【采矿课件】06上行开采

1、1第六章第六章 上行式开采顺序上行式开采顺序 煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高低的煤层、分层或煤组，后采标高高的煤低的煤层、分层或煤组，后采标高高的煤层、分层或煤组称为层、分层或煤组称为上行式开采顺序上行式开采顺序，反，反之，则称为下行式开采顺序之，则称为下行式开采顺序 (a)m2m1(c)(b)132组组2上行式开采分类上行式开采分类厚煤层分层充填上行开采厚煤层分层充填上行开采厚煤层分层恒底式上行开采厚煤层分层恒底式上行开采煤层群垮落上行开采煤层群垮落上行开采3第一节第一节 厚煤层分层恒底式厚煤层分层恒底式上行顺序采煤法上行顺序采煤法 将厚煤层划分为相

2、当于中厚煤层的若干分层，将厚煤层划分为相当于中厚煤层的若干分层，各分层工作面依次沿煤层底板布置。各分层工作面依次沿煤层底板布置。4恒底式上行顺序采煤恒底式上行顺序采煤第一分层工作面采后，上覆煤层垮落下沉，经第一分层工作面采后，上覆煤层垮落下沉，经注水压实，重新胶结后成为具有一定稳定性和注水压实，重新胶结后成为具有一定稳定性和强度的再生煤体。强度的再生煤体。仍沿煤层底板在再生煤体中重新布置第二和第仍沿煤层底板在再生煤体中重新布置第二和第三分层的工作面三分层的工作面1(c)(b)1225一、恒底式采煤法的应用一、恒底式采煤法的应用 1、河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤、河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤

3、煤层厚煤层厚5 5 3131m m，赋存不稳定，煤质松软，呈赋存不稳定，煤质松软，呈粉末状，遇水后粘结，顶板起伏不平，软粉末状，遇水后粘结，顶板起伏不平，软弱破碎，采用下行垮落法开采时，煤壁片弱破碎，采用下行垮落法开采时，煤壁片帮严重，冒顶事故多，顶板管理困难。帮严重，冒顶事故多，顶板管理困难。 6河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤 (a)34(b)4123214同向推进的两工作面错距不小于同向推进的两工作面错距不小于100 m 第一分层炮采，其余各分层均采用手镐落煤，人工装煤第一分层炮采，其余各分层均采用手镐落煤，人工装煤工作面长工作面长70 80 m，分层采高分层

4、采高2 mHZWA-2000型金属支柱及型金属支柱及HDJA-1000型铰接顶梁支护，荆笆型铰接顶梁支护，荆笆背顶，支架采用齐梁直线柱倒悬臂布置，柱距背顶，支架采用齐梁直线柱倒悬臂布置，柱距0.5 m，排距排距1 m。 7河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤河南巩县上庄煤矿恒底式上行采煤回柱放顶时对采空区进行注水回柱放顶时对采空区进行注水 上庄煤矿分上庄煤矿分2 12分层沿煤层底板开采厚度分层沿煤层底板开采厚度变化较大的煤层，变化较大的煤层，产量成倍增加产量成倍增加万吨掘进率降低了万吨掘进率降低了50m采区采出率由采区采出率由52%增加到增加到85%坑木消耗降低了坑木消耗降低了31.8%采煤工效由采

5、煤工效由2.2t/工提高到工提高到5.5t/工工 8开滦荆各庄煤矿恒底式上行采煤开滦荆各庄煤矿恒底式上行采煤 9#煤厚煤厚6 9m，倾角倾角0 20伪顶伪顶厚厚0.2 0.6m，直接顶：直接顶：高岭土胶结的中粒、细粒粉砂岩，高岭土胶结的中粒、细粒粉砂岩，垮落后容易再生垮落后容易再生基本顶之上有一层承压含水层基本顶之上有一层承压含水层下行垮落法采煤时，因工作面下行垮落法采煤时，因工作面压力大、顶板压力大、顶板移近量大和淋水均大移近量大和淋水均大，采场和巷道，采场和巷道支架折损支架折损严重严重，采煤作业极为困难。，采煤作业极为困难。9荆各庄煤矿回采巷道布置荆各庄煤矿回采巷道布置 716m(b) 1

6、6m8910 8m(c)11 8m12123(a)456回采巷道外错半巷回采巷道外错半巷开切眼均布置在实体开切眼均布置在实体煤中煤中分层工作面停采线内分层工作面停采线内错错共采综采工作面共采综采工作面26个，个，普采工作面普采工作面8个，炮采个，炮采工作面工作面19个个获得了良好的经济技术效获得了良好的经济技术效果，提高了采出率、单产果，提高了采出率、单产和工效，降低了厚煤层灰和工效，降低了厚煤层灰分和坑木效耗。分和坑木效耗。10枣庄山家林煤矿恒底式上行采煤枣庄山家林煤矿恒底式上行采煤 2#煤层煤层厚厚5.5m，倾角为倾角为11 15，节理发育，节理发育顶板顶板：中细粒长石、石英砂岩，硅质和钙

7、质胶：中细粒长石、石英砂岩，硅质和钙质胶结，平均厚结，平均厚4.2m，属厚层坚硬砂岩属厚层坚硬砂岩顶分层经常出现大面积悬顶，垮落块度大，即顶分层经常出现大面积悬顶，垮落块度大，即使铺设竹笆假顶，灌注泥浆，也难以胶结形成使铺设竹笆假顶，灌注泥浆，也难以胶结形成再生顶板。再生顶板。中分层采时，大块矸石错动，经常发生冒顶，中分层采时，大块矸石错动，经常发生冒顶，严重威胁工作面正常生产。严重威胁工作面正常生产。 11山家林矿回采巷道布置山家林矿回采巷道布置 沿顶板开采上分层沿顶板开采上分层沿底板开采底分层沿底板开采底分层再沿底板回采中分层再沿底板回采中分层顶分层和底分层工作面顶分层和底分层工作面采用普

8、通机械化采煤工采用普通机械化采煤工艺。顶分层采高艺。顶分层采高2 m，底底分层采高分层采高1.6 m。35614265沿煤层底板采中分层时，顶板压力变小，煤沿煤层底板采中分层时，顶板压力变小，煤壁无片帮现象。壁无片帮现象。 12二、恒底式采煤法的评价二、恒底式采煤法的评价优点优点 巷道系统简单巷道系统简单 工艺简单工艺简单 岩层活动对工作面岩层活动对工作面影响小影响小 有利于消除水患及有利于消除水患及冒顶的威胁冒顶的威胁 技术经济效益显著技术经济效益显著 缺点缺点对煤体的粘结性要求高对煤体的粘结性要求高不利于防止煤层自燃不利于防止煤层自燃煤矸容易混杂煤矸容易混杂对注水质量要求高对注水质量要求高

9、煤尘易飞扬煤尘易飞扬13三、恒底式采煤法的适用条件三、恒底式采煤法的适用条件 煤层遇水容易胶结煤层遇水容易胶结 分层下行垮落采煤很困难分层下行垮落采煤很困难 14第二节第二节 煤层间垮落上行顺序采煤煤层间垮落上行顺序采煤 一、近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层间垮一、近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层间垮落上行顺序采煤的条件落上行顺序采煤的条件煤层间一般采用下行式开采顺序煤层间一般采用下行式开采顺序特定条件下，下行开采可能限制矿井特定条件下，下行开采可能限制矿井生产能生产能力力的增长和的增长和建井速度建井速度，增加巷道工程量增加巷道工程量和和维维护量护量，在开采，在开采技术技术、经济效益经济效益和和安

10、全生产安全生产方方面并不是最优的面并不是最优的 15煤层间垮落上行顺序采煤的条件煤层间垮落上行顺序采煤的条件 1、可以采用上行式采煤的条件、可以采用上行式采煤的条件先决条件：先决条件：先采下部的煤层不破坏上部煤层先采下部的煤层不破坏上部煤层的完整性，且能带来较大经济效益。的完整性，且能带来较大经济效益。上部煤层为劣质煤或薄煤层或不稳定煤层，上部煤层为劣质煤或薄煤层或不稳定煤层，开采困难，下部煤层为厚煤层，上下煤层间开采困难，下部煤层为厚煤层，上下煤层间距较大，开采设备利用率、经济效益和矿井距较大，开采设备利用率、经济效益和矿井达产期因开采顺序不同而差别很大；达产期因开采顺序不同而差别很大；上部

11、煤层开拓困难，需要巨额投资，下部煤上部煤层开拓困难，需要巨额投资，下部煤层开拓容易，且上下煤层间距较大；层开拓容易，且上下煤层间距较大；下部煤层为国家急需的煤种下部煤层为国家急需的煤种 162、需要采用上行式采煤的条件、需要采用上行式采煤的条件其先决条件：其先决条件：安全上和技术上是优越的安全上和技术上是优越的上部煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出危险，上部煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出危险，下部煤层作为解放层开采。下部煤层作为解放层开采。上部煤层含水丰富，先采下部煤层有利于疏水。上部煤层含水丰富，先采下部煤层有利于疏水。上部煤层的顶板为坚硬顶板，需要降低上部煤层顶上部煤层的顶板为坚硬顶板

12、，需要降低上部煤层顶板的周期来压强度。板的周期来压强度。采用条带采煤法开采有一定层间距的多层煤层，为采用条带采煤法开采有一定层间距的多层煤层，为使保留条带不受重复开采影响。使保留条带不受重复开采影响。深矿井开采中，先采下煤层有利于实现矿井高产高深矿井开采中，先采下煤层有利于实现矿井高产高效，有利于改善上煤层的巷道维护条件及经济技术效，有利于改善上煤层的巷道维护条件及经济技术指标。指标。复采采空区上部遗留的煤炭资源。复采采空区上部遗留的煤炭资源。 17采空区上部遗留煤炭资源的原因采空区上部遗留煤炭资源的原因 地质勘探不详，在已采煤层上部又发现了可地质勘探不详，在已采煤层上部又发现了可采煤层采煤层

13、设计时把薄及不稳定煤层划分为不可采煤层，设计时把薄及不稳定煤层划分为不可采煤层，生产过程中又发现可采生产过程中又发现可采因生产任务及经济效益，必须先开采下部主因生产任务及经济效益，必须先开采下部主采煤层采煤层因下行开采顺序与采区布署和生产能力之间因下行开采顺序与采区布署和生产能力之间矛盾，丢弃了上部非主要煤层的部分储量矛盾，丢弃了上部非主要煤层的部分储量解放前，帝国主义对我国煤炭资源进行掠夺解放前，帝国主义对我国煤炭资源进行掠夺式开采，使上部非主采煤层大量丢弃式开采，使上部非主采煤层大量丢弃 18二、近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层二、近水平、缓倾斜和中倾斜煤层煤层间垮落上行顺序开采的判别方法间

14、垮落上行顺序开采的判别方法 1、比值判别法、比值判别法1）两层煤间的判别）两层煤间的判别m21mH2MHK K 7.5时，先采下位时，先采下位m2煤层煤层后，在上位后，在上位m1煤层中可以进煤层中可以进行正常采掘活动行正常采掘活动 19比值判别法比值判别法2）多层煤间的判别）多层煤间的判别有有n+1n+1层煤层，层煤层，m m1 1煤煤层之下有层之下有n n层煤，层煤，当当先采下部先采下部n n层煤后，层煤后， m m1 1煤层还能否开采？煤层还能否开采？mnmmn+13m2m1nHHn-1H1H220多层煤间综合比值多层煤间综合比值Kz判别判别 nnzKKKKK11111121mnmmn+1

15、3m2m1nHHn-1H1H2111322211,nnnnnnMHKMHKMHKMHK当综合比值当综合比值Kz 6.3时，时，m1煤层煤层之下的之下的n层煤层先采后，在层煤层先采后，在m1煤层中可以进行正常采掘活动煤层中可以进行正常采掘活动 212、“三带三带”判别法判别法 三带判别法的基本观点三带判别法的基本观点当上位煤层位于下位煤层开采引起的垮落带当上位煤层位于下位煤层开采引起的垮落带之内时，上位煤层的结构遭到严重破坏，下位之内时，上位煤层的结构遭到严重破坏，下位煤层先采后上位煤层无法开采；煤层先采后上位煤层无法开采；22三带判别法的基本观点三带判别法的基本观点当上位煤层位于下位煤层开采引

16、起的断裂当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之内时，上位煤层的结构只发生中等程带之内时，上位煤层的结构只发生中等程度破坏，下位煤层开采后，采取一定技术度破坏，下位煤层开采后，采取一定技术和安全措施，上位煤层可以开采；和安全措施，上位煤层可以开采；23三带判别法的基本观点三带判别法的基本观点当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之外时，上位煤层只产生整体移动，结带之外时，上位煤层只产生整体移动，结构不受破坏，下位煤层开采后，上位煤层构不受破坏，下位煤层开采后，上位煤层可以正常开采。可以正常开采。24“三带三带”判别法判别法计算垮落带和断裂带高度，与层间距比较

17、计算垮落带和断裂带高度，与层间距比较25围岩平衡法围岩平衡法 能够形成不发生台阶错动的平衡岩层结构的岩能够形成不发生台阶错动的平衡岩层结构的岩层称为平衡岩层。层称为平衡岩层。从下煤层顶板至平衡岩层顶板的高度叫围岩平从下煤层顶板至平衡岩层顶板的高度叫围岩平衡高度衡高度. .上行开采的基本准则：上行开采的基本准则：当采场上覆岩层中有坚当采场上覆岩层中有坚硬岩层时，上煤层应位于距下煤层最近的平衡硬岩层时，上煤层应位于距下煤层最近的平衡岩层之上；岩层之上；hKMH1当采场上覆岩层均为软岩当采场上覆岩层均为软岩层时，上煤层应位于断裂层时，上煤层应位于断裂带内带内26三三 采采动动影影响响的的空空间间关关

18、系系 l0221xsl0l00l1lLl(a)10cotcot Hlx20cotcot Hls27采动影响的空间关系采动影响的空间关系H3l0l30lz=H (cot3+cot 0) 28四、急倾斜煤层上行顺序开采四、急倾斜煤层上行顺序开采sin?sin)sin(?)sin()sin()(180sinhhHHsin)sin(hHHh m1m2?先采先采 m2后采后采m129四、急倾斜煤层上行顺序开采四、急倾斜煤层上行顺序开采 Hhmm12b30五、垮落上行顺序开采注意的问题五、垮落上行顺序开采注意的问题 上煤层开采应在下煤层开采引起的岩层移动上煤层开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定后进行，上煤层开始采煤的时间应滞后于稳定后进行，上煤层开始采煤的时间应滞后于下煤层采动影响的时间。下