利用，实现节能减排。利用，实现节能减排。（二）技术原理（二）技术原理图图图图1 1 1 1 无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图 图图图图2 2 2 2 无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理图 1.1.沿空留巷围岩结构稳定性控制技术沿空留巷围岩结构稳定性控制技术 （1）长壁工作面自开切眼向前推进一段距离后，悬露的基本顶关键块体出现断裂，断裂线相互贯通，块体沿断裂线回转、下沉进而形成结构块，接触矸石后形成能够自稳的沿空留巷外层结构，成为外层大结构。（2）形成巷道组合锚杆支护、巷旁充填墙体、巷内辅助加强支架“三位一体”的沿空留巷围岩整体支护原理和一套新型“三高”锚杆支护与自移式强力控顶支架辅助补强的留巷支护技术体系。（三三）无煤柱煤与瓦斯共采关键技术无煤柱煤与瓦斯共采关键技术 以抗剪切的超高强度杆体、高预紧力、系统高刚度为核心，选择超强杆体、高刚度护网、超大托盘、超强大扭矩阻尼螺母，实施大扭矩高预应力，提升主动承载能力，并向围岩扩散，形成高强主动高阻稳定的锚杆支护围岩承载结构。“三高三高”锚杆支护技术锚杆支护技术 留巷支护技术体系中采用的自移式辅助留巷支护技术体系中采用的自移式辅助加强支架系自主研发，现已形成系列产品，加强支架系自主研发，现已形成系列产品，可以成功解决不同开采条件下的采动影响期可以成功解决不同开采条件下的采动影响期巷道围岩稳定控制问题。该支架采用液压支巷道围岩稳定控制问题。该支架采用液压支架结构设计，具有支护强度高、护顶面积大架结构设计，具有支护强度高、护顶面积大和自移功能。和自移功能。（1）留巷支护辅助加强支架2.快速巷旁充填技术快速巷旁充填技术图图3 3 ZT2ZT24000/18/354000/18/35型辅助加强支架在井下工作状况型辅助加强支架在井下工作状况 由适宜工作面采高变化，具有早强、高由适宜工作面采高变化，具有早强、高增阻、可缩性且实现可远距离泵送施工的大增阻、可缩性且实现可远距离泵送施工的大流态、自密实的新型流态、自密实的新型CHCTCHCT型充填材料形成型充填材料形成。基本组分为水泥，粉煤灰，粗、细骨料，基本组分为水泥，粉煤灰，粗、细骨料，复合泵送剂，复合早强剂和水等。配比范围：复合泵送剂，复合早强剂和水等。配比范围：水泥为水泥为1030%1030%、粉煤灰为、粉煤灰为740%740%、石子为、石子为1540%1540%、砂为、砂为1530%1530%、水为、水为1030%1030%。（2）巷旁充填 材料性能：材料性能：充填料浆塌落度充填料浆塌落度120120260mm260mm，可实，可实现远距离泵送，最长水平泵送距离达现远距离泵送，最长水平泵送距离达1200m1200m，泵，泵送入模后自密实；充填结束后送入模后自密实；充填结束后23h23h可脱模；可脱模；1d1d、2d2d、3d3d、7d7d、28d28d抗压强度分别可达抗压强度分别可达5MPa5MPa、10MPa10MPa、12MPa12MPa、15MPa15MPa和和28MPa28MPa；具有良好的压缩；具有良好的压缩变形性能，压缩率变形性能，压缩率510%510%，残余强度可达极限抗，残余强度可达极限抗压强度的压强度的3560%3560%。多套组合配方，能根据不同的矿压显现规多套组合配方，能根据不同的矿压显现规律和巷道变形特性要求配制，具有良好的承载特律和巷道变形特性要求配制，具有良好的承载特性和压缩变形性能且适宜远距离泵送施工，已形性和压缩变形性能且适宜远距离泵送施工，已形成了多种不同产能的工业化生产模式。成了多种不同产能的工业化生产模式。巷旁充填工艺巷旁充填工艺系统：巷旁充填工艺系统：地面干混充填料制备系统、地面至井下地面干混充填料制备系统、地面至井下干混充填料泵站运输系统、充填泵料斗干混充填料上料系统、干混充填料泵站运输系统、充填泵料斗干混充填料上料系统、充填料浆的制备与泵送系统和充填支架模板系统。充填料浆的制备与泵送系统和充填支架模板系统。充填工艺过程：充填工艺过程：由地面专门生产线按设计配比生产出干混充由地面专门生产线按设计配比生产出干混充填材料，以袋装或专用集装箱散装运至井下泵站；用螺旋输填材料，以袋装或专用集装箱散装运至井下泵站；用螺旋输送机或皮带输送机将干混料送至充填泵料斗；在充填泵中加送机或皮带输送机将干混料送至充填泵料斗；在充填泵中加水搅拌均匀后经充填管路泵送至充填模内；充填料浆在充填水搅拌均匀后经充填管路泵送至充填模内；充填料浆在充填模内自流平密实，自然养护，待硬化产生一定强度后拆模。模内自流平密实，自然养护，待硬化产生一定强度后拆模。工艺流程如图工艺流程如图4 4所示。所示。干混干混充填料充填料制备制备充填充填料浆料浆制备制备泵送泵送料浆料浆入模入模自流平自流平密实密实充填充填模板模板支护支护干混干混充填料充填料上料上料拆模拆模干混干混充填料充填料运输运输图图4 4 快速留巷巷旁充填工艺流程快速留巷巷旁充填工艺流程 在沿空留巷内布置倾向抽采瓦斯钻孔，如图在沿空留巷内布置倾向抽采瓦斯钻孔，如图1 1中的中的1#1#钻孔，钻孔，钻孔布置在采空区上方的卸压竖向带状裂隙区，抽采采空钻孔布置在采空区上方的卸压竖向带状裂隙区，抽采采空区游离瓦斯，包括来自开采层和卸压层通过采动影响形成区游离瓦斯，包括来自开采层和卸压层通过采动影响形成的裂隙通道汇集到采空区上部竖向带状裂隙区内的游离瓦的裂隙通道汇集到采空区上部竖向带状裂隙区内的游离瓦斯。斯。在留巷内保持在留巷内保持6868个采空区抽采瓦斯管道与留巷内的抽采个采空区抽采瓦斯管道与留巷内的抽采主管道连通，抽采主管道连通，抽采Y Y型通风压力场驱动下在留巷后部型通风压力场驱动下在留巷后部2080m2080m内的采空区内部富集的大量高浓度瓦斯，该项技术利用首内的采空区内部富集的大量高浓度瓦斯，该项技术利用首采关键层留巷抽采瓦斯钻孔替代了首采层顶板高位抽采巷采关键层留巷抽采瓦斯钻孔替代了首采层顶板高位抽采巷道，节省了首采关键层岩石抽采巷，工程量大大减少。道，节省了首采关键层岩石抽采巷，工程量大大减少。（1）首采关键层顶板采空区富集瓦斯抽采技术首采关键层顶板采空区富集瓦斯抽采技术3.留巷钻孔法瓦斯抽采技术留巷钻孔法瓦斯抽采技术 在留巷内直接向大间距顶板远程煤层卸压区在留巷内直接向大间距顶板远程煤层卸压区内施工穿层抽采瓦斯钻孔，如图内施工穿层抽采瓦斯钻孔，如图5 5中的中的6#6#孔、图孔、图1 1中中的的4#4#、5#5#孔，抽采钻孔直接穿过上部远程卸压煤层，孔，抽采钻孔直接穿过上部远程卸压煤层，倾向穿层抽采瓦斯钻孔的倾角小于采动卸压角。由倾向穿层抽采瓦斯钻孔的倾角小于采动卸压角。由沿空留巷中施工的向上倾向穿层抽采瓦斯钻孔能够沿空留巷中施工的向上倾向穿层抽采瓦斯钻孔能够获得理想的抽采高浓度大流量瓦斯效果，抽采的瓦获得理想的抽采高浓度大流量瓦斯效果，抽采的瓦斯可直接利用。该项技术通过留巷内向上穿层钻孔斯可直接利用。该项技术通过留巷内向上穿层钻孔替代远程卸压煤层底板岩石巷及在该巷中布置的大替代远程卸压煤层底板岩石巷及在该巷中布置的大量向上穿层钻孔，工程量大大减少。量向上穿层钻孔，工程量大大减少。（2）大间距上部远程煤层膨胀卸压瓦斯抽采技术大间距上部远程煤层膨胀卸压瓦斯抽采技术1-下风巷 2-上风巷 3-沿空留巷墙体 4-工作面 5-抽采管路 6-向上钻孔 7-留巷 8-回风巷 9-采空区 10-向下钻孔图图5 5沿空留巷沿空留巷Y Y型通风低位钻孔抽采卸压瓦斯布置图型通风低位钻孔抽采卸压瓦斯布置图首采关键卸压煤层，倾向卸压范围向底板方向发展的深度首采关键卸压煤层，倾向卸压范围向底板方向发展的深度为为80100m，在卸压保护区下部卸压煤层透气性系数增加数，在卸压保护区下部卸压煤层透气性系数增加数百倍，底板裂隙发育区的卸压瓦斯通过竖向裂隙与采空区贯百倍，底板裂隙发育区的卸压瓦斯通过竖向裂隙与采空区贯通，上浮运移至采空区，没有显著的瓦斯富集区。通，上浮运移至采空区，没有显著的瓦斯富集区。在底板致密隔气性较好的泥岩之下的远程卸压煤层中存在在底板致密隔气性较好的泥岩之下的远程卸压煤层中存在高压富瓦斯煤层，高压富瓦斯煤层，在留巷内布置向下抽采瓦斯钻孔直接穿过在留巷内布置向下抽采瓦斯钻孔直接穿过下部卸压煤层，如图下部