采矿新技术讲座

1、v 陷落柱突水实例陷落柱突水实例陷落柱富含水层工作面v 采动裂隙直接导通含水层突水实例采动裂隙直接导通含水层突水实例 广东兴宁大兴煤矿，下层煤开采时，采动广东兴宁大兴煤矿，下层煤开采时，采动裂隙扩展破坏了上层煤开采所留设的防水煤柱，裂隙扩展破坏了上层煤开采所留设的防水煤柱，导致特大突水，死亡导致特大突水，死亡123人。人。含水层上工作面下工作面煤柱采动裂隙采场矿压灾害事故实例分析采场矿压灾害事故实例分析采采场矿压灾害事故场矿压灾害事故矿压灾害控制与液压支架选型矿压灾害控制与液压支架选型u顶板来压液压支架压顶板来压液压支架压死；死；u立柱折断、顶梁开缝、立柱折断、顶梁开缝、立柱洞穿顶梁；立柱洞穿

2、顶梁；u工作面架前煤壁垮落，工作面架前煤壁垮落，顶板开裂、溃砂溃水，顶板开裂、溃砂溃水，工作面被掩埋。工作面被掩埋。液压支架设计的技术原则：液压支架设计的技术原则： “短块砌体梁短块砌体梁”理论理论 （1 1）采用强力掩护式液压支架：采用强力掩护式液压支架：支架工作阻力应能承担其控制区内直接顶重量支架工作阻力应能承担其控制区内直接顶重量和阻止老顶关键块滑落失稳。和阻止老顶关键块滑落失稳。 （2 2）加大顶梁前端支护力：加大顶梁前端支护力：浅埋深工作面顶板基岩沿全厚度切落。浅埋深工作面顶板基岩沿全厚度切落。覆岩运动范围大，下至直接影响到采场（支架），上至影响到地表。覆岩运动范围大，下至直接影响到

3、采场（支架），上至影响到地表。覆岩具有弱胶结特性，破断后岩块的长高比较小，称为覆岩具有弱胶结特性，破断后岩块的长高比较小，称为“短块砌体梁短块砌体梁”。 块体铰接处极易脱块体铰接处极易脱“铰铰”，而产生上下错动，滑动失稳，而产生上下错动，滑动失稳。提供足够支护力防止关键块体沿煤壁整体切落，支架和顶板结构共同作用提供足够支护力防止关键块体沿煤壁整体切落，支架和顶板结构共同作用来平衡顶板的滑落失稳。来平衡顶板的滑落失稳。1max11max11sinsin2/5 . 0sinsiniibPhblPkm 根据矿压规律分析和计算采场支架的最大工作阻力需大于根据矿压规律分析和计算采场支架的最大工作阻力需大

4、于6700 6700 kNkN，才能才能承受最大采场来压。承受最大采场来压。控制后的顶板关键块运动规律控制后的顶板关键块运动规律注注浆浆充充填填软弱层表土层软弱层关键层关键层抽抽采采瓦瓦斯斯主主关关键键层层关键层亚亚关关键键层层首 采 煤 层地 表采动卸压原理采动卸压原理冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带

5、底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带弯曲下沉带底鼓破碎带裂隙带首采煤层地表风巷机巷冒落带冒落带: : 顶板最大冒落带高度顶板最大冒落带高度13.6 m13.6 m，为采高为采高4 4倍，岩石垮落不规则。倍，岩石垮落不规则。裂隙带：裂隙带：发育高度约为采高的发育高度约为采高的17.217.2倍，在采空侧下位顶板裂隙明显，倍，在采空侧下位顶板裂隙明显， 0 058.7m58.7m范围内裂隙互相沟通，范围内裂隙互相沟通，58.7m58.7m以上顶板岩层也有裂隙发育，以上顶板岩层也有裂隙发育，但互相不沟通；裂隙呈偏向采空区方向但互相不沟通；裂隙呈偏向采空区方向5050左右向上发育。左右向上发育。

6、弯曲下沉带：弯曲下沉带：位于裂隙带之上，采动裂隙与下部采空区未沟通。位于裂隙带之上，采动裂隙与下部采空区未沟通。25 26从卸压应力分布观点看，岩层的垮落、自然充填的支撑和压实等作从卸压应力分布观点看，岩层的垮落、自然充填的支撑和压实等作用，在采空区上方的横向方向上形成用，在采空区上方的横向方向上形成“四带四带”。应力集中带、初始卸压带、充分卸压带和应力恢复带应力集中带、初始卸压带、充分卸压带和应力恢复带。 采空侧顶板应力分采空侧顶板应力分布分为布分为增压区、卸增压区、卸压区、卸压稳定区压区、卸压稳定区采空侧顶板竖向裂采空侧顶板竖向裂隙发育区呈向偏采隙发育区呈向偏采空区发展空区发展。右边界右边

7、界以以50，左边界为，左边界为采动影响边界线，采动影响边界线，与煤层底板夹角为与煤层底板夹角为110。采空侧裂隙发育区采空侧裂隙发育区采动冒落顶部空隙区采场空间采空区上部发采场空间采空区上部发育的空隙区呈育的空隙区呈”O”O”型，型，采空区的游离瓦斯上浮，采空区的游离瓦斯上浮，聚集于该区。聚集于该区。卸压开采采空侧顶板裂隙演化持征卸压开采采空侧顶板裂隙演化持征 28顶板裂隙带中竖向发育区离层裂隙和竖向破断裂隙发育，横向和竖向裂隙贯通，并采动冒落顶部空隙区相连通 。29卸压开采采空侧顶板裂隙演化持征卸压开采采空侧顶板裂隙演化持征 采动远程卸压增透区采动远程卸压增透区 煤体中离层裂隙为主，煤煤体中

8、离层裂隙为主，煤层的透气性显著增加。层的透气性显著增加。 远程卸压煤层与首采卸压远程卸压煤层与首采卸压层中间具有致密隔气性较好层中间具有致密隔气性较好的泥岩，远程煤层中的高压的泥岩，远程煤层中的高压煤层气不能通过中间卸压层煤层气不能通过中间卸压层流入首采关键卸压层的采动流入首采关键卸压层的采动空间。空间。 30卸压开采远程卸压煤层裂隙演化持征卸压开采远程卸压煤层裂隙演化持征 采场顶板瓦斯富集区采场顶板瓦斯富集区 顶板竖向裂隙瓦斯富集区顶板竖向裂隙瓦斯富集区远程远程卸压煤层瓦斯富集区卸压煤层瓦斯富集区采场空间瓦斯富集区确定采场空间瓦斯富集区确定 采场顶板瓦斯富集区采场顶板瓦斯富集区 32下煤层开

9、采时，在采空区下煤层开采时，在采空区侧顶板偏采空区方向存在环侧顶板偏采空区方向存在环形裂隙发育区。形裂隙发育区。垂直煤层顶板向上垂直煤层顶板向上815m815m，向采空区方向，向采空区方向0 030m30m，裂隙充分发育区，为高浓度裂隙充分发育区，为高浓度瓦斯富集区。瓦斯富集区。顶板竖向裂隙瓦斯富集区顶板竖向裂隙瓦斯富集区33 竖向裂隙发育区内离层裂竖向裂隙发育区内离层裂隙和竖向破断裂隙发育，并隙和竖向破断裂隙发育，并与采动冒落顶部空隙区相连与采动冒落顶部空隙区相连通。通。 瓦斯卸压、解吸后，由于瓦斯卸压、解吸后，由于瓦斯升浮移动和渗流，本煤瓦斯升浮移动和渗流，本煤层的瓦斯沿裂隙通道汇集到层的

10、瓦斯沿裂隙通道汇集到顶板竖向裂隙充分发育区内顶板竖向裂隙充分发育区内，形成卸压瓦斯积存库。，形成卸压瓦斯积存库。远程远程卸压煤层瓦斯富集区卸压煤层瓦斯富集区34远程卸压煤层中的富含瓦斯远程卸压煤层中的富含瓦斯储集在煤层中，卸压瓦斯可储集在煤层中，卸压瓦斯可抽性好。因此，可利用斜上抽性好。因此，可利用斜上向穿层抽采钻孔，把钻孔布向穿层抽采钻孔，把钻孔布置在远程煤层卸压区内，可置在远程煤层卸压区内，可长期连续抽采卸压瓦斯，且长期连续抽采卸压瓦斯，且能够获得理想的抽采效果。能够获得理想的抽采效果。卸压抽采钻井布置方法卸压抽采钻井布置方法 将卸压瓦斯抽采钻井布置在卸压膨胀裂隙发育区，可以保证钻井有长将卸压瓦斯抽采钻井布置在卸压膨胀裂隙发育区，可以保证钻井有长时间的、大范围的、较高的卸压瓦斯抽采率。时间的、大范围的、较高的卸压瓦斯抽采率。地面抽采钻井地面抽采钻井卸压抽采煤层气条件：卸压抽采煤层气条件：留巷、留巷、煤巷或底板岩石巷道煤巷或底板岩石巷道顶板斜上向穿层高位长钻孔顶板斜上向穿层高位长钻孔顶板