构造复杂煤层开采.ppt
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1、构造复杂煤层开采 第一章 断裂构造煤层开采-4h 第二章 向斜构造煤层开采-4h 第三章 盆地构造煤层开采-4h 第四章 其他构造煤层开采-4h 第五章 不稳定煤层开采-2h12/31/20221 构造复杂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单;龙口、枣庄煤田较简单;新汶煤田的南部较简单,但北部相对较复杂;宁阳煤田构造复杂;临沂煤田是火成岩侵蚀的重灾区。掌握和了解构造复杂煤层的开拓、开采技术是采矿工程是应该具备的基本素质,这也是该课程设置地目的。12/31/20222 第一章 断裂构造煤层 的 开 采 方 法12/31/20223第一节 断裂构造煤层的特
2、点及 其研究的主要内容 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,为冒落和充水创造条件,给矿井生产带来困难。12/31/20224 主要研究内容 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12/31/20225第二节 开拓部署中断层的处理 1 1、以断层划分井田是矿井开拓部署的重要关键、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
3、;(2)小型矿井将落差大淤50m断层作为井田边界。其目的是减少井田边界煤柱 2 2、断层对水平划分与位置的确定影响较大、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处理方案 12/31/20226 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12/31/20227 (3)利用斜巷解决个别煤层上、下阶段斜长不一致的问题12/31/20228 (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12/31/20229 (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
4、层 四层四 层 十 一 层二层二层四层12/31/202210(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12/31/202211 (7)利用断层作为划分开采水平的依据H=20mh=80mH=20mH=20m-420m-375m-225m-65m12/31/202212 (8)利用辅助水平解决部分被走向断层切割的块段开采辅助水平大巷开采水平大巷工作面 工作面上山上山12/31/2022133、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
5、可直接穿过12/31/20221412/31/2022154、根据断层的产状改变开采体系可取得很好的技术经、根据断层的产状改变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壁或伪倾斜长壁开采12/31/202216 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 增加了工作面推进长度,又大大减少了费用(年平均减少110-130万卢布)(2)采用房柱式开采回收断层破坏区的煤炭资源 根据海滨矿区的经验,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倍时,可使用长壁开采,否则使用房柱式开采是合适的。
6、12/31/202217 第三节 采区内巷道布置方案 1、块段走向长度较短时,可采用顺断层布置上山单翼开采,以减少煤炭损失量及两翼开采的困难。注:工作面推进方向与断层面逆向为佳,同向易出水;工作面平行断层易出水,宜斜角布置。12/31/2022182、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 二为一二为一12/31/2022193、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12/31/2022204、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
7、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12/31/2022215、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,可同步或保持一定的段的依据。上下区段同采时,可同步或保持一定的 错距。错距。12/31/2022226、遇斜交断层时,可在斜长较大区域采用双工作面布置,过断层后采用单工作面布置。12/31/2022237、倾斜长度较大的局部块段可采用仰斜开采(倾角小、倾斜长度较大的局部块段可
8、采用仰斜开采(倾角小 於於10度)度)区 段 上 平 巷区 段 下 平 巷仰斜工作面12/31/2022248、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,作为断层摆动误差的调节余地。煤柱,作为断层摆动误差的调节余地。5-15m煤柱断层 断层5-15m煤柱12/31/202225(2)构造带呈尖角状时可采用分段台阶布置,也可采)构造带呈尖角状时可采用分段台阶布置,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 减少一
9、次更换时间太长的问题)。减少一次更换时间太长的问题)。12/31/202226(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,运输道采用直线定向掘进。运输道采用直线定向掘进。12/31/202227 第四节 掘进巷道时断层处理 1、h10m时,应采用计算和作图法时,应采用计算和作图法 求出石门的方向和长度求出石门的方向和长度No.124No.224-200-20012/31/2022293、当、当h1.0m时,且错动频繁不宜采用转上或转下的方式时,且错动频繁不宜采用转上或转下的方式 时,可采用直线掘进时,可采用直线掘进4、遇地垒或地堑时,可采用
10、直线掘进12/31/2022305、开拓掘进上山时,应严格控制走向断层,、开拓掘进上山时,应严格控制走向断层,以便为区段平巷布置提供依据以便为区段平巷布置提供依据实际揭露断层实际揭露断层预测断层12/31/2022316、可在预测断层位置处,保持、可在预测断层位置处,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),以探明断层的位置注意:若断层导水应严格控制探巷和探孔打钻n掘巷12/31/2022327、若巷道掘进遇到断层时可采用挑顶和卧底的方式或、若巷道掘进遇到断层时可采用挑顶和卧底的方式或 挑顶与卧底相结合的方式挑顶
11、与卧底相结合的方式挑顶处理卧底处理12/31/2022338、上山或下山掘进时,遇落差较大的断层时可采用平、上山或下山掘进时,遇落差较大的断层时可采用平 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12/31/2022349、为保持主要下山或上山的一致性,、为保持主要下山或上山的一致性,可采用穿层掘进的方式可采用穿层掘进的方式 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12/31/202235注意:(1)上下山过断层后,尽量不要布置在煤层的上方,以减少煤柱尺寸;(2)上(下)山过断层后,倾角不要变化太大,最好控制在8度之内,曲率半径大于9-12m;(3)过断
12、层时岩石比较破碎,应采用浅炮孔,少装药的爆破方式;(4)巷道倾角变化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,应积极推广锚杆支护;(6)遇含水断层时,顶板破碎且淋水较大时,可采取木垛支护,防止冒顶引起更大的水流出。(7)进风道遇地质破碎带时,且裂缝中有瓦斯喷出时,12/31/202236采取如下措施:设专门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12/31/202237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12/31/202238 (4)增
13、开中间巷法n联络平巷n直接掘出超前掘进n超前掘进10-20m12/31/2022392、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险,也便于流水。12/31/202240(2)穿硐重开切眼法停采线新开切眼n10m12/31/202241(3)重开切眼法-h0.5m,或1/2煤层厚度n重开切眼n2-10m12/31/2022423、斜交断层的处理方法、斜交断层的处理方法(1)工作面逐渐缩面法-工作面缩至10-20m时停止工作面推进,剩余部分作为煤柱留设。1020m煤柱12/31/202243 (2)工作面
14、微调法)工作面微调法n n1234 5应加强支护上部逐渐前移过断层后重开切眼下部逐渐前移12/31/202244 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 Rp12/31/202245(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测断层实际揭露断层实际揭露断层12/31/202246过断层的支护措施:过断层的支护措施:n a、调整工作面与断层斜交,易于维护;n b、采用密集支护,以防破碎顶板冒落;n c、浅眼少装药爆破;n d、机采工作面在断
15、层顶板破碎处,预开机窝,背严顶板。12/31/202247 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,产量下降4%。断层与工作面的夹角()030产量急剧下降;角度继续加大产量下降平 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 12/31/202248 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%。1
16、2/31/202249第二章 向斜构造煤层的开采方法 第一节第一节 向斜构造煤层的特点向斜构造煤层的特点 煤层形态上看呈煤层形态上看呈U字型,从岩层位置上看,在向斜中央字型,从岩层位置上看,在向斜中央部分沉积的是新岩石。部分沉积的是新岩石。-100-200-300-100-200-300strike dip向斜背斜12/31/202250本章主要介绍内容:本章主要介绍内容: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 应注意问题应注意问题第二节 向斜构造煤层的开拓方式12/31/202
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