水体下和水体上采煤理论与技术PPT资料.ppt

水体下和水体上采煤理论与技术PPT资料.ppt

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松散含水层的特点是流速小、流小。

基岩含水层的特点是含水层位于两个隔水层之间并承受静水压力，所以称为承压水。

地下水地下水我国的北皂煤矿一角海下采煤相对于其他地质采煤的区别和难点同一般露天开采和井工开采相比，海下采煤有其特殊性。

除了存在一般井工开采所遇到的共性问题之外，海下采煤尚存在：

难以取得足够的地质资料，勘探费用过高；

易造成淹井事故；

需向海底延伸或建立海上人工岛对海底煤炭就地气化和液化，否则运输费用显著增加；

通风与排水费用可能显著增加。

海下采煤相对于其他地质采煤的优缺点优点：

不会导致地表破坏，无需支付昂贵的搬迁费用及耕地损失费用；

不会造成由于地表沉陷等开采损害而引起的农田损失和地下水资源的严重流失和环境污染；

不受老采空区和小窑开采的影响；

海底采煤可以在沿海煤田矿井的基础上实现，不需另建矿井。

我国海下采煤技术的应用我国海下采煤技术的应用同内陆煤矿相比，海底下采煤要取得地质资料相当困难，费用也过大，必须通过海上钻台和打钻船打深海钻孔取得海底煤田地质资料。

邻近渤海湾的龙口矿区，是我国第一的海滨矿区。

龙口矿业集团进军海域始于上世纪80年代，经历了勘探、调研、论证、设计、施工阶段。

1984年开始，多次到英国、加拿大、日本进行考察，并对国内水下采煤情况进行调研，收集了大量水下采煤的技术资料。

1989年开始，先后对海域扩大区进行了单道地震勘探和二维地震勘探，在海上打出了4个钻孔，完成了海域首采区三维地震勘探，探明海域扩大区的地质储量，为海下采煤的成功实施提供了详细的基础资料。

1998年，原龙口矿务局正式向山东省政府提出对北皂煤矿海域扩大区进行试采技术研究与开发的立项申请，获准实施。

海下采煤实图海下开采安全技术体系海下开采安全技术体系（11）海域地质及水文地质基础资料的获取）海域地质及水文地质基础资料的获取（22）合理确定海下安全开采范围）合理确定海下安全开采范围（33）建立海下开采防治水责任体系建立海下开采防治水责任体系（44）建立海下自动排水系统实现分区隔离开采）建立海下自动排水系统实现分区隔离开采（55）开展井下超前探测）开展井下超前探测（6）建立自动化保障系统建立自动化保障系统海下开采安全技术体系海下开采安全技术体系1.1.海域地质及水文地质基础资料的获取海域地质及水文地质基础资料的获取一般以“物探为主、物探先行，钻探、测井密切配合”原则。

在物探的基础上采用海上简易钻井平台实施了海域钻探工程。

2.2.合理确定海下安全开采范围合理确定海下安全开采范围海下浅部开采受海水水害影响远大于深部，为了合理确定海下安全开采范围，在查明地质及水文地质条件的基础上，进行岩层伺服渗透试验、海下开采导水裂隙高度观测、安全开采技术论证，确定了安全开采深度。

生产过程中严格控制海下开采深度，先期在深部进行试采，积累开采经验后，由深及浅进行开采。

海下开采安全技术体系海下开采安全技术体系3.3.建立海下开采防治水责任体系建立海下开采防治水责任体系为了确保海下安全开采，矿井设立了防治水管理机构，配备专职的水文地质工程技术人员，制定了海下开采防治水管理制度、海域水情在线监测系统管理规定、矿井水水质化验管理规定等海下开采防治水制度，形成了一套完善的防治水责任体系。

在海域形成了地下水情在线观测系统、井下人员定位系统、水质在线监测及水质快速化验系统，设立了应急预案，组织进行水害应急演练。

4.4.建立海下自动排水系统实现分区隔离开采建立海下自动排水系统实现分区隔离开采在一定海域水平设中央泵房及水仓，泵房内安设一定数目水泵，采用一定规格的玻璃钢管直排地面。

海域排水系统一般要采用远程控制和自动控制技术，实现元人值守，确保海域涌水能及时排出。

在必要的地方建立防水闸门，坚持定期维护和保养，每年进行两次关闭试验，确保其灵活可靠，一旦海水溃入能及时关闭海下开采安全技术体系海下开采安全技术体系5.5.开展井下超前探测开展井下超前探测海下开采中，严格执行煤矿防治水规定，防治水工作坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，采取防、堵、疏、排、截的综合防治原则，开展超前探测，消除水患。

同时，先后采用音频电透、瞬变电磁探测技术在工作面回采前对工作面顶底板及周边进行探测，以一定量的钻探工程量进行验证，物探钻探相结合，确保了探测的可靠性。

6.6.建立自动化保障系统建立自动化保障系统为了进一步减少海下作业人员数量，提高开采技术水平，建立自动化保障机制，以海域为中心建设了自动化控制系统，包括风井自动化监控系统、海域排水自动化控制系统、海域皮带运输自动化控制系统、海域供电自动化控制系统及建立了安全预警系统、安全生产检测监控系统、井下人员定位系统以及工业电视监视系统，实现了生产过程自动化、安全监控数字化、企业管理信息化和信息管理集约化。

针对今后海下采煤提出以下建议：

（1）对于新从事海下采煤的公司，最大的问题是如何运送海下煤炭。

使用深海型的自动采煤机器人，将煤炭通过管道传送到采矿船或海上采油使用的半下潜式平台，就能够解决煤炭的运送问题。

由于上世纪七、八十年代，国际上投入了6亿多美元用于海底锰结核矿开采技术的研发，深海采矿技术得到了很大发展，而且深海机器人已经是成熟的工业技术，广泛使用于海上石油开采和海下搜救中，今后必将使用于海下采煤中。

（2）从事“黑烟囱”研究的目的，主要是因为陆地的金属硫化沉积物与海底非常相似，将其作为研究陆地沉积物的一种途径。

我们希望通过了解海洋地质，能为我们研究陆地上的沉积物带来一些启发。

”针对今后海下采煤提出以下建议针对今后海下采煤提出以下建议（3）海下采煤对环境的影响比陆地采煤要小。

海下采煤可以避免陆地采煤带来的许多问题。

比如，海下采煤也不会触及活跃的黑烟囱，即不会威胁到活跃黑烟囱附近聚集的各种海底生命。

（4）海下采煤是一个经济、社会、环境和技术相结合的综合性难题，必须在偏重于安全和防止环境污染的基础上，在技术可行的条件下寻求综合经济效益最佳。

进行中国的海下放采煤，借鉴国外的成功经验很重要，同时必须结合我国海域具体地质情况，建立具有中国特色的海下采煤技术及安全体系。

湖下采煤理论与技术报告人：

郭旭东湖下采煤理论与技术在采矿工程中确定某一煤层的开采方案时，首先要分析开采煤层上覆岩层的垮落带和导水断裂带的高度及其形态，最大高度的发育时间等等，然后根据这些分析来确定煤层的开采上限，或者说是确定合理的安全开采高度。

开采上限是指煤层开采的最大高度。

安全采深是指煤层安全开采最大标高的深度。

（1）开采引起的导水裂隙带是否波及湖水底部造成矿井透水和淹井即水患问题。

（2）开采引起的上覆岩层存在许多裂缝形成导水通道即裂缝问题。

湖泊下采煤是否可行的关键技术问题地表水、地下水涌入开采空间的机理充水通道开采使上覆岩层移动和破坏，形成充水通道，使水体渗透或溃入井下。

影响程度使矿井的涌水量增加（水体的水量少或补给不足）淹井（充水通道沟通的是地表水、采空区水、溶洞水或地下暗河等大型水体，井下排水能力难以满足）湖泊下开采技术措施1、试探开采生产实践表明，试探开采时水体下开采的一个重要技术原则。

试探开采就是先采远离水体、后采近邻水体下面的煤层；

先采隔水层厚、后采隔水层薄的煤层；

先采地质条件简单、后采地质条件复杂的煤层；

先采较深部，后采较浅部的煤层。

通过先易后难地试探性开采，逐步接近水体。

这样，不仅能够在试采中确切地了解采动对防水煤岩柱的破坏程度，而且能够不断地摸索出适合本地区的最佳开采方法和措施。

湖泊下开采技术措施2、充填开采充填开采通过外来材料对采空区进行充填，以减少采出空间，减小覆岩移动破坏范围，从而达到安全采矿的目的。

对水体上采矿而言，充填开采可减小支撑压力、增加底板的压力、减少底板上的鼓量和破坏深度，使承压水上开采安全。

现场实测表明：

填充开采顶板压力集中系数是全部垮落法开采的1/51/12，压力变化幅度值为1/61/15，底板破坏最大深度为5m左右。

湖泊下开采技术措施3、部分开采部分开采包括条带开采、房柱式开采、刀柱式开采等短壁开采方法。

其目的是减小工作面的开采宽度、从而减小顶、底板的破坏范围、使破裂范围不触及含水层、达到安全采矿的目的。

湖泊下开采技术措施4、分区开采分区开采时湖泊下开采减少灾害损失的一个重要措施。

分区开采有两种方法，一是在同一矿区内隔离采取进行开采；

二是建立若干单独矿井同时开采或分别开采。

该方法的目的就是使各采取相互独立，防止矿井突水时淹没整个矿井。

在浅部开采和水源补给充足的条件下常采用此方法。

湖泊下开采技术措施5、分层间歇开采分层间歇开采时将厚矿层分成几个分层进行开采的方法。

从前面的冒落带、导水裂缝带高度计算公式中可见，冒落带、导水裂缝带高度随矿层采动次数的增加，其增加幅度逐渐减小。

即分层开采时覆岩的冒落带、导水裂缝带高度比一次采全厚时要小的多，同时使整个覆岩破坏均衡，对水体下采矿有利。

对于厚松散层下浅部矿层的开采或安全煤岩柱中基岩厚度较小的条件，分层间歇开采具有明显的效果。

6、协调开采协调开采是湖泊上采矿减小底板采动破坏的有效方法。

其目的就是通过适当地布置两矿层的工作面，以减小采动的支承压力和底板岩体破坏的深度。

协调可分为不同矿层的协调开采和同一矿层的协调开采。

湖泊下开采技术措施湖泊下采煤的安全煤岩柱留设一、湖泊的采动等级及允许采动程度级不允许导水断裂带波及到湖泊级允许导水断裂带波及松散孔隙弱含水层湖泊，但不允许垮落带波及该湖泊级允许导水断裂带进入松散孔隙弱含水层，同时允许垮落带波及该弱含水层湖泊安全煤岩柱的留设方法留设安全煤岩柱的实质是确定开采上限，保证裂隙带或冒落带不涉及水体1、防水安全煤岩柱目的：

不允许导水断裂带波及到水体结果：

避免上覆水体涌入井下，并要使矿井涌水量不明显增加。

覆岩岩性松散层底部粘性土层厚度大于累计采厚松散层底部粘性土层厚度小于累计采厚松散层全厚小于累计采厚松散层底部无粘性土层坚硬4A5A6A7A中硬3A4A5A6A软弱2A3A4A5A极软弱2A2A3A4A注：

注：

A=A=M/nM/n，M-M-累计采厚，累计采厚，mm；

n-n-分层层数；

本表不适用于综放开采分层层数；

本表不适用于综放开采054煤层防水安全煤岩柱保护层厚度/M054煤层防砂安全煤岩柱保护层厚度（M）覆岩岩覆岩岩性性松散层底部粘性土层或松散层底部粘性土层或弱弱含水层厚度大于累计采厚含水层厚度大于累计采厚松散层全厚大于松散层全厚大于累计采厚累计采厚坚硬坚硬4A2A中硬中硬3A2A软弱软弱2A2A极软弱极软弱2A2A注：

本表不适用分层层数；

本表不适用于综放开采于综放开采5590煤层防水安全煤岩柱及防砂安全煤岩柱保护层厚度覆岩岩性保护层厚度（m）55707190abcdabcd坚硬1518202217202224中硬1013151712151719软弱5810127101214aa松散层底部粘性土层大于累计采厚松散层底部粘性土层大于累计采厚bb松散层底部粘性土层小于累计采厚松散层底部粘性土层小于累计采厚cc松散层全厚为小于累计采厚的粘性土层松散层全厚为小于累计采厚的粘性土层dd松散层底部无粘性土层松散层底部无粘性土层水害及防治对策水害及防治对策报告人：

江雷水体下和水体上采煤理论与技术