构造复杂煤层开采.优秀PPT.ppt

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1、构造困难煤层开采u断裂构造煤层开采u向斜构造煤层开采u盆地构造煤层开采u其他构造煤层开采u不稳定煤层开采11/3/20221 构造困难煤层是指断裂构造多，褶曲构造多的煤层 兖州煤田、济宁煤田、神东煤田构造相对简洁；龙口、枣庄煤田较简洁；新汶煤田的南部较简洁，但北部相对较困难；宁阳煤田构造困难；临沂煤田是火成岩侵蚀的重灾区。驾驭和了解构造困难煤层的开拓、开采技术是采矿工程师应当具备的基本素养。11/3/20222 第一章 断裂构造煤层 的 开 采 方 法11/3/20223第一节 断裂构造煤层的特点及 其探讨的主要内容 断裂构造影响造成的顶板事故占60%以上；断裂构造影响造成的突水事故占80%以

2、上。肥城国家庄煤矿、大汶口石膏矿 断裂构造破坏其完整形，为冒落和充水创建条件，给矿井生产带来困难。11/3/20224 主要探讨内容 1、断层对采区和水平划分带来的影响；2、主要巷道与断层的相互位置关系；3、断块之间的联系方式（形式和数量)；4、掘进和回采过断层的技术措施；5、各块段生产系统之间的相互协调关系11/3/20225其次节 开拓部署中断层的处理 1、以断层划分井田是矿井开拓部署的重要关键 （1）大型矿井将落差大淤100m断层作为井田边界；（2）小型矿井将落差大淤50m断层作为井田边界。其目的是削减井田边界煤柱 2、断层对水平划分与位置的确定影响较大 （1）图1-1为单水平开拓部署的

3、处理方案 11/3/20226 按斜长可能划分2-3个区段，但断层影响可作为单水平处理 （2）利用水平位置的变动解决断层两翼煤层的开采11/3/20227 （3）利用斜巷解决个别煤层上、下阶段斜长不一样的问题11/3/20228 （4）利用暗井开采开采水平以下被断层切割的煤层技术经济合理 开 采 水 平 延 深 水 平11/3/20229 （5）因地制宜穿层布置大巷在煤层群开采中是可行的 大 巷 二 层 四层四 层 十 一 层二层二层四层11/3/202210（6）利用采区石门、溜煤眼和斜巷开拓受断裂构造影响的缓倾斜 煤层开采较为有利 石 门溜煤眼斜溜煤眼11/3/202211 （7）利用断层

4、作为划分开采水平的依据H=20mh=80mH=20mH=20m-420m-375m-225m-65m11/3/202212 (8）利用协助水平解决部分被走向断层切割的块段开采协助水平大巷开采水平大巷工作面 工作面上山上山11/3/2022133、上山的布置应与过断层的石门工程两相比较确定、上山的布置应与过断层的石门工程两相比较确定 断层落差大于20m时可作为采区的边界，落差为10-15m时采区可干脆穿过11/3/20221411/3/2022154、依据断层的产状变更开采体系可取得很好的技术经、依据断层的产状变更开采体系可取得很好的技术经 济效益济效益 （1）遇倾斜断层时可将走向长壁改为倾斜长

5、壁或伪倾斜长壁开采11/3/202216 前苏联顿巴斯矿区，19661970年 377个工作面（36.2%)重新进行了开切和准备，调整后既 增加了工作面推动长度，又大大削减了费用（年平均削减110-130万卢布）（2）接受房柱式开采回收断层破坏区的煤炭资源 依据海滨矿区的阅历，认为破坏系数小于250m/每百 平方米、断层落差小于每层厚度的0.6-0.7倍时，可运用长壁开采，否则运用房柱式开采是合适的。11/3/202217 第三节 采区内巷道布置方案 1、块段走向长度较短时，可接受顺断层布置上山单翼开采，以削减煤炭损失量及两翼开采的困难。注：工作面推动方向与断层面逆向为佳，同向易出水；工作面平

6、行断层易出水，宜斜角布置。11/3/2022182、上山穿过斜交断层布置，使断层煤柱与护巷煤柱合、上山穿过斜交断层布置，使断层煤柱与护巷煤柱合 二为一二为一11/3/2022193、上山顺倾斜断层布置，利用中部车场、上山顺倾斜断层布置，利用中部车场 石门联系两翼平巷石门联系两翼平巷上山11/3/2022204、缓倾斜煤层遇逆断层时（、缓倾斜煤层遇逆断层时（h小於小於10m),运输上山布置在下运输上山布置在下 盘，轨道上山布置在上盘卧底掘进，利用溜煤眼和石盘，轨道上山布置在上盘卧底掘进，利用溜煤眼和石 门分别联系两翼平巷。门分别联系两翼平巷。煤层煤层溜煤眼轨道上山运输上山11/3/2022215

7、、采区内有走向断层、采区内有走向断层h=2m）时）时,可以断层作为划分区可以断层作为划分区 段的依据。上下区段同采时，可同步或保持确定的段的依据。上下区段同采时，可同步或保持确定的 错距。错距。11/3/2022226、遇斜交断层时，可在斜长较大区域接受双工作面布置，过断层后接受单工作面布置。11/3/2022237、倾斜长度较大的局部块段可接受仰斜开采（倾角小、倾斜长度较大的局部块段可接受仰斜开采（倾角小 於於10度）度）区 段 上 平 巷区 段 下 平 巷仰斜工作面11/3/2022248、按断层的分布形态确定工作面布置方案、按断层的分布形态确定工作面布置方案（1）平行构造带呈折线布置，上

8、下顺槽均留出）平行构造带呈折线布置，上下顺槽均留出5-15m的的 煤柱，作为断层摇摆误差的调整余地。煤柱，作为断层摇摆误差的调整余地。5-15m煤柱断层 断层5-15m煤柱11/3/202225（2）构造带呈尖角状时可接受分段台阶布置，也可采）构造带呈尖角状时可接受分段台阶布置，也可采 微调面布置（每次增加微调面布置（每次增加2-3架支架，不断的补充，可架支架，不断的补充，可 削减一次更换时间太长的问题）。削减一次更换时间太长的问题）。11/3/202226(3)构造呈非平行折线型时，材料道以折线顺断层布置，构造呈非平行折线型时，材料道以折线顺断层布置，运输道接受直线定向掘进。运输道接受直线定

9、向掘进。11/3/202227 第四节 掘进巷道时断层处理 1、h10m时，应接受计算和作图法时，应接受计算和作图法 求出石门的方向和长度求出石门的方向和长度No.124No.224-200-20011/3/2022293、当、当h1.0m时，且错动频繁不宜接受转上或转下的方式时，且错动频繁不宜接受转上或转下的方式 时，可接受直线掘进时，可接受直线掘进4、遇地垒或地堑时，可接受直线掘进11/3/2022305、开拓掘进上山时，应严格限制走向断层，、开拓掘进上山时，应严格限制走向断层，以便为区段平巷布置供应依据以便为区段平巷布置供应依据实际揭露断层实际揭露断层预料断层11/3/2022316、可

10、在预料断层位置处，保持、可在预料断层位置处，保持5-10m煤柱掘进，每隔煤柱掘进，每隔 20-30m垂直断层掘小巷（或打钻），以探明断层的位置垂直断层掘小巷（或打钻），以探明断层的位置留意：若断层导水应严格限制探巷和探孔打钻n掘巷11/3/2022327、若巷道掘进遇到断层时可接受挑顶和卧底的方式或、若巷道掘进遇到断层时可接受挑顶和卧底的方式或 挑顶与卧底相结合的方式挑顶与卧底相结合的方式挑顶处理卧底处理11/3/2022338、上山或下山掘进时，遇落差较大的断层时可接受平、上山或下山掘进时，遇落差较大的断层时可接受平 巷过渡联结方式巷过渡联结方式正断层逆断层上山或下山上山或下山11/3/20

11、22349、为保持主要下山或上山的一样性，、为保持主要下山或上山的一样性，可接受穿层掘进的方式可接受穿层掘进的方式 把上、下部水平位置确定后，然后去确定角度，以满足不同的运输方式11/3/202235留意：（1）上下山过断层后，尽量不要布置在煤层的上方，以削减煤柱尺寸；（2）上（下）山过断层后，倾角不要变更太大，最好限制在8度之内，曲率半径大于9-12m；（3）过断层时岩石比较裂开，应接受浅炮孔，少装药的爆破方式；（4）巷道倾角变更处应安设托滚和地滚；（5）在断层处应加强密集支护或打抬棚，应主动推广锚杆支护；（6）遇含水断层时，顶板裂开且淋水较大时，可实行木垛支护，防止冒顶引起更大的水流出。（

12、7）进风道遇地质裂开带时，且裂缝中有瓦斯喷出时，11/3/202236实行如下措施：设特地排放瓦斯管道砌旋封闭安设排放瓦斯管（孔）安设排放瓦斯管（孔）设吹风管设挡风管11/3/202237第五节 工作面中过断层的处理 1、走向断层的处理措施、走向断层的处理措施（1）底板取平法-h0.5m、小于煤层厚度时；（3）预开机窝法预开机窝11/3/202238 (4)增开中间巷法n联络平巷n干脆掘出超前掘进n超前掘进10-20m11/3/2022392、倾斜断层处理法、倾斜断层处理法（1）伪斜工作面法）伪斜工作面法 工作面与断层面成较大的倾角（一般为60-80度），以防出现切工作面的危急，也便于流水。1

13、1/3/202240（2）穿硐重开切眼法停采线新开切眼n10m11/3/202241(3)重开切眼法-h0.5m,或1/2煤层厚度n重开切眼n2-10m11/3/2022423、斜交断层的处理方法、斜交断层的处理方法（1）工作面渐渐缩面法-工作面缩至10-20m时停止工作面推动，剩余部分作为煤柱留设。1020m煤柱11/3/202243 （2）工作面微调法）工作面微调法 n1234 5应加强支护上部渐渐前移过断层后重开切眼下部渐渐前移11/3/202244 p=(b-R)/(L)m式中 p-每根支柱的错距，m;b-截深，m；R-调面距离，m；L-工作面长度，m；m-支柱间距，m。L m b R

14、p11/3/202245（3）预开探巷探明断层，并以探巷作为工作面新开切眼）预开探巷探明断层，并以探巷作为工作面新开切眼探巷探巷预料断层实际揭露断层实际揭露断层11/3/202246过断层的支护措施：过断层的支护措施：a、调整工作面与断层斜交，易于维护；b、接受密集支护，以防裂开顶板冒落；c、浅眼少装药爆破；d、机采工作面在断层顶板裂开处，预开机窝，背严顶板。11/3/202247 第 六 节 综采工作面中过断层的处理 一、断层参数及其影响 断层落差（h）当h/m=0.8时工作面产量将下降 40%80%。断层的影响范围（H)H=6 h h=11.5m时，产量下降8%；h=0.51.0m时，产量

15、下降4%。断层与工作面的夹角（）030产量急剧下降；角度接着加大产量下降平 缓。围岩中等稳定时，应为20 30;不稳定 时 应为3045 。当工作面与断层的夹角为 11/3/202248 9070 时，产量下降00.5%；7046 时，产量下 降0.52%;4521 时,产量下降25%;200 时，产 量下降58.4%。11/3/202249其次章 向斜构造煤层的开采方法 第一节 向斜构造煤层的特点 煤层形态上看呈U字型，从岩层位置上看，在向斜中心部分沉积的是新岩石。-100-200-300-100-200-300strike dip向斜背斜11/3/202250本章主要介绍内容：本章主要介绍

16、内容：1、倾斜构造煤层的巷道布置；、倾斜构造煤层的巷道布置；2、开拓开采方法；、开拓开采方法；3、向斜构造的处理方法和设计施工中、向斜构造的处理方法和设计施工中 应留意问题应留意问题其次节 向斜构造煤层的开拓方式11/3/202251一、向斜煤层造成环形运输的运输方式一、向斜煤层造成环形运输的运输方式n主井n副井n大巷11/3/202252 二、向斜构造煤层造成阶段斜长大小不一样二、向斜构造煤层造成阶段斜长大小不一样nL1 L2 nL2L1n协助水平开采水平11/3/202253三、向斜构造可使下山采区变为上山采区三、向斜构造可使下山采区变为上山采区主斜井副斜井 上山上山11/3/202254

17、第三节 向斜构造区域采区 上、下山的布置方案 一、采区上、下山布置在向斜构造煤层的最大倾角处11/3/202255二、采区上山顺向斜轴布置 当两翼走向变更大或倾角变更大时，应接受顺轴向布置方式，以轴部分为两翼，每翼似单斜开采11/3/202256三、采区上、下山顺向斜轴布置在煤层底板岩石中三、采区上、下山顺向斜轴布置在煤层底板岩石中 在倾斜或急倾斜煤层中，顺煤层布置难以适应运输提升 轨道-25；胶带输送机-17 在底部穿层布置四、顺向斜轴开掘特地运输上山干脆进入轴部运输巷通过上山进入轴部运输巷 轴部运输巷轴部运输巷11/3/202257五、采区上山或下山与向斜轴斜交布置五、采区上山或下山与向斜

18、轴斜交布置11/3/202258六、采区上、下山布置在向斜的翼部六、采区上、下山布置在向斜的翼部11/3/202259七、采区上、下山七、采区上、下山 顺向斜区的断层布置顺向斜区的断层布置 11/3/202260第四节 向斜构造煤层 回采工作面的布置一、回采工作面以向斜轴作为边界线11/3/202261二、依据煤层走向变更，调整工作面的布置二、依据煤层走向变更，调整工作面的布置1、推动方向变更-旋转开采2、线长变更-合二为一旋转开采合二为一11/3/202262 第五节 小型向斜构造的处理1、双机接力或在轴部专设运输机道，以解决运输机跳链的问题：第一部输送机其次部输送机11/3/2022632

19、、顺轴两侧布置工作面、顺轴两侧布置工作面n-100n-200 11/3/202264 第六节 设计施工中应留意 的几个问题一、运输问题 1）运输方式应单一，削减转折环节；接受旋转开采，等 2）顺轴向布置运输巷道，以利于向斜两翼的煤炭运输。二、通风问题尽量接受向斜轴部进风，两翼巷道回风的方案或对角式通风。三、排水问题 向斜轴是自然的集水线，应当将排水巷和水仓设在轴部，以利于排水。11/3/202265四、测量问题四、测量问题1、已限制向斜轴时，可顺轴挂线掘进；2、未完全限制向斜构造时，沿预料的向 斜轴25挂线掘进，见轴后顺轴挂线掘进。25 a c d向斜轴 cdbaa探轴巷道c-平巷b-重开探巷

20、d-顺轴巷道 11/3/202266五、地压问题五、地压问题 在轴部进行开拓时，巷道承受较大集中压力，应实行：1、服务年限长时，应将巷道布置在稳定的岩石中；2、煤层倾角较小时，集中巷应布置在向斜的翼部，离开轴部压力集中区；3、减小巷道断面，由双轨改为单轨断面；4、应留意加强顶板支护。11/3/202267六、瓦斯突出问题六、瓦斯突出问题 1、瓦斯突出为矿压和煤层瓦斯综合作用的结果，即矿压大和瓦斯压力大区域，正是构造变更猛烈的区域；2、断层带就是瓦斯突出密集的地区，东北等地统计，90%突发在地质构造破坏区域；37.85%发生在断层旁边；西南等地统计，地质构造带瓦斯突出占95%；向斜轴部突出占60

21、.6%。实行措施:1）开采解放层；2）大直径钻孔、水力冲孔和振动放炮以排放瓦斯；3）加强巷道支护。向斜区开采的问题归纳起来为三个问题:一是向斜区与整个矿井的开拓部署问题；二是向斜区两翼煤层的开采方法；三是向斜轴部的开采问题。11/3/202268 第三章 盆地构造煤层开采方法 第一节 盆地构造的特点 煤四周向中心倾斜，形成规则和不规则的盆状结构。盆地由中心到外，渐渐变更为老岩层。形态多为圆形或椭圆形。-80-100120 11/3/202269其次节 盆地构造煤层的开采方法 1、横切盆地开采方法-一分为二法主斜井副斜井 适应于矿井产量不大，断层构造不多，煤层倾角较大的地质条件11/3/2022

22、702、纵横切割盆地开采方法、纵横切割盆地开采方法有利于巷道掘进和回采工作面的推动，适应于倾角较小状况下11/3/2022713、水平切割盆地法水平切割盆地法-采区上下山开拓法采区上下山开拓法在盆地中心受地质条件限制不能建立主水平常开采水平n上山n上山n下山11/3/2022724、四面轮子坡开拓方式、四面轮子坡开拓方式 将主水平建立在盆底，由盆底向四周开拓采区上山（轮子坡），该方法适用于大小盆地。全部为上山开拓，运输、通风、排水均有利。11/3/202273 第三节 区段平巷布置方法 1、只平不直的布置方式-沿等高线布置，易于排水和轨道运输，不利于运输机运输，工作面长度变更较大。3 5 的坡

23、度布置工作面平巷 2、直至不平-沿中线掘进，工作面长度变更不大，尤其适用于综采工作面，但起伏不平不利于排水和轨道运输。以机头为起点甩机尾以机尾为起点甩机头11/3/202274第四节 回采工作面长度变更的 影响分析1、煤层巷道布置方式影响 1）只平不直（按腰线掘进)L2=L1sin1/sin 2L2L2 L1122L2-随煤层倾角变更的工 作面长度，m；L1-工作面在煤层倾角1 时 的起始长度，m；1、2-工作面起始角和回采过 程中变更的煤层倾角。H(高差）L2sin 2=L1sin111/3/2022752）只直不平-沿中线掘进nL1nL2nL2n1n2L2-工作面随煤层 变更的长度，m.L

24、2=L1cos1/cos2D11/3/202276 当煤层倾角变更范围为1030时,接受只直不平的方式工作面长度变更较小；3050时，两种布置方式工作面长度的变更确定值相同；对综采工作面来讲，工作面的变更长度最好限制在5m之内，最大在10m之内。煤层倾角变更影响（每百米的变更率）为：L2 =100(sin1/sin2-1)L2 =100(cos1/cos2-1)1 2时，L2 为负值，即工作面长度缩短。1 2M,30m,L为平安错距，M为层间距；T34或46个月，T为平安时间错距。11/3/2022902、在开拓与开采布置上，安、在开拓与开采布置上，安“三区成套三区成套”、“四区超前四区超前”

25、安安 排开采关系和采掘关系排开采关系和采掘关系 三区成套是对生产系统而言，指：开拓区；解放层的准备回采区；被解放层的准备回采区。四区超前是对生产的具体支配而言，即：解放层的开拓超前被解放层的准备；解放层的准备超前被解放层的回采；解放层的回采超前被解放层的准备；被解放层的准备（掘进）超前被解放层的回采。11/3/202291二、矿井水平接替的特点 1、上下水平同采时间长，水平均衡生产时间短 一般解放层约35年转入新水平开采才能保证矿井正常的水平接续，加上延深工程需3年左右，造成水平延深频繁。2、加大水平垂高，增设中间协助水平，以利于解放层的准备、开采和瓦斯抽放，同时还便于人员撤离。11/3/20

26、2292三、采区巷道布置特点 1、解放层开采时不划分采区，不留或少留煤柱，跨上山连续开采，削减采掘和煤柱应力集中对突出煤层采掘作业的平安威逼；2、采区划分采区段数目尽量削减，急倾斜不超过2段，缓倾斜不超过3段；3、采掘作业适当分散，削减事故的波及范围；4、尽可能的利用共用巷道抽放瓦斯；5、建立尾巷通风系统，接受Y、Z型等通风方式。11/3/202293第五节 裂隙发育的处理方式 1、调面处理方式；2、垂直节理打木锚杆方式。3525m11/3/202294 第五章 不稳定煤层的开采方法 第一节 不稳定煤层的分类 不稳定煤层是指其赋存条件在井田或采区范围内变更很大、且无明显规律一样影响正常开采的煤

27、层。主要是指厚度、倾角以及地质构造变更大的煤层。11/3/2022951、煤层结构的变更煤层结构主要指含矸石和夹矸的多少，分为简洁、较简洁、困难和较困难四类：简洁是指含矸率0%10%时；较简洁是指含矸率10%20%时；结构困难是指含矸率20%40%时；结构极困难煤层是指含矸率40%的煤层。该煤层失去开采价值。11/3/2022962、煤层厚度的变更 衡量煤层厚度的变更的指标是用煤层厚度变异系数Cv来表示,%。Cv=S/X100%式中 Cv-变异系数，%；S-标准离差；X-样本均值。稳定煤层：Cv 20%30%；较稳定煤层：Cv 50%；极不稳定煤层：未定。11/3/2022973、煤层的可采系

28、数 一般指煤层厚度小于1.3m以下的薄煤层和极薄煤层。煤层的可采程度可用可采系数K表示 K=n/N 100%式中 n-全部见煤点；N-合乎开采厚度的点数。稳 定：K=90%100%；较稳定：K=75%90%，淮南93%；不稳定：K=50%90%，淮南达93%；极不稳定煤层：淮南85%,福建40%11/3/202298 其次节 不稳地煤层开拓开采 一、上行短壁开采 每隔3040m布置一个小阶段；从边界每隔2030m划分一个条带；由下向上回采，即从夏顺槽向上顺槽回采。1-运输石门2-回风石门3-上顺槽4下顺槽5切眼6-回风眼7-溜煤眼8-工作面9-第一带10 其次带3040m20m20m20m11

29、/3/202299适应于倾角为适应于倾角为4590、厚度为、厚度为0.8m4m顶板较好、煤质较坚硬时。顶板较好、煤质较坚硬时。二、刀柱采煤系统二、刀柱采煤系统1520m1520m1520m70100m分区上山35m小煤柱区段煤柱上区段平巷适应于倾角3050，厚度2.4m以上，较坚硬的顶板11/3/2022100三、长孔爆破采煤法运输平巷回风平巷溜煤眼适应于急倾斜煤层斜坡1015mn预压药炮孔11/3/2022101回风大巷2030m1525mn运输大巷2030m超前巷上山眼中间巷空炮眼预压炮孔溜煤眼1511/3/2022102四、斜坡采煤系统(一一)薄及中厚煤层下行斜坡采煤法薄及中厚煤层下行斜

30、坡采煤法 采区主要参数：采区主要参数：走向长走向长1500m；倾向长；倾向长190m；阶段垂高；阶段垂高165m；分三个区段进行，区段垂高；分三个区段进行，区段垂高65m、55m、和和45m。在底板岩石中掘区段运输和区段回风平巷；在底板岩石中掘区段运输和区段回风平巷；在区段运输平巷中，每隔在区段运输平巷中，每隔3050m，宜，宜27 30的坡度开掘岩石斜巷与煤层贯穿。当这些斜巷掘的坡度开掘岩石斜巷与煤层贯穿。当这些斜巷掘到确定的高度时，可以同样的角度和相反的方向到确定的高度时，可以同样的角度和相反的方向接着掘进斜坡（反斜坡）；把煤层切割成不规则接着掘进斜坡（反斜坡）；把煤层切割成不规则的菱形态

31、，在这些菱形态里布置回采斜坡进行回的菱形态，在这些菱形态里布置回采斜坡进行回采；这些斜坡有些起主斜坡作用，有些则随回采采；这些斜坡有些起主斜坡作用，有些则随回采而报废；工作面的通风主要是靠局部扇风机来完而报废；工作面的通风主要是靠局部扇风机来完成。成。11/3/20221033050mn45m1-底板运输平巷；2-底板通风平巷3-岩石斜巷4-岩石斜巷5-主斜坡n6-反斜坡11/3/2022104下行斜坡采煤法采煤工作面布置3.5m0.7m2730凤筒巷道支柱4m60 0.50.8m每次回收45m11/3/2022105二、上行斜坡采煤系统1-水平运输大巷2-采区石门3-协助石门回风石门中间运输

32、巷中间石门主斜坡副斜坡回风巷回采斜坡主斜坡11/3/2022106上行斜坡采煤工作面布置 回采斜坡长度小于60m、倾角为2528,其下口与主斜坡道连通，其上口与主斜坡道或回风大巷连通。斜坡间的回采依次为自上而下，斜坡内则为伪斜向上回采。回采斜坡道巷道支柱抬棚3.54.0m0.8m252811/3/2022107斜坡采煤方法的评价及其运用条件 主要优点：适应性强；可利用斜坡进行自溜；采区准备时间短；采煤工作面产量大，接替敏捷；工序简洁，操作便利。主要缺点：回采率低；通风条件差；煤质不好；劳动强度大；掘进速度慢，坑木消耗量大，等。一般适用于倾角大于45、顶板坚硬稳定、瓦斯含量低、无自燃发火、厚度变更不大的煤层和结构困难难以运用正常采煤方法的煤层。11/3/2022108