煤矿特殊开采方法.docx

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煤矿特殊开采方法

煤矿特殊开采方法

一、名词解释

1.岩层移动：

因采矿引起采空区附近及上覆岩层的移动、变形和破坏的现象与过程称为岩层移动。

2.地表移动：

因采矿引起的岩层移动波及到地表，使地表产生移动、变形和破坏的现象及过程称为地表移动。

3.地表移动盆地：

在开采影响波及到地表以后，受采动影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域，这种地表沉陷区域称为地表移动盆地，或称下沉盆地。

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4.带压开采：

指是在具有承压水压力的含水层上进行采煤。

5.不稳定煤层：

煤层厚度变化较大，无明显规律，且煤层结构复杂或极复杂的煤层称为不稳定煤层。

6.极不稳定煤层：

煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星的煤层称为极不稳定煤层。

7.三软煤层：

煤层强度低，并富含裂隙，底板较软，遇水后容易膨胀，这类煤层被称为三软煤层。

8、充分采动：

当地下煤层采出后，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动为充分采动。

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超充分采动：

地表下沉盆地出现平底或有多个点的下沉值达到最大下沉值的采动状态。

非充分采动：

地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加的开采状态

9.充分采动角：

在充分采动或超充分采动条件下，在移动盆地主断面上，将地表下沉曲线上的最大下沉点或盆地平底边缘点投影在地表水平线上，该投影点和采空区边界的连线与煤层底板在采空区一侧的夹角叫充分采动角。

10.非充分采动角：

在非充分采动的条件下，根据移动盆地主断面上实测下沉曲线，取盆地中心点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角称非充分采动角

11.最大下沉角：

在移动盆地的倾向主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表水平线上的投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。

12.边界角：

在充分采动或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角。

13.移动角：

在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上3个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角成为移动角P33

14.裂缝角：

在充分采动或接近充分采动条件下，在地表移动盆地主断面上，移动盆地内最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为裂缝角。

P33

15.抽冒：

在浅部厚煤层、急倾斜煤层及断层破碎带和基岩风化带附近采煤或掘巷时，顶板岩层或煤层本身在较小范围内跨落超过正常高度的现象。

16.切冒：

当厚层极硬岩层下方采空区达到一定面积后发生直达地表的岩层一次性突然跨落和地表塌陷的现象。

17.上行式开采顺序：

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，后采标高高的煤层、分层或煤组称为上行式开采顺序。

18.人工强制放顶：

指在开采坚硬顶板条件下的煤层时，为减少采空区大面积悬顶对采场及人身威胁而向煤层顶板打深钻孔，并进行爆破，从而使坚硬完整的顶板离层、开裂以致软化。

19.冲击地压：

井巷或工作面周围煤岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象称为冲击地压。

20.超前影响：

在工作面推进过程中，工作面前方的地表受采动影响而下沉，这种现象称为超前影响。

21.宽带卸压：

（宽巷卸压）：

在巷道掘进时在巷道底脚向两帮掏槽的方法进行卸压，这种方法叫做宽巷卸压。

22.老空水：

过去采过的小煤窑以及矿井废弃的旧巷道中的积水被称为老窑水。

23.带状充填：

沿工作面推进方向，每隔一定距离垒砌一个矸石带来支撑顶板，以达到减小地表下沉目的的方法。

24.压裂扩溶：

是指承压水在小裂隙中进一步压裂岩体，使原有裂隙扩大。

25.特殊开采：

研究某些特殊条件下开采煤层所使用的特殊开采技术和方法。

26.协调开采：

就是根据不同的爱护对象，通过合理布设开采工作面，如合理设计工作面之间的相对位置、回采顺序等，让各工作面开采的相互影响能够得到有利迭加，使迭加后的变形值小于爱护对象的允许变形值，以达到减小开采对爱护对象影响的目的。

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27.建筑物下采煤：

指从技术上、经济上、使用要求上不适合搬迁的建筑物、构筑物所压煤层的开采。

28.铁路下采煤：

指在国家一、二级铁路干线和重要的铁路支线下进行采煤。

29.片帮：

受支承压力的影响，煤壁附近的煤体被压碎后脱离煤壁，这种现象称为煤壁片帮。

30.起动距：

拓开采影响开始波及到地表的开采空间宽度称为起动距。

拐点偏移距：

过地表下沉曲线拐点在地表水平线上的投影点，按开采影响传播角作直线与煤层相交，该交点与采空区边界沿煤层方向的距离。

31.煤层气：

储集于煤层中及其邻近岩层中的天然气，也称煤层吸附气、煤层甲烷或煤层瓦斯。

32.垮落带：

由采动影响引起上覆岩层破坏并向采空区垮落的发达地区层带。

33.断裂带：

垮落带上方的岩层产生断裂或裂隙，但仍保持其原有层状的岩层的岩层称之为断裂带。

34.上“三带”：

自上而下为垮落带、裂缝带和弯曲带。

垮落带指脱离岩层母体，失去连续性，呈不规则岩块或似层状巨块向采空区毛罗的那部分岩层，裂缝带指位于垮落带之上，具有与采空区连通的的导水裂隙，但连续性未受破坏的那一部分岩层。

弯曲带指导水裂缝带顶界到地表的那部分岩层。

P2

35.下“三带”：

第一带：

底板导水破坏带指由于采动矿压的作用，底板岩层连续性遭到破坏，导水性发生明显改变的层带。

第二带：

完整岩层带指保持采前岩层的连续性及其阻抗水性能的层带。

第三带：

承压水导高带指含水层中的承压水，沿隔水底板中的裂隙或断裂破碎带上升的高度。

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36.导水破坏带：

煤层底板受开采矿压作用，岩层连续性遭受破坏，其导水性因裂隙产生而明显改变。

促使导水性明显改变的裂隙在空间分布的范围成为底板导水破坏带。

P145

37.承压水导高带：

承压水导高带指含水层中的承压水，沿隔水底板中的裂隙或断裂破碎带上升的高度。

二、填空题

1.开采煤层底板也类似采动覆岩破坏移动存在底板导水破坏带、完整岩层带、承压水导高带。

2.地表移动变形和破坏形式，归纳起来有地表地表移动盆地、裂缝及台阶、塌陷坑几种。

3.水体下压煤开采，为了安全可以从开采引起的覆岩中的裂缝是否互相连通和互相连通的裂缝是否波及到水体两个方面考虑。

4.地下开采对地表的损害主要表现为倾斜和水平方向的移动变形。

5.影响超前角大小的因素主要有采动程度、工作面推进速度、采动次数。

6.岩体受采动影响，覆岩破坏具有明显的分带性，自上而下分别称为垮落带、裂缝带、弯曲带，一般简称“三带”。

7.山区近水平煤层开采引起的非连续变形，主要形式塌陷坑、塌陷槽、采动滑坡。

8.充填开采法地表沉陷主要影响因素下沉量因素、压缩量因素。

9.底板突水的影响因素主要有含水层的富水性、地质构造、矿山压力、含水层水压力、底板隔水层的阻抗水能力、地应力。

10.上覆水体防治措施有留安全煤（岩）柱顶水开采、疏

干或疏降水体开采、顶疏结合开采、处理补给水源。

11.传统充填方法按充填方式可分为水力充填、风力充填、

机械充填、矸石自溜充填。

12.地下开采对地表房屋的损害主要是由采动地表在垂直方向的移动变形（下沉、倾斜、曲率、扭曲）和水平方向的移动变形（水平移动、拉伸和压缩变形）以及地表平面内的剪应变引起两个方面。

13.采动岩体内的移动破坏形式有弯曲、断裂、垮落、离层、

底鼓、片帮、岩爆、煤爆。

14.矩形建筑物长轴方向抗变形的能力较小，短轴方向抗

变形能力较强。

所以，在建筑物下可采用平行长轴开采。

15.协调开采时通过合理布设开采工作面来减小开采对受保护对象影响的目的。

16.矿区水体主要分为地表水、地下水两类。

三、问答题

1、开采岩层移动变形，其影响因素有哪些？

答：

（1）覆岩力学性质的影响；

（2）覆岩岩体结构；（3）松散层影响；（4）地层倾角的影响；（5）开采深度的影响；（6）开采厚度和采空区面积的影响；（7）采煤方法及顶板管理方法的影响；（8）时间过程的影响；（9）地质构造的影响；（10）地下水位变动的影响。

2.房柱法开采的适用条件有哪些？

答：

（1）近水平和缓倾斜薄及中厚煤层

（2）顶板中等稳定以上，底板较平整、不太软，且保持干燥、无积水；（3）煤层的埋藏深度较小，一般在300~500m以内（4）煤质较硬，瓦斯含量小，为低瓦斯矿井或高瓦斯矿井的低瓦斯煤层；（5）煤层不容易自燃，非近距煤层组等。

3.铁路下采矿有哪些特点？

答：

（1）铁路是延伸性建筑物，相互之间为一整体。

如果某一区段出了问题，必然会影响全线正常通车。

必须全盘考虑。

（2）铁路在不中断线路营运条件下，通过起道、拨道、调整轨缝等措施消除线路的移动变形。

（3）铁路突然的、局部的陷落，对列车运行危害极大，可能导致列车行车事故，必须加以防止。

（4）铁路线路是在承受列车的动荷载作用下工作的。

列车速度快、重量大、线路受力复杂。

6.简答铁路下采煤的技术措施？

答：

（1）满足一定的采深与采厚比

（2）防止地表突然下沉或塌陷（3）减少地表下沉（4）消除和减轻地表变形的叠加影响（5）合理布置工作面。

4.简答水体下采煤的地面措施？

答：

地面采用河流改道、河流铺底、建立上游水库、筑拦洪坝、修拦洪沟、填渗水裂缝、架渡槽、设围沟以及排除内涝等措施，切断和改变地面补给水源。

5.简答水体下采煤的井下安全技术措施？

答：

（1）试探开采

（2）分区隔离开采（3）全部充填法开采、

部分开采和分层间歇开采（4）坚持有疑必探，先探后采的原则（5）正确设计防水隔离煤柱。

6.底板突水的主要影响因素有哪些?

答；1含水层的富水性2.地质构造3.矿山压力；工作面尺寸，开车方法，每层厚度，每层倾角，开采深度，顶底板的岩性4.含水层水压力5.底板隔水层的阻抗水能力；隔水层厚度及岩性，地质构造效应6.地应力；构造应力和重力的大小P137

7.水体下开采特点是什么？

答；1进行水体下开采时，主要考虑开采引起的覆岩中的裂隙是否相互连通，以及相互连通的列次是否波及到水体，，因此，研究覆岩的移动破坏规律特别是能够倒水裂隙带的高度以及其分布形态至关重要。

水体下开采时的保护对象和保护范围也具有特殊性，开采时的主要对象是矿井本身，为了更好的达到保护目的，不得不保护本身并不一定有价值的水体和水体下方的岩层快段。

8.地表移动轨迹有哪些特点？

（1）当工作面由远处向地表点A推进、移动波及到A点时，地表下沉速度由小逐渐变大，A点的移动方向与工作面推进方向相反，此为第一阶段。

（2）当工作面通过A点正下方继续向前推进时，地表下沉速度迅速增大，并逐渐达到最大下沉速度，A点的移动方向近于垂直方向，此为第二阶段（3）当工作面继续向前推进，逐渐远离地表点A后，点A的移动方向逐渐与工作面推进方向相同，此为第三阶段（4）当工作面远离地表点达到一定距离后，回采工作面对A点的影响逐渐消失，点A的移动逐渐消失，点A的移动停止。

稳定后。

点A的位置并不一定在其起始位置的正下方，一般略微偏向回采工作面位置停止一侧，此为移动的第四阶段。

P34

9.防水煤（岩）柱留设的原则是什么？

（1）在有突水威胁但又不宜疏放的地区采掘时，需留设防水煤（岩）柱。

（2）在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降到最低限度，以提高资源利用率。

（3）留设防水煤（岩）柱必须与开采区域的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。

（4）一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体开采设计中确定。

（5）在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的防水煤（岩）柱，致使整个防水煤（岩）柱失效。

（6）在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的条件时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设防水煤（岩）柱的条件。

（7）对防水煤（岩）柱的维护要特别严格（8）留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得（9）防水煤（岩）柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极落的岩层，否则防水煤（岩）柱将无隔水作用。

（10）含水层隔水底界一定要查清，并要注意是否局部缺失（所谓“天窗”）和厚度变薄区。

P119

10.充填开采法主要影响因素？

答：

一下沉量因素1.填充前顶板下沉因素2.填充体欠接顶量二；压缩量因素1.填充体压缩量2.顶底板和浮煤压缩量3.降低填充体压缩量

11.试述地层倾角对岩层移动有哪些影响？

答：

地层倾角只所以对岩层移动产生影响；其一是不懂倾角的地层往往具有不同德岩体结构，从而影响岩层移动特征；其二是因为不同倾角的底地层在煤层开采后形成的应力重分布特点不同，从而影起岩体结构状态的不同变化，使岩层移动变形的发展过程、破坏的形态和范围等产生显著的差异。

P14

12.简答条带采煤法的适用条件？

1）地面为密集建筑物、结构复杂的或纪念性的建筑物

（2）难搬迁的村庄（3）铁路桥梁、隧道或铁路干线下（4）水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层（5）地面排水困难。

13.试述充填法开采对地表沉陷的影响因素有哪些？

P84

（1.下沉量因素：

充填前顶板下沉量，充填体欠接顶量（2.压缩量因素：

充填体压缩量，顶底板和浮煤压缩量，降低充填体压缩

14、规程规定中，有关特殊开采方面列举5条。

（1）矿井建设和延深中，当开拓到设计水平时，只有在建成防，排系统后，方可开始想向有突水危险地区开拓掘进。

（2）井下采区，巷道有突水或者可能积水的，应当优先施工安装防，排水系统，并保证有足够的排水能力。

（3）对于煤层顶，底板带压的采掘工作面，应当提前编制防水设计，制定并落实开采期间各项安全防范措施。

（4）开采水淹区域下的废弃防隔煤柱时，应当彻底疏干上部积水，进行可行性技术评价，确保无溃浆威胁。

严禁订水作业。

（5）煤系顶底部有强岩溶承压含水层时，主要运输巷和主要回风巷应当布置在不受谁威胁的层位中，并以石门分区隔离开采

15、煤矿井下透水的预兆有哪些？

答：

〔1〕透水前的预兆：

①煤层发潮发暗、②巷道壁或顶板“挂汗”、③煤层变凉、④工作面顶板淋水加大、⑤从煤层或岩层裂缝中挤出“嘶嘶”水声、⑥工作面有害气体增加、⑦煤壁或巷道“挂红”。

⑵不同水源的透水征兆：

①老空水透水征兆、②溶洞水透水征兆、③断层透水征兆、④冲积层水透水征兆。

16.透水预兆有哪些？

1、挂红。

矿井水中含有铁的氧化物，在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面煤岩体表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫挂红。

挂红是一种出水信号。

2、挂汗。

积水区的水在自身压力作用下，通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上结成许多水珠。

3、水叫。

含水层或积水区内的高压水，向煤岩裂隙挤压时，与两壁摩擦会发出“嘶嘶”叫声，这说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了。

4、空气变冷。

采掘工作面接近积水区域时，空气温度会下降，煤壁发凉，人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉。

5、出现雾气。

当采掘工作面气温较高时，从煤壁渗出的积水，会被蒸发而形成雾气。

6、顶板淋水加大；顶板来压，底板鼓起。

7、水色发混，有臭味。

8、采掘工作面有害气体增加。

积水区向外散发瓦斯、二氧化碳、硫化氢等有害气体。

9、裂隙出现渗水等。

如果出水清静，则离积水区较远；若浑浊，则离积水区已近

17.四区、三带的规律和特点，影响三带高度的主要因素。

（1）充分采动区：

位于采空区中部上方，该区内的岩层垮落与沉降已趋于停止，但范围仍随开采范围扩大而不断扩大；岩层平行于其原始层位；移动向量达到最大程度。

（2）顶底板压缩区：

受支撑压力作用而形成的；该区中顶板岩层距地表越近，下沉值越大。

（3）最大弯曲区：

此范围岩层向下弯曲的程度最大；岩层层面上将出现较多的拉伸裂隙，甚至使整层岩层断裂。

（4）底板隆起区：

由于卸压及水平方向的压缩，底板出现均匀隆起区和不均匀隆起区。

（1）垮落带：

由采矿引起的上覆岩层破坏并向采空区垮落的岩层。

特点：

分为规则垮落带和不规则垮落带；岩石的碎胀性使垮落带岩石的体积明显增大；高度取决于采出厚度、上覆岩层的岩性、碎胀系数和煤层倾角。

（2）断裂带：

垮落带上方的岩层产生断裂和裂缝，但仍保持其原有层状的岩层。

特点：

岩层层面上出现垂直于层面的拉伸裂隙；各岩层之间产生平行于层面的离层；岩层一般都能导水；断裂带随开采空间扩大而向上发展，达到最大，继续扩大时，高度又随之降低；重复开采时，高度上升幅度减小。

（3）弯曲带：

断裂带上界至地表的岩层。

特点：

具有隔水性；保持整体性和层状结构，很少存在离层裂隙；采深较大时，弯曲带高度可能远大于垮落带和断裂带高度之和；地表下沉盆地边缘往往要出现张裂隙。

影响三带高度的因素：

（1）顶板岩性；

（2）煤层倾角；（3）采高及厚煤层分层次数；（4）采空区范围大小；（5）采空区处理方法。

18.简答地下开采对地表的影响及分类？

答：

一类是移动，包括下沉和水平移动；另一类是变形，包

括倾斜、曲率、水平变形、剪应变和扭曲。

19.简答建筑物下采煤的地面技术措施？

答：

（1）设置变形缝

（2）加设钢拉杆、钢箍或钢筋混凝土

圈梁（3）设置缓冲沟（4）设置滑动层（5）对建筑物易损坏的薄弱环节局部加固。

20.简答水体下的采煤方式？

答：

（1）顶水采煤

（2）疏水采煤（3）顶疏结合采煤（4）

堵截水源与疏水结合采煤。

21.简答极薄和薄煤层与厚和中厚煤层相比，开采存在哪些特点？

答：

（1采高低，人员在工作面只能爬行，甚至以卧姿作业，

工作条件差，设备移动困难。

（2掘进率高，工作面接替困难。

（3长壁机械化工作面投入产出比高，单产、工效及经济效益低。

22.简答即能减少地表下沉又能减少地表变形的井下开采技

术措施？

答：

（1）充填法处理采空区

（2）条带采煤法（3）采空区离

层带中高压注浆。

23.简答在坚硬顶板下采煤，顶板需要进行特殊处理的手段？

答：

一是强制放顶，二是向顶板岩层进行高压注水软化，促

进坚硬顶板能及时跨落。

24.简答铁路线路及相关建（构）筑物必须留设保护煤柱的条件？

（1）采深与采厚之比不能满足要求的铁路线路或煤层

（2）有严重滑坡危险而又难以处理的铁路线路（3）目前条件下采用改道或不留设煤柱方法处理在技术上不可能或在经济上不合理的铁路线路（4）一、二级铁路线上的一、二等铁路车站（5）铁路隧道和全长大于20m的铁路桥。

25.简答凡申请建立永久抽放系统的矿井应同时具备条件？

答；

（1）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min；

（2）矿井瓦斯涌出量大于15m3/min；（3）每一个瓦斯抽放系统的抽放量预计可保持在3m3/min以上；（4）瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。

26.影响垮落带和断裂带高度的主要因素有哪些？

答：

影响垮裂带和断裂带高度的主要因素包括：

与上覆岩层的岩性结构、煤层倾角、采高及厚煤层分层次数、采空区范围大小和采空区方法等因素有关。

27、地表变形的程度与哪些因素有关？

建筑物受破坏程度与哪些因素有关？

答：

地表变形程度与采厚、采煤方法、上覆岩层岩性及地质构造等因素有关；建筑物受破坏程度取决于地表变形大小和自身的抗变形能力有关。

28.冲击地压的特征有哪些？

答：

⑴突然爆炸、⑵巨大声响、⑶冲击波强、⑷弹性振动、⑸煤体移动、⑹顶板下沉或底板臌裂、⑺煤帮抛射性塌落

29.垮落带岩层破坏特点中的分带性是怎样的？

答：

垮落带岩层破坏特点中的分带性是：

在垮落带内，从煤层往上岩层破碎程度逐渐减小。

根据垮落岩块的破坏和堆积状况。

垮落带了分为不规则垮落带和规则垮落带两部分。

在不规则垮落带内，岩层完全失去原有的层位，在靠近煤层附近的岩石破碎、紊乱；不规则垮落带上部是规则垮落带，该带内的岩块堆积排列较整齐。

30.设置变形缝的目的是什么？

答：

设置变形缝是用人为造成的切缝来吸收变形，将比较长的建筑物自屋顶到基础切成彼此互不相连的独立单体，以增加建筑物抵抗变形的能力，达到减小变形危害的作用。

31.铁路下采矿与建筑物下采矿相比，具有的特点是什么？

答：

⑴铁路承担着繁重的运输任务，在铁路下采矿不但要考虑合理的采出矿产资源，重要的是要保证快速运行列车的安全。

⑵铁路线路承受的是列车运行的动载荷，而且列车重量大，车速快，加之还要进行铁路下采矿，增加了地表移动变形对线路的影响，是的铁路线路的受力状态很复杂。

⑶铁路线路是延伸性的建筑物，如果某一区段出现了障碍，全线通车将受到影响。

因此，当处理某一段的线路移动和变形时，都需顾及与之相临区段在线路坡度、水平、方向等方面的连接关系，使之不超过线路的允许限度，以保证列车运行的安全。

⑷铁路可以用起道、拔道、调整轨缝等措施保证列车连续运行，也就是用日常维修的办法，逐步将移动与变形消除掉。

32.在深井开采中，巷道支护结构应满足哪些要求？

答：

⑴支护强度大，能抵抗高地压；⑵可缩性能好，可缩性大，能适应围岩的大变形；⑶封闭性能好，能够有效地防止底鼓。