《煤矿开采学课件第四篇矿井其它开采方法第二十一至二十六章其他采煤法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿开采学课件第四篇矿井其它开采方法第二十一至二十六章其他采煤法（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十二章第二十二章第二十二章第二十二章 水力充填采煤水力充填采煤水力充填采煤水力充填采煤第二十三章第二十三章第二十三章第二十三章 “ “三下一上三下一上三下一上三下一上” ”采煤采煤采煤采煤 第二十四章第二十四章第二十四章第二十四章 深矿井采煤深矿井采煤深矿井采煤深矿井采煤 第二十五章第二十五章第二十五章第二十五章 水力采煤水力采煤水力采煤水力采煤 第二十六章第二十六章第二十六章第二十六章 煤炭地下气化煤炭地下气化煤炭地下气化煤炭地下气化第四篇第四篇 其他开采方法其他开采方法第二十二章第二十二章 水砂充填采煤法水砂充填采煤法 一、概述一、概述 实质实质：充填法是一种采空区处理的方法，：充填法
2、是一种采空区处理的方法，它是利用砂子、碎石或炉渣等材料充填它是利用砂子、碎石或炉渣等材料充填采空区，借以支撑围岩，防止或减少围采空区，借以支撑围岩，防止或减少围岩垮落和变形。岩垮落和变形。 充填方法充填方法：自溜充填、机械充填、风力：自溜充填、机械充填、风力充填、水力充填。充填、水力充填。二、充填材料的选择二、充填材料的选择（一）对充填材料的要求（一）对充填材料的要求 总体要求总体要求：数量足，取材容易，质量好，安全可靠，价格：数量足，取材容易，质量好，安全可靠，价格低，易加工。低，易加工。 具体要求具体要求：1、充填材料的质量应适合于管路水力输送、充填材料的质量应适合于管路水力输送2、为避免
3、堵管，最大粒径应小于管径的五分之二、为避免堵管，最大粒径应小于管径的五分之二3、充填材料中应有适当的含泥量和合理的粒径配比，以使、充填材料中应有适当的含泥量和合理的粒径配比，以使充填体致密、沉缩率小充填体致密、沉缩率小4、具有较好的透水性，以使充填体易脱水、具有较好的透水性，以使充填体易脱水5、充填材料中不应含有可燃物成分、充填材料中不应含有可燃物成分6、充填材料应便于运输和贮存，冬季不易冻结。、充填材料应便于运输和贮存，冬季不易冻结。（二）充填材料的需要量（二）充填材料的需要量1、充填材料的总需要量、充填材料的总需要量 应根据井田内采用充填采煤法的煤炭可采储量应根据井田内采用充填采煤法的煤炭
4、可采储量和每采一吨煤所需充填材料的数量来确定。和每采一吨煤所需充填材料的数量来确定。2、充填材料的年消耗量、充填材料的年消耗量 由井田内用水力充填采煤法的年产量来确定。由井田内用水力充填采煤法的年产量来确定。三、水力充填系统及设施三、水力充填系统及设施l几个概念几个概念：静压充填、加压充填、临界流速、压头、充填倍线、：静压充填、加压充填、临界流速、压头、充填倍线、水砂比、充填能力、砂门子。水砂比、充填能力、砂门子。（一）贮砂及水砂混合系统（一）贮砂及水砂混合系统 由砂仓和注砂室组成由砂仓和注砂室组成1、砂仓、砂仓分为地面和地下两种，我国多用地下砂仓。分为地面和地下两种，我国多用地下砂仓。地下砂
5、仓按断面形状分为：圆形、矩形及盆型。地下砂仓按断面形状分为：圆形、矩形及盆型。砂仓容积以能贮存一昼夜以上的耗砂量为宜，一般为日耗砂量的倍。砂仓容积以能贮存一昼夜以上的耗砂量为宜，一般为日耗砂量的倍。2、地下注砂室、地下注砂室3、断面注砂室、断面注砂室（二）砂浆输送的基本参数（二）砂浆输送的基本参数1、倍线与压头、倍线与压头水力坡度：砂浆通过单位长度的总能耗即单位长度管路水力坡度：砂浆通过单位长度的总能耗即单位长度管路的阻力损失。的阻力损失。充填倍线：单位压头所需负担的输砂距离。我国常将其充填倍线：单位压头所需负担的输砂距离。我国常将其控制在控制在2-6之间。之间。2、水砂比、充填能力、水砂比、
6、充填能力水砂比：在一定体积砂浆中，水的体积与充填材料的体水砂比：在一定体积砂浆中，水的体积与充填材料的体积之比。积之比。充填能力：水砂充填每小时输送充填材料的松散体积。充填能力：水砂充填每小时输送充填材料的松散体积。3、输砂参数的确定方法、输砂参数的确定方法4、充填管路及布置、充填管路及布置管路布置以顺利输砂、充填能力大和经济上有利为原则。管路布置以顺利输砂、充填能力大和经济上有利为原则。具体应注意以下几个问题具体应注意以下几个问题：1）尽量利用已开巷道，非不得已不另开管子道；）尽量利用已开巷道，非不得已不另开管子道；2）由喇叭口到采区至少有一条管路，必要时再增设备用管路，管路）由喇叭口到采区
7、至少有一条管路，必要时再增设备用管路，管路应选择最短线路，以降低充填倍线；应选择最短线路，以降低充填倍线；3）避免上坡管路，并使所有管路均在水坡线以下；）避免上坡管路，并使所有管路均在水坡线以下；4）减少转弯次数，避免拐急弯。）减少转弯次数，避免拐急弯。（三）供水与污水处理系统（三）供水与污水处理系统1、供水、供水一般以井下涌水为水源。一般以井下涌水为水源。2、污水处理、污水处理沉淀池：工作面临时沉淀池、采区沉淀池和中央沉淀池沉淀池：工作面临时沉淀池、采区沉淀池和中央沉淀池沉淀池清理方式：人工扫泥、机械扫泥和压气水力排泥沉淀池清理方式：人工扫泥、机械扫泥和压气水力排泥四、水砂充填采煤法四、水砂
8、充填采煤法 倾倾斜斜分分层层走走向向长长壁壁上上行行充充填填采采煤煤法法及及倾倾斜斜分分层层V形形倾倾斜斜长长壁壁上上行行充充填采煤法。填采煤法。 （一）（一）倾斜分层走向长壁上行充填采煤法倾斜分层走向长壁上行充填采煤法 1 1、准备方式及采煤系统、准备方式及采煤系统与垮落法采煤采准巷道相比有以下特点：与垮落法采煤采准巷道相比有以下特点：1)1)分层巷道布置及煤柱形式分层巷道布置及煤柱形式同样有水平式、倾斜式和垂直式三种。同样有水平式、倾斜式和垂直式三种。2）区段集中巷的布置）区段集中巷的布置均均采采用用分分层层同同采采，所所以以要要设设集集中中平平巷巷，由由于于充充填填法法采采用用上上行行开
9、开采采顺顺序序，多多将将集集中中平平巷巷布置在顶分层或顶板岩层中。布置在顶分层或顶板岩层中。3）充填管路布置）充填管路布置材料道兼做管子道、材料道与管子道分开。材料道兼做管子道、材料道与管子道分开。4）流水巷道布置）流水巷道布置煤水在分层运输平巷内分家、煤水同向。煤水在分层运输平巷内分家、煤水同向。2、采煤工艺、采煤工艺大部分采用炮采，由于采用充填法管理顶板，采场矿压大部分采用炮采，由于采用充填法管理顶板，采场矿压活动不明显，所以工作面控顶面积可适当加大，支护活动不明显，所以工作面控顶面积可适当加大，支护密度可以减小，能够采用点柱等简单支护方式，但增密度可以减小，能够采用点柱等简单支护方式，但
10、增加了充填工艺和污水处理等措施。加了充填工艺和污水处理等措施。1）充填准备及充填工艺）充填准备及充填工艺2）充填作业方式）充填作业方式轮换式和平行式轮换式和平行式（二）（二）倾斜分层倾斜分层V形倾斜长壁上行充填采煤法。形倾斜长壁上行充填采煤法。四、适用条件四、适用条件 与倾斜分层下行垮落采煤法比较，具有以下特点与倾斜分层下行垮落采煤法比较，具有以下特点：1）开采引起的岩层移动及地表下沉量小；）开采引起的岩层移动及地表下沉量小；2）回采工作面顶板压力小；）回采工作面顶板压力小；3）如充填致密，采空区一般不易引起自然发火；）如充填致密，采空区一般不易引起自然发火；4）采煤工作面空气湿润，煤尘少，可
11、减少煤尘危害。）采煤工作面空气湿润，煤尘少，可减少煤尘危害。倾斜分层走向长壁上行充填采煤法适用条件：倾斜分层走向长壁上行充填采煤法适用条件： 、倾角、倾角535特厚煤层；特厚煤层； 、对地表变形要求严格的建（构）筑物、铁路下和、对地表变形要求严格的建（构）筑物、铁路下和 水体下开采区域；水体下开采区域； 、顶板极破碎，有煤与瓦斯突出及冲击地压的特厚、顶板极破碎，有煤与瓦斯突出及冲击地压的特厚 煤层以及极易自燃的煤层。煤层以及极易自燃的煤层。第二十三章第二十三章 “三下一上三下一上”采煤采煤 “三三下下一一上上”采采煤煤在在建建筑筑物物下下、铁铁路路下下、水水体体下下和和承承压压水水体体上上采采
12、煤煤时时，既既要要保保证证建建筑筑物物和和铁铁路路不不受受到到开开采采影影响响而而破破坏坏，又又要要尽尽量量多多采出煤炭。采出煤炭。一、岩层与地表移动的一般特征一、岩层与地表移动的一般特征 （一）岩层移动的一般特征（一）岩层移动的一般特征 就煤层的开采来说，采空区周围的岩层移就煤层的开采来说，采空区周围的岩层移动和变形，一般表现为采空区上方顶板的弯动和变形，一般表现为采空区上方顶板的弯曲下沉、断裂、垮落，底板岩层鼓起、开裂、曲下沉、断裂、垮落，底板岩层鼓起、开裂、滑动、以及采空区周围煤壁的压出、片帮，滑动、以及采空区周围煤壁的压出、片帮，等等。等等。（二）地表移动的一般特征（二）地表移动的一般
13、特征（1 1）地表移动盆地）地表移动盆地（2 2）裂缝）裂缝（3 3）台阶状塌陷盆地）台阶状塌陷盆地（4 4）塌陷坑）塌陷坑二、建筑物压煤开采二、建筑物压煤开采( (一一) )地表移动和变形对建筑物的影响地表移动和变形对建筑物的影响1.1.地表下沿的影响地表下沿的影响l建建筑筑物物主主要要管管路路的的坡坡度度会会发发生生变变化化，四四周周的的防防水水坡坡也也可可能能造造成成破破坏坏。特特别别是是由由于于地地表表下下沉沉造造成成潜潜水水位位相相对对上上升升，造造成成建建筑筑物物长长期期积积水水或或过过度潮湿时，就会影响建筑物的强度，以至影响建筑物的使用。度潮湿时，就会影响建筑物的强度，以至影响建
14、筑物的使用。2.2.地表倾斜的影响地表倾斜的影响l地地表表倾倾斜斜后后，建建筑筑物物也也随随之之歪歪斜斜，重重心心偏偏移移，影影响响其其稳稳定定性性，而而且且承承重结构内部将产生附加盈利，基础的承压也会发生变化。重结构内部将产生附加盈利，基础的承压也会发生变化。3.3.地表曲率的影响地表曲率的影响l建筑物的基础底面出现悬空状态。建筑物的基础底面出现悬空状态。4.4.地表水平变形的影响地表水平变形的影响l使建筑物受到附加的拉伸和压缩应力。使建筑物受到附加的拉伸和压缩应力。( (二二) )减少地表移动和变形的开采措施减少地表移动和变形的开采措施1.1.防止地表突然下沉防止地表突然下沉 措措施施：在
15、在一一定定的的开开采采深深度度下下，进进行行建建筑筑物物下下采采煤煤；开开采采急急斜斜煤煤层层时时，在在煤煤层层露露头头处处应应留留设设足足够够的的煤煤柱柱，以以防防止止突突然然塌塌陷陷；在在缓缓斜斜或或倾倾斜斜厚厚煤煤层层浅浅部部开开采采时时，应应尽尽量采用倾斜分层长壁式采煤法，并适当减少第一、第二分层开采煤厚。量采用倾斜分层长壁式采煤法，并适当减少第一、第二分层开采煤厚。2、减少地表下沉的措施、减少地表下沉的措施 （1）采用充填采煤法）采用充填采煤法 （2）使用分带开采法。）使用分带开采法。 （3）使用房柱式采煤。）使用房柱式采煤。 （4）减少一次采出煤厚。）减少一次采出煤厚。3、消除或减
16、少开采影响的不利叠加的措施、消除或减少开采影响的不利叠加的措施（1）分层间隔开采）分层间隔开采（2）合理布置各煤层（分层）的开采边界）合理布置各煤层（分层）的开采边界（3）尽量使用较长的采煤工作面，实行全柱开采）尽量使用较长的采煤工作面，实行全柱开采（4）尽量不残留尺寸不适当的煤柱）尽量不残留尺寸不适当的煤柱（5）协调开采）协调开采4、消除或减少开采边界的影响、消除或减少开采边界的影响三、铁路压煤开采三、铁路压煤开采（一）铁路压煤开采的特点和要求（一）铁路压煤开采的特点和要求（二）开采技术措施（二）开采技术措施1、在采区布置上，应尽量使采动线路处于盆地主断面附近，避免线路处于移动、在采区布置上
17、，应尽量使采动线路处于盆地主断面附近，避免线路处于移动盆地的边缘。盆地的边缘。2、严禁使用非正规的采煤方法。、严禁使用非正规的采煤方法。3、选择合适的采煤方法和顶板管理方法。、选择合适的采煤方法和顶板管理方法。4、在缓斜和倾斜厚煤层浅部开采时，应尽量采用倾斜分层采煤法，适当减小分、在缓斜和倾斜厚煤层浅部开采时，应尽量采用倾斜分层采煤法，适当减小分层开采的厚度，禁用一辞采全稿采煤法。层开采的厚度，禁用一辞采全稿采煤法。5、开采急斜煤层时，应尽量采用沿走向推进的小姐端伪倾斜掩护支架采煤法，、开采急斜煤层时，应尽量采用沿走向推进的小姐端伪倾斜掩护支架采煤法，水平分层采煤法。水平分层采煤法。6、煤层顶
18、板坚硬，不易冒落时，应进行人工放顶，以防止空顶面积达到极限时、煤层顶板坚硬，不易冒落时，应进行人工放顶，以防止空顶面积达到极限时突然冒落而引起地表突然下沉。突然冒落而引起地表突然下沉。7、铁路位于煤层露头附近，或在其下方浅部有煤层或石灰岩时，需调查铁路下、铁路位于煤层露头附近，或在其下方浅部有煤层或石灰岩时，需调查铁路下方是否有老空区、废巷道发、岩溶等，如果在这些空硐充水，则采前应将水方是否有老空区、废巷道发、岩溶等，如果在这些空硐充水，则采前应将水排干，并用注浆法填是空硐。排干，并用注浆法填是空硐。8、浅部非正规采过的老空区，在开采过程中要划定范围，派专人巡视，监督地、浅部非正规采过的老空区
19、，在开采过程中要划定范围，派专人巡视，监督地表移动情况，做好相应的应急准备。表移动情况，做好相应的应急准备。四、水体压煤开采四、水体压煤开采( (一一) )影响水体下采煤的地质及水文地质因素影响水体下采煤的地质及水文地质因素1.1.煤层上方水体类型煤层上方水体类型2.2.岩性及地层结构岩性及地层结构3.3.断裂构造断裂构造4.4.煤煤( (岩岩) )层赋存状态层赋存状态( (二二) )水体压煤开采的一般途径水体压煤开采的一般途径1、顶水采煤、顶水采煤对水体不做任何处理，只在水体与煤层之间保留对水体不做任何处理，只在水体与煤层之间保留一定厚度（或垂稿）的安全煤岩柱情况下进行采煤。一定厚度（或垂稿
20、）的安全煤岩柱情况下进行采煤。2、疏干采煤：先疏后采，或边采边疏、疏干采煤：先疏后采，或边采边疏 3、顶疏结合开采、顶疏结合开采4、帷幕注浆堵水、帷幕注浆堵水( (三三) )水体下采煤的开采技术措施水体下采煤的开采技术措施五、石灰岩水压含水层上带压开采五、石灰岩水压含水层上带压开采( (一一) )石石灰灰岩岩水水压压含含水水层层上上带带压压采采煤煤防防治治水水途途径径及及技术应用特点技术应用特点1、石灰岩承压含水层上带压采煤防治途径、石灰岩承压含水层上带压采煤防治途径（1）疏水开采）疏水开采（2）堵水开采）堵水开采（3）带（水）压开采）带（水）压开采（4）综合治理）综合治理2、石灰岩承压含水层
21、上采煤技术应用的特点、石灰岩承压含水层上采煤技术应用的特点( (二二) ) 石灰岩水压含水层上带压开采的石灰岩水压含水层上带压开采的 技术条件及影响因素技术条件及影响因素1、含水层的富水特征、含水层的富水特征2、断裂构造的导水性、断裂构造的导水性3、底板岩柱的阻水能力、底板岩柱的阻水能力4、采动影响程度、采动影响程度( (三三) ) 石灰岩水压含水层上带压开采的石灰岩水压含水层上带压开采的 适用条件及技术措施适用条件及技术措施1、含水层上带压开采的适用条件、含水层上带压开采的适用条件2、综合治理、带压开采的主要技术措施、综合治理、带压开采的主要技术措施第二十四章第二十四章 深矿井开采深矿井开采
22、 第一节第一节 概述概述一、深矿井开采的主要特征一、深矿井开采的主要特征指埋藏在距地表一定深度（一般大于指埋藏在距地表一定深度（一般大于800800米）的煤炭。米）的煤炭。（一）地压大（一）地压大 主要表现为：主要表现为：1 1、原岩应力大、原岩应力大包括：自重应力、构造应力、岩体中水和瓦斯对岩体的应力等。包括：自重应力、构造应力、岩体中水和瓦斯对岩体的应力等。2 2、岩体塑性大、岩体塑性大静水压力状态静水压力状态3 3、矿山压力显现剧烈、矿山压力显现剧烈围岩移动量大，移动速度快；冲击地压发生频度高，冲击能量大。围岩移动量大，移动速度快；冲击地压发生频度高，冲击能量大。主讲：林世豪（二）地温高
23、（二）地温高温度梯度：每百米上升的度数。温度梯度：每百米上升的度数。（三）矿井瓦斯大（三）矿井瓦斯大1 1、矿井瓦斯绝对涌出量大、矿井瓦斯绝对涌出量大原原因因：煤煤层层埋埋藏藏深深，煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量大大；煤煤炭炭开开采采强强度度随随采深增加而增大。采深增加而增大。2 2、瓦斯（煤与瓦斯）突出频度大，提出物量大、瓦斯（煤与瓦斯）突出频度大，提出物量大但当开采达到一定深度时，瓦斯突出的频度又会减小。但当开采达到一定深度时，瓦斯突出的频度又会减小。二、深矿井开采的发展二、深矿井开采的发展第二节第二节 深矿井井田开拓深矿井井田开拓一、开拓方式一、开拓方式（一）立井开拓（使用最多）（一）立井开拓
24、（使用最多）原因：立井与斜井相比有以下特点：原因：立井与斜井相比有以下特点：1、井筒短、井筒短2、井筒开凿工程量小，建井工期短、井筒开凿工程量小，建井工期短3、提升距离短，一次提升距离短，辅助提升能力大、提升距离短，一次提升距离短，辅助提升能力大4、管缆敷设距离短，有利于排水、供电、供水、供压气及通讯等、管缆敷设距离短，有利于排水、供电、供水、供压气及通讯等5、用做通风井时，通风距离短，风压损失小。、用做通风井时，通风距离短，风压损失小。（二）主斜井、副立井综合开拓（二）主斜井、副立井综合开拓优点：优点：1、主斜井采用胶带输送机运输，运输能力大。、主斜井采用胶带输送机运输，运输能力大。2、用立
25、井做副井充分利用立井的长处。、用立井做副井充分利用立井的长处。（三）平硐开拓和斜井开拓（三）平硐开拓和斜井开拓 应用较少应用较少二、井筒位置和数目二、井筒位置和数目 选择井筒位置时，应尽量减少压煤量。选择井筒位置时，应尽量减少压煤量。 深矿井开采中井筒数目较少深矿井开采中井筒数目较少：一般一个主井，一个：一般一个主井，一个副井，分别兼做进、回风井。副井，分别兼做进、回风井。三、大巷布置三、大巷布置 多采用集中布置，位置选择在坚硬而稳定的岩层中。多采用集中布置，位置选择在坚硬而稳定的岩层中。上山布置可视煤层层间距不同采用集中上山或分层上山布置可视煤层层间距不同采用集中上山或分层（组）上山布置。（
26、组）上山布置。四、深矿井延深四、深矿井延深 分为直接开凿至深部、经过若干次延深而形成深矿井。分为直接开凿至深部、经过若干次延深而形成深矿井。第三节第三节 深矿井开采的矿压控制深矿井开采的矿压控制一、巷道布置一、巷道布置1、开拓和准备巷道应布置在岩石力学性能好的岩（煤）层中。、开拓和准备巷道应布置在岩石力学性能好的岩（煤）层中。2、巷道应布置在受采动影响小的位置。、巷道应布置在受采动影响小的位置。 具体做法具体做法：1）在采空区下方掘巷；）在采空区下方掘巷；2）在采空区冒落矸石中成巷；）在采空区冒落矸石中成巷； 3）加大大巷或上山距煤层底板的垂直距离；）加大大巷或上山距煤层底板的垂直距离；4）跨
27、巷道（大巷或）跨巷道（大巷或上山）采煤；上山）采煤；5）沿空掘巷；）沿空掘巷；6）沿空留巷。）沿空留巷。3、缩短巷道服务年限。、缩短巷道服务年限。主要指缩短准备巷道和回采巷道的服务年限。主要指缩短准备巷道和回采巷道的服务年限。缩短区段平巷服务年限的措施：缩短区段平巷服务年限的措施：1）采用区段集中平巷，分层或分煤层平巷采用超前平巷；）采用区段集中平巷，分层或分煤层平巷采用超前平巷；2）采用前进式开采；）采用前进式开采；3）减小工作面推进长度。）减小工作面推进长度。二、巷道支护二、巷道支护巷道支护结构应满足的要求：巷道支护结构应满足的要求：1、支护强度大，能抵抗高地压；、支护强度大，能抵抗高地压
28、；2、可缩性能好，可缩量大，能适应围岩的大变形；、可缩性能好，可缩量大，能适应围岩的大变形；3、封闭性能好，能够有效地防止底鼓。、封闭性能好，能够有效地防止底鼓。三、巷道维护三、巷道维护（一）卸压法（一）卸压法1、超前导硐、超前导硐2、爆破卸压（通常用底板卸压）、爆破卸压（通常用底板卸压）3、钻孔卸压（在围岩中打钻孔，通过钻孔变形实现卸压）、钻孔卸压（在围岩中打钻孔，通过钻孔变形实现卸压）4、宽巷卸压、宽巷卸压巷道掘进宽度大于使用宽度，仅支护使用宽度，宽掘部分可自由变形。巷道掘进宽度大于使用宽度，仅支护使用宽度，宽掘部分可自由变形。（二）围岩加固法（二）围岩加固法目的目的：提高围岩自支撑能力：
29、提高围岩自支撑能力方法方法：机械加固（锚杆）、化学加固（化学材料）：机械加固（锚杆）、化学加固（化学材料）第四节第四节 深矿井开采的地热和瓦斯控深矿井开采的地热和瓦斯控制制（一）地热控制（一）地热控制 在矿井或采区安装空调机，进行制冷降温。在矿井或采区安装空调机，进行制冷降温。（二）瓦斯控制（二）瓦斯控制 一是控制瓦斯涌出量；二是防止煤与瓦斯突出。一是控制瓦斯涌出量；二是防止煤与瓦斯突出。 深矿井开采中瓦斯控制的特点：深矿井开采中瓦斯控制的特点： 1、瓦斯赋存条件及作用机理复杂，防止瓦斯突出难、瓦斯赋存条件及作用机理复杂，防止瓦斯突出难 度大；度大； 2、瓦斯突出的时间和地点不确定，防止瓦斯突
30、出工、瓦斯突出的时间和地点不确定，防止瓦斯突出工作量大；作量大； 3、瓦斯抽放是降低矿井瓦斯涌出量的有效手段。、瓦斯抽放是降低矿井瓦斯涌出量的有效手段。第二十五章第二十五章 水力采煤法水力采煤法 利利用用水水力力来来完完成成矿矿井井生生产产中中采采煤煤、运运输输、提提升升等等生生产产环环节节的的全全部部或或部分工作的开采技术，简称水采。部分工作的开采技术，简称水采。第一节第一节 水力采煤的生产系统水力采煤的生产系统一、水采矿井的基本类型一、水采矿井的基本类型（一）全部水力化矿井（一）全部水力化矿井1 1、全部水力采、运、提的水力化矿井、全部水力采、运、提的水力化矿井2 2、分级运提的全部水力化
31、矿井、分级运提的全部水力化矿井煤的运输与提升采用水旱分级运提方式。煤的运输与提升采用水旱分级运提方式。（二）水旱结合的部分水力化矿井（二）水旱结合的部分水力化矿井仅部分产量是利用水力完成的仅部分产量是利用水力完成的1 1、水旱两套生产系统的矿井、水旱两套生产系统的矿井2 2、用水力完成部分生产环节的矿井、用水力完成部分生产环节的矿井二、水采生产系统简介二、水采生产系统简介包括：高压供水系统、煤水运提系统、脱水系统。包括：高压供水系统、煤水运提系统、脱水系统。（一）高压供水系统（一）高压供水系统1、供水水源、供水水源基本要求基本要求：水量充足、水中含固体颗粒杂质少、酸度低、取用方便。：水量充足、
32、水中含固体颗粒杂质少、酸度低、取用方便。供水方式供水方式：开式供水、闭式供水：开式供水、闭式供水2、高压供水泵、高压供水泵类型：往复式和离心式，我国常用离心式。类型：往复式和离心式，我国常用离心式。3、高压供水管路（无缝钢管）、高压供水管路（无缝钢管）4、水枪、水枪按操作和移动支设方式分为按操作和移动支设方式分为：手动水枪、液控水枪和自移液控水枪。：手动水枪、液控水枪和自移液控水枪。（二）煤水运提系统（二）煤水运提系统按设备及工作方式不同按设备及工作方式不同：明槽（无压）水力运输、管路（有压）水力运输。：明槽（无压）水力运输、管路（有压）水力运输。我国水采矿井中，采区内部煤的运输一般都采用明槽
33、（无压）水力运输。我国水采矿井中，采区内部煤的运输一般都采用明槽（无压）水力运输。（三）脱水系统（三）脱水系统三种方式三种方式：与选煤厂相结合、地面专用脱水车间、简易脱水系统。：与选煤厂相结合、地面专用脱水车间、简易脱水系统。三、水采矿井的开拓特点三、水采矿井的开拓特点1、井田划分、井田划分井田的开采范围要大，可采储量要多。井田的开采范围要大，可采储量要多。2、开采水平的划分、开采水平的划分应适当加大水平高度，但要与煤水泵扬程、排量和矿井生产能力相适应。应适当加大水平高度，但要与煤水泵扬程、排量和矿井生产能力相适应。3、水平大巷的布置、水平大巷的布置与煤水运输方式有关与煤水运输方式有关4、井巷
34、断面、井巷断面可比旱采时巷道断面小。可比旱采时巷道断面小。第二节第二节 水力落煤与水力采煤方法水力落煤与水力采煤方法一、射流的破煤作用与破煤能力一、射流的破煤作用与破煤能力 从水枪喷嘴喷射到空气中的高速水流称为从水枪喷嘴喷射到空气中的高速水流称为水枪射水枪射流流。根据出口处水压不同分为低、中、高压和超高压。根据出口处水压不同分为低、中、高压和超高压射流，我国常用中、高压射流。射流，我国常用中、高压射流。 射流在单位时间内的破煤量称为破煤能力，俗称射流在单位时间内的破煤量称为破煤能力，俗称水枪生产能力水枪生产能力。 影响因素影响因素：1、煤的力学特性、煤的力学特性 一般煤的抗压、抗剪、抗拉强度愈
35、低，裂隙愈发育则一般煤的抗压、抗剪、抗拉强度愈低，裂隙愈发育则 破煤能力愈高。破煤能力愈高。2、射流的力学特性、射流的力学特性 影响因素影响因素：工作压力、射程和流量。：工作压力、射程和流量。二、水力采煤方法二、水力采煤方法 工艺特点：工艺特点： 1、以水射流实现落煤和运输两个主要生产环节，把落、以水射流实现落煤和运输两个主要生产环节，把落煤与运输简化成单一的连续工序。煤与运输简化成单一的连续工序。 2、这种水采方法对回采空间的煤层顶板不进行支护，、这种水采方法对回采空间的煤层顶板不进行支护，作业人员不进入采煤工作面内。简化了采煤工作面的作业人员不进入采煤工作面内。简化了采煤工作面的顶板管理，
36、减轻了工人劳动强度，提高了生产的安全顶板管理，减轻了工人劳动强度，提高了生产的安全性。性。 3、这种水采方法的采煤工作面以短壁形式布置，具有、这种水采方法的采煤工作面以短壁形式布置，具有较强的机动性和灵活性。较强的机动性和灵活性。 常用的短壁无支护水力采煤方法主要有常用的短壁无支护水力采煤方法主要有：倾斜短壁式：倾斜短壁式（漏斗式）采煤法和走向短壁式采煤法。（漏斗式）采煤法和走向短壁式采煤法。（一）倾斜短壁式采煤法（一）倾斜短壁式采煤法1、采准巷道布置、采准巷道布置分为双面冲采（双面漏斗）和单面冲采（单面漏斗）两种方式分为双面冲采（双面漏斗）和单面冲采（单面漏斗）两种方式2、采区生产系统、采区
37、生产系统见图见图25-73、采煤工艺、采煤工艺包括包括：水力落煤；拆移水枪、管道及溜槽；支设护抢支架及重：水力落煤；拆移水枪、管道及溜槽；支设护抢支架及重新安设水枪。新安设水枪。煤垛煤垛：水枪每拆移一次在巷道一侧能冲采的范围。冲采煤垛的：水枪每拆移一次在巷道一侧能冲采的范围。冲采煤垛的工作称落垛。工作称落垛。最终冲采角最终冲采角一般为一般为70-75度度漏斗式采煤法的漏斗式采煤法的最小移枪步距最小移枪步距不小于不小于3-4米，实际应用中多采用米，实际应用中多采用4-8米。米。煤垛长度煤垛长度一般为一般为8-15米。米。落垛顺序落垛顺序：开式、闭式、半闭式。（见图：开式、闭式、半闭式。（见图25
38、-9）缓倾斜煤层条件下常用缓倾斜煤层条件下常用 （二）走向短壁式采煤法（二）走向短壁式采煤法 在我国水采井（区）中应用最为广泛。在我国水采井（区）中应用最为广泛。1、采准巷道布置、采准巷道布置 见图见图25-102、采区生产系统、采区生产系统 见图见图25-103、采煤工艺、采煤工艺 煤垛宽度煤垛宽度（移枪步距）：（移枪步距）：4-8米米 煤垛长度煤垛长度（回采巷间距）：（回采巷间距）：10-15米米 最终冲采角最终冲采角：65-75度。度。（三）倾斜短壁式与走向短壁式平煤法的比较（三）倾斜短壁式与走向短壁式平煤法的比较 倾倾斜斜短短壁壁式式：两两侧侧冲冲采采，冲冲采采范范围围大大，巷巷道道掘
39、掘进进率率低低，水水枪枪及及管管道道等拆移工作量少，效率高；但容易窜矸，安全性差，采出率低。等拆移工作量少，效率高；但容易窜矸，安全性差，采出率低。 走走向向短短壁壁式式：生生产产安安全全，采采出出率率较较高高，对对地地质质条条件件变变化化适适应应能能力力较较强；但冲采范围小，巷道掘进率高。强；但冲采范围小，巷道掘进率高。第三节第三节 评价及发展趋势评价及发展趋势一、水力采煤的优点一、水力采煤的优点1、生产能力较高、增产潜力较大；、生产能力较高、增产潜力较大；2、工艺简单、效率较高；、工艺简单、效率较高；3、设备简单、材料消耗少、吨煤成本较低；、设备简单、材料消耗少、吨煤成本较低；4、安全条件
40、好；、安全条件好；5、对地质添加变化的适应能力强。、对地质添加变化的适应能力强。二、存在的问题及改进途径二、存在的问题及改进途径1、采出率较低、采出率较低 措施措施：1）适当提高水枪的供水压力或水枪流量，缩短冲采一个煤垛所需）适当提高水枪的供水压力或水枪流量，缩短冲采一个煤垛所需的时间，的时间，2）根据具体的开采条件合理确定煤垛参数及落垛顺序，）根据具体的开采条件合理确定煤垛参数及落垛顺序，3）提高巷道支护质量，减小顶板在煤垛冲采前的破坏，）提高巷道支护质量，减小顶板在煤垛冲采前的破坏，4）进一步完善和改进现有水采方法并研究和发展长壁有支护水采）进一步完善和改进现有水采方法并研究和发展长壁有支
41、护水采方法。方法。2、巷道掘进率较高、巷道掘进率较高 今后要大力发展水采矿井的掘进机械化，推广采用快速、高效的今后要大力发展水采矿井的掘进机械化，推广采用快速、高效的机破水运掘进机。机破水运掘进机。3、通风系统不完善、通风系统不完善 措施措施：改进巷道布置，完善现有水采方法；对高瓦斯煤层进行预：改进巷道布置，完善现有水采方法；对高瓦斯煤层进行预先抽放瓦斯及采空区有害气体；健全监测和预警系统等措施。先抽放瓦斯及采空区有害气体；健全监测和预警系统等措施。4、电耗较大、电耗较大 措施措施：改进和提高现有水采设备的效率；研制新型高效水采设备；：改进和提高现有水采设备的效率；研制新型高效水采设备；加强用
42、电管理等。加强用电管理等。三、水力采煤的适应条件三、水力采煤的适应条件 应考虑的因素：应考虑的因素：煤层的倾角、顶板、底板、厚度、硬度及裂隙发育程度、瓦斯煤层的倾角、顶板、底板、厚度、硬度及裂隙发育程度、瓦斯 含量。含量。水采宜应用于下述条件水采宜应用于下述条件1、顶板稳定或中等稳定，煤质中硬或中硬以下（不含硬而厚的、顶板稳定或中等稳定，煤质中硬或中硬以下（不含硬而厚的夹矸），底板泥化、底鼓不严重，倾角夹矸），底板泥化、底鼓不严重，倾角735，煤厚，煤厚3-8米米的缓斜、倾斜中厚和厚煤层。的缓斜、倾斜中厚和厚煤层。2、旱采机械化开采有困难的倾斜急倾斜煤层以及倾角大于、旱采机械化开采有困难的倾斜
43、急倾斜煤层以及倾角大于7以以上，地质构造复杂，煤层厚度中厚以上的不稳定煤层。上，地质构造复杂，煤层厚度中厚以上的不稳定煤层。3、煤尘危害较大，工作面淋水严重或丢失残煤较多需复采的井、煤尘危害较大，工作面淋水严重或丢失残煤较多需复采的井区，若其煤层条件基本符合水采要求，应用水采有利于解决区，若其煤层条件基本符合水采要求，应用水采有利于解决这些特殊问题。这些特殊问题。四、我国水采的发展趋势四、我国水采的发展趋势 结合生产需要，以提高经济效益为中心，提高单产、单进，结合生产需要，以提高经济效益为中心，提高单产、单进，合理集中生产，实现高产、高效、节能降耗；治理瓦斯，保合理集中生产，实现高产、高效、节
44、能降耗；治理瓦斯，保证安全生产；开发新工艺，研制新设备，使水采技术进一步证安全生产；开发新工艺，研制新设备，使水采技术进一步发展。发展。第二十六章第二十六章 煤炭地下气化煤炭地下气化 一、煤炭地下气化原理一、煤炭地下气化原理l 首首先先从从地地表表沿沿煤煤层层开开掘掘两两条条倾倾斜斜巷巷道道1和和2，然然后后在在煤煤层层中中靠靠下下部部用用一一条条水水平平巷巷道道将将两两条条倾倾斜斜巷巷道道连连接接起起来来，被被巷巷道道包包围围的的整整个个煤煤体体，就就是是将将要要气气化化的的区区域域，称称之之为为气气化化盘盘区区，或或称称气化发生炉气化发生炉 1.1.气化带气化带 2.还原带还原带 3.干馏
45、干馏干燥带干燥带 一、煤炭地下气化原理一、煤炭地下气化原理二、煤炭地下气化方法二、煤炭地下气化方法通通常常分分为为有有井井式式和和无无井井式式两两种种。无无井井式式地地下下气气化化是是应应用用定定向向钻钻进进技技术术，由由地地面面钻钻出出进进、排排气气孔孔和和煤层中的气化通道，构成地下气化发生炉。煤层中的气化通道，构成地下气化发生炉。 无无井井式式气气化化法法是是用用钻钻孔孔代代替替坑坑道道，以以构构成成气气流流通通道道。避避免免了了井井下下作作业业和和有有井井式式气气化化的的其其他他问问题题，使使煤煤炭炭地地下下气气化化技技术术有有了了很很大大提提高高，目目前前，它它已已在世界上被广泛采用。
46、在世界上被广泛采用。图图1416 无无井井式式地地下下气气化化法法三、适用条件及发展方向三、适用条件及发展方向 一一般般来来说说，多多孔孔而而松松软软的的褐褐煤煤及及烟烟煤煤厚厚煤煤层层比比较较容容易易气气化化。稳稳定定而而连连续续的的煤煤层层，顶顶底底板板的的透透气气性性小小于于煤煤层层的的透透气气性性以以及及倾倾角角超超过过35的中厚煤层对气化更为有利。的中厚煤层对气化更为有利。利用气化去回收报废矿井的煤柱、边角煤也利用气化去回收报废矿井的煤柱、边角煤也是国外气化的一个方向。是国外气化的一个方向。 作业作业: 1 1、“三下一上三下一上”采煤的特点和安全技术措施。采煤的特点和安全技术措施。2 2、我我国国目目前前常常采采用用哪哪些些水水采采方方法法？各各适适用用什什么条件？么条件？3 3、走走向向长长壁壁水水力力充充填填采采煤煤法法采采区区巷巷道道布布置置有有什么特点？什么特点？4 4、深深矿矿井井开开采采中中地地压压大大主主要要表表现现在在哪哪些些方方面面？
