构造复杂煤层开采综述

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1、构造复杂煤层开采 u断裂构造煤层开采 u向斜构造煤层开采 u盆地构造煤层开采 u其他构造煤层开采 u不稳定煤层开采 *1 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 采矿工程师应该具备的基本素质。Date2 第一章 断裂构造煤层 的 开 采 方 法 Date3 第一节 断裂构造煤层的特点及 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。

2、 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。 Date4 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 Date5 第二节 开拓部署中断层的处理 1、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； （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、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

3、署的处理方案 Date6 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 Date7 （3）利用斜巷解决个别煤层上、下阶段斜 长不一致的问题 Date8 （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 *9 （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 层 四层 四 层 十 一 层 二层 二层 四层 Date10 （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 Date11 （7）利用断层作为划分开采水平的依据 H=2

4、0m h=80m H=20m H=20m -420m -375m -225m -65m Date12 (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 Date13 3、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时采区可直接穿过 Date14 Date15 4、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 （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 Date16 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

5、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0.6-0.7倍时 ，可使用长壁开采，否则使用房柱式开采是合适 的。 Date17 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。 Date18 2、上山穿过斜交断层布置，使断层煤柱与护巷煤柱合 二为一 Date19 3

6、、上山顺倾斜断层布置，利用中部车场 石门联系两翼平巷 上山 Date20 4、缓倾斜煤层遇逆断层时（h小於10m),运输上山布置在下 盘，轨道上山布置在上盘卧底掘进，利用溜煤眼和石 门分别联系两翼平巷。 煤层 煤层 溜煤眼 轨道上山 运输上山 Date21 5、采区内有走向断层h=2m）时,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 错距。 Date22 6、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。 Date23 7、倾斜长度较大的局部块段可采用仰斜开采（倾角小 於10度） 区 段 上 平 巷 区 段 下 平 巷 仰斜工作面 Date2

7、4 8、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5-15m的 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 Date25 （2）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2-3架支架，不断的补充，可 减少一次更换时间太长的问题）。 Date26 (3) 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。 Date27 第四节 掘进巷道时断层处理 1、h10m时，应采用计算和作图法 求出石门的方向和长度 No.124 No.224 -200 -200 Date29 3、当h0.5m

8、,或1/2煤层厚度 n重开切眼 n2-10m Date42 3、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 Date43 （2）工作面微调法 n1 234 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 Date44 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 R p Date45 （3）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 Da

9、te46 过断层的支护措施： a、调整工作面与断层斜交，易于维护； b、采用密集支护，以防破碎顶板冒落； c、浅眼少装药爆破； d、机采工作面在断层顶板破碎处，预开机窝， 背严顶板。 Date47 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

10、为 Date48 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% 。 Date49 第二章 向斜构造煤层的开采方法 第一节 向斜构造煤层的特 点 煤层形态上看呈U字型，从岩层位置上看，在 向斜中央部分沉积的是新岩石。 -100 -200 -300 -100 -200 -300 strike dip 向斜 背斜 Date50 本章主要介绍内容： 1、倾斜构造煤层的巷道布置； 2、开拓开采方法； 3、向斜构造的处理方法和设计施工中 应注意问题 第二节 向斜构造煤层的开拓 方式 Date51 一、向斜煤层造成环

11、形运输的运输方式 n主井 n副井 n大巷 Date52 二、向斜构造煤层造成阶段斜长大小不一致 nL1 L2 nL2L1 n辅助水平 开采水平Date53 三、向斜构造可使下山采区变为上山采区 主斜井 副斜井 上山 上山 Date54 第三节 向斜构造区域采区 上、下山的布置方案 一、采区上、下山布置在向斜构造煤层的最大 倾角处 Date55 二、采区上山顺向斜轴布置 当两翼走向变化大或倾角变化大时，应采用 顺轴向布置方式，以轴部分为两翼，每翼似单斜 开采 Date56 三、采区上、下山顺向斜轴布置在煤层底板岩石中 在倾斜或急倾斜煤层中，顺煤层布置难以适应运 输提升 轨道-25；胶带输送机-

12、17 在底部穿层布置 四、顺向斜轴开掘专门运输上山 直接进入轴部运输巷 通过上山进入轴部运输巷 轴部运输巷 轴部运输巷 Date57 五、采区上山或下山与向斜轴斜交布置 Date58 六、采区上、下山布置在向斜的翼部 Date59 七、采区上、下山 顺向斜区的断层布置 Date60 第四节 向斜构造煤层 回采工作面的布置 一、回采工作面以向斜轴作为边界线 Date61 二、根据煤层走向变化，调整工作面的布置 1、推进方向变化-旋转开采 2、线长变化-合二为一 旋转开采 合二为一 Date62 第五节 小型向斜构造的处理 1、双机接力或在轴部专设运输机道，以解决运 输机跳链的问题： 第一部输送机

13、 第二部输送机 Date63 2、顺轴两侧布置工作面 n-100 n- 200 Date64 第六节 设计施工中应注意 的几个问题 一、运输问题 1）运输方式应单一，减少转折环节； 采用旋转开采，等 2）顺轴向布置运输巷道，以利于向斜两翼的 煤炭运输。 二、通风问题尽量采用向斜轴部进风，两翼巷道回 风的方案或对角式通风。 三、排水问题 向斜轴是天然的集水线，应当将排水巷和水 仓设在轴部，以利于排水。 Date65 四、测量问题 1、已控制向斜轴时，可顺轴挂线掘进； 2、未完全控制向斜构造时，沿预计的向 斜轴25挂线掘进，见轴后顺轴挂线掘进。 25 a c d 向斜轴 c d b a a探轴巷道

14、 c-平巷 b-重开探巷 d-顺轴巷道 Date66 五、地压问题 在轴部进行开拓时，巷道承受较大集中压力，应 采取： 1、服务年限长时，应将巷道布置在稳定的岩石 中； 2、煤层倾角较小时，集中巷应布置在向斜的翼 部，离开轴部压力集中区； 3、减小巷道断面，由双轨改为单轨断面； 4、应注意加强顶板支护。 Date67 六、瓦斯突出问题 1、瓦斯突出为矿压和煤层瓦斯综合作用的结果 ，即矿压大和瓦斯压力大区域，正是构造变化剧 烈的区域； 2、断层带就是瓦斯突出密集的地区，东北等地 统计，90%突发在地质构造破坏区域；37.85% 发生在断层附近； 西南等地统计，地质构造带瓦斯突出占95%； 向斜轴

15、部突出占60.6%。 采取措施: 1）开采解放层；2）大直径钻孔、水力冲孔和 震动放炮以排放瓦斯；3）加强巷道支护。 向斜区开采的问题归纳起来为三个问题:一是向 斜区与整个矿井的开拓部署问题；二是向斜区两 翼煤层的开采方法；三是向斜轴部的开采问题。 Date68 第三章 盆地构造煤层开采方法 第一节 盆地构造的特点 煤四周向中央倾斜，形成规则和不规则的盆状 结构。 盆地由中央到外，逐渐变化为老岩层。 形状多为圆形或椭圆形。 -80 -100 120 Date69 第二节 盆地构造煤层的开采方法 1、横切盆地开采方法-一分为二法 主斜井 副斜井 适应于矿井产量不大， 断层构造不多， 煤层倾角较大

16、的地质条件 Date70 2、纵横切割盆地开采方法 有利于巷道掘进和回采工作面的推进， 适应于倾角较小情况下 Date71 3、 水平切割盆地法-采区上下山开拓法 在盆地中央受地质条件限制不能建立主水平时 开采水平 n上山 n上山 n下山 Date72 4、四面轮子坡开拓方式 将主水平建立在盆底，由盆底向四周开拓采区上 山（轮子坡），该方法适用于大小盆地。全部为 上山开拓，运输、通风、排水均有利。 Date73 第三节 区段平巷布置方法 1、只平不直的布置方式-沿等高线布置，易于 排水和轨道运输，不利于运输机运输，工作面长 度变化较大。 3 5 的坡度布置工作面平 巷 2、直至不平-沿中线掘进，工作面长度变化不 大，尤其适用于综采工