煤炭653—三下开采(建筑物下开采).pdf

山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 主讲人刘伟韬主讲人刘伟韬博士博士 Tel13789875218 Emailwtliu 煤炭煤炭653培训培训 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 建筑物下开采技术建筑物下开采技术 1 条带开采技术条带开采技术 2 协调开采技术协调开采技术 3 房柱式开采技术房柱式开采技术 4 充填开采技术充填开采技术 5 井柱开采技术井柱开采技术 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 建筑物下开采技术建筑物下开采技术 建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、 居民区、村庄等所压煤层的开采，其中包括井筒矿柱居民区、村庄等所压煤层的开采，其中包括井筒矿柱 的回收。所谓的建筑物下开采技术就是做到即采出资的回收。所谓的建筑物下开采技术就是做到即采出资 源，又要保护地面建筑物所采取的方法和措施。源，又要保护地面建筑物所采取的方法和措施。 常见的建筑物下开采技术主要包括条带开采、协调常见的建筑物下开采技术主要包括条带开采、协调 开采、房柱式开采、充填开采等。其中条带开采、房开采、房柱式开采、充填开采等。其中条带开采、房 柱式开采都属于局部开采技术。柱式开采都属于局部开采技术。 2010- 8- 144 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 条带开采是一种特殊的局部开采技术，在开采范条带开采是一种特殊的局部开采技术，在开采范 围内沿一定的方向划分条带，采出一条、保留一条，围内沿一定的方向划分条带，采出一条、保留一条， 相间排列，依靠保留的条带煤柱支撑上覆岩层的载相间排列，依靠保留的条带煤柱支撑上覆岩层的载 荷，以控制岩层的运动，使地表移动变形保持在允许荷，以控制岩层的运动，使地表移动变形保持在允许 范围内，以达到保护建筑物的目的。范围内，以达到保护建筑物的目的。 条带开采在解放条带开采在解放 ““三下三下””压煤中起到了重要作压煤中起到了重要作 用，国内外学者对条带开采技术进行了大量研究。用，国内外学者对条带开采技术进行了大量研究。 有一定适用条件。有一定适用条件。 2010- 8- 145 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 1.1 1.1 条采基本概念条采基本概念 （（1）条带开采的实质）条带开采的实质 条带开采是一种特殊的局部开采方法，它是将被条带开采是一种特殊的局部开采方法，它是将被 开采的煤层划分成比较正规的条带形状，采一条（采开采的煤层划分成比较正规的条带形状，采一条（采 宽宽b），留一条（留宽），留一条（留宽a），使留下的条带煤柱足以支），使留下的条带煤柱足以支 撑上覆岩层的重量，减少覆岩沉降，控制地表移动与撑上覆岩层的重量，减少覆岩沉降，控制地表移动与 变形，达到地面保护的目的。变形，达到地面保护的目的。 2010- 8- 146 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 （（2）条带开采的类型）条带开采的类型 ①走向和倾向条带①走向和倾向条带 ②冒落条采和充填条采②冒落条采和充填条采 ③定采留比和变采留比条采③定采留比和变采留比条采 条带开采工作面布置图条带开采工作面布置图 a走向条带；b倾向条带a走向条带；b倾向条带 2010- 8- 147 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 （（3）条带开采地表移动变形特点）条带开采地表移动变形特点 ①覆岩破坏规律①覆岩破坏规律 在长壁开采时，上覆岩层一般分为三带冒落在长壁开采时，上覆岩层一般分为三带冒落 带、裂缝带和弯曲带。条带开采时，覆岩中主要形成带、裂缝带和弯曲带。条带开采时，覆岩中主要形成 平衡拱，一般是直接顶垮落，老顶不冒落，形成自然平衡拱，一般是直接顶垮落，老顶不冒落，形成自然 平衡拱，冒落裂缝带的高度减小，弯曲带的厚度增平衡拱，冒落裂缝带的高度减小，弯曲带的厚度增 加。加。 ②地表移动规律②地表移动规律 2010- 8- 148 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 1.2 1.2 条带开采设计条带开采设计 （（1）条带开采的设计原则）条带开采的设计原则 一般情况下，条带开采设计时应遵循以下原则一般情况下，条带开采设计时应遵循以下原则 ①地表允许变形原则；①地表允许变形原则； ②煤柱稳定性原则；②煤柱稳定性原则； ③回采率原则；③回采率原则； ④应用现状及前景。④应用现状及前景。 2010- 8- 149 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 （（2）初步确定条带开采宽度）初步确定条带开采宽度 采宽采宽b的确定与采深有关，采宽等于或大于三分之的确定与采深有关，采宽等于或大于三分之 一埋深时，地表就要出现波浪形的下沉盆地。一般认一埋深时，地表就要出现波浪形的下沉盆地。一般认 为当为当H/10≤≤ b ≤≤H/4时，可满足上述平缓下沉的要求。时，可满足上述平缓下沉的要求。 b H a 2010- 8- 1410 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 （（3）初步确定条带留设宽度）初步确定条带留设宽度 保留煤柱的作用就是阻抗上覆岩层的移动变形对地保留煤柱的作用就是阻抗上覆岩层的移动变形对地 表建筑物造成的破坏，因此保留煤柱的宽度表建筑物造成的破坏，因此保留煤柱的宽度a要足够要足够 大，煤柱要有核区。也就是说保留的条带煤柱要有足大，煤柱要有核区。也就是说保留的条带煤柱要有足 够的强度和稳定性，以便有效地支撑上覆岩层，确保够的强度和稳定性，以便有效地支撑上覆岩层，确保 地表移动变形控制在地面建筑物的承受范围以内。但地表移动变形控制在地面建筑物的承受范围以内。但 是在一定的采宽条件下，无限制地加大留宽是在一定的采宽条件下，无限制地加大留宽a值，也会值，也会 使地表出现多个下沉盆地，因此留宽使地表出现多个下沉盆地，因此留宽a值应通过计算，值应通过计算， 而不能随意确定。而不能随意确定。 2010- 8- 1411 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 当当a≥≥0.01MH时就存在核区（时就存在核区（M为采厚，为采厚，H为采为采 深），称之为宽煤柱深），称之为宽煤柱；当；当a＜＜0.01MH时核区不存在，时核区不存在， 称为窄煤柱称为窄煤柱。。 一般条带开采所留煤柱，为宽煤柱一般条带开采所留煤柱，为宽煤柱。。 保留的条带煤柱按其形状，可分为长煤柱保留的条带煤柱按其形状，可分为长煤柱和矩形煤和矩形煤 柱柱。长煤柱是沿走向或倾斜所留设的完整煤柱，矩形。长煤柱是沿走向或倾斜所留设的完整煤柱，矩形 煤柱是在长煤柱中开有巷道，将煤柱切割成矩形。煤柱是在长煤柱中开有巷道，将煤柱切割成矩形。 2010- 8- 1412 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 在实际设计时，大都按长煤柱计算，因为长煤柱稳在实际设计时，大都按长煤柱计算，因为长煤柱稳 定性较高。有时为了长壁工作面搬家方便，在工作面定性较高。有时为了长壁工作面搬家方便，在工作面 中部条带煤柱中开一联络巷，计算时应按矩形煤柱计中部条带煤柱中开一联络巷，计算时应按矩形煤柱计 算。矩形煤柱比长煤柱宽度相应较大。算。矩形煤柱比长煤柱宽度相应较大。 长煤柱的留宽长煤柱的留宽a 矩形煤柱的留宽矩形煤柱的留宽 a（（6.56dMH10- 3bd/3- 43.04M2H210- 6- db2/ （（3.6H））））/（（d- 6.56MH10- 3）） H bb MH 6 . 33 1056. 6 2 3 − − 2010- 8- 1413 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 （（4）条带开采尺寸分析）条带开采尺寸分析 根据上述计算初步确定了条带开采的采宽和留宽根据上述计算初步确定了条带开采的采宽和留宽 后，还必须满足以下要求后，还必须满足以下要求 ①宽高比要求①宽高比要求 冒落条带时冒落条带时a/M ≥≥ 5 充填条带时充填条带时a/M ≥≥ 2 ②回采率要求②回采率要求 ③煤柱稳定性要求③煤柱稳定性要求 a M 2010- 8- 1414 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 （（5）确定条带开采方案）确定条带开采方案 按照条带开采设计原则，依据确定的采出率、采留按照条带开采设计原则，依据确定的采出率、采留 宽度和设计区域范围确定条带开采的实际尺寸，并分宽度和设计区域范围确定条带开采的实际尺寸，并分 析开采中的最终影响变形和实际留设煤柱的稳定系数析开采中的最终影响变形和实际留设煤柱的稳定系数 是否满足要求。是否满足要求。 2010- 8- 1415 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 1.3 1.3 条带开采注意的问题条带开采注意的问题 （（1）采空区处理方法与采深的关系）采空区处理方法与采深的关系 （（2）近距煤层或厚煤层分层开采时条带煤柱计算）近距煤层或厚煤层分层开采时条带煤柱计算 原则原则 （（3）近距煤层上下层煤柱对齐问题）近距煤层上下层煤柱对齐问题 （（4）尽量不在条带煤柱中穿切巷道）尽量不在条带煤柱中穿切巷道 （（5）条采地表移动与变形预计参数）条采地表移动与变形预计参数 2010- 8- 1416 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 按铅垂方向对齐按铅垂方向对齐 按煤层法线方向对齐按煤层法线方向对齐 按开采影响传播角按开采影响传播角θ θ方向对齐方向对齐 2010- 8- 1417 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 1.3 1.3 条带开采优缺点分析条带开采优缺点分析 条带开采是条带开采是““三下三下””采煤技术中应用最为广泛的采煤技术中应用最为广泛的 开采技术，条带开采技术优势较为明显。开采技术，条带开采技术优势较为明显。 条带开采技术的条带开采技术的优点优点主要为以下两点主要为以下两点 ①条带开采不改变原有的采煤方法。①条带开采不改变原有的采煤方法。 ②条带开采可依据保护体的要求，设计开采方②条带开采可依据保护体的要求，设计开采方 案。案。 2010- 8- 1418 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 1 条带开采技术条带开采技术 1.3 1.3 条带开采优缺点分析条带开采优缺点分析 但是条带开采的缺点也很突出，极大的制约了这但是条带开采的缺点也很突出，极大的制约了这 一技术的推广 。一技术的推广 。 条带开采技术的缺点主要体现为三点条带开采技术的缺点主要体现为三点 ①采出率低；①采出率低； ②生产效率相对较低；②生产效率相对较低； ③巷道掘进量大。③巷道掘进量大。 2010- 8- 1419 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 协调开采技术是协调开采技术是““三下三下””采煤技术中控制地表变采煤技术中控制地表变 形的采煤方法，所谓协调开采就是根据不同的受护对形的采煤方法，所谓协调开采就是根据不同的受护对 象，通过合理布设开采工作面，如合理设计工作面之象，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受护影响能够得到有利迭加，使迭加后的变形值小于受护 对象的允许变形值，以达到减小开采对对地表影响的对象的允许变形值，以达到减小开采对对地表影响的 目的。目的。 2010- 8- 1420 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 2.1 合理设计开采边界和残留煤柱合理设计开采边界和残留煤柱 （（1）全柱开采）全柱开采 在建筑物、构筑物，甚至整个城市范围内，有效地在建筑物、构筑物，甚至整个城市范围内，有效地 进行大面积全柱开采，并在煤柱内不形成永久性的开进行大面积全柱开采，并在煤柱内不形成永久性的开 采边界，可最大限度减少地下开采对受护对象的影采边界，可最大限度减少地下开采对受护对象的影 响。全柱开采是利用开采影响的动态变形相对较小的响。全柱开采是利用开采影响的动态变形相对较小的 特点，将保护对象置于开采区域中央，采用多工作面特点，将保护对象置于开采区域中央，采用多工作面 同时、匀速推进方式进行整个煤柱的开采，达到既开同时、匀速推进方式进行整个煤柱的开采，达到既开 采煤柱、又保护地面建筑物的目的。采煤柱、又保护地面建筑物的目的。 2010- 8- 1421 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 为了实现全柱开采，可采用长工作面开采、分层间为了实现全柱开采，可采用长工作面开采、分层间 歇开采、连续开采。歇开采、连续开采。 ①长工作面开采①长工作面开采 Ⅲ 区 Ⅱ 区 Ⅰ 区 12313 2 a bc d 1 2 3 123 长工作面开采的布置方式长工作面开采的布置方式 1 1－回采工作面；２－建筑群煤柱边界线；３－建筑群边界线－回采工作面；２－建筑群煤柱边界线；３－建筑群边界线 2010- 8- 1422 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 ②间歇开采②间歇开采 在煤柱内一次只允许回采一个煤层（或分层），在煤柱内一次只允许回采一个煤层（或分层）， 第二个煤层（或分层）的回采要在第一个煤层（或分第二个煤层（或分层）的回采要在第一个煤层（或分 层）回采结束，地表移动变形稳定后进行，以消除或层）回采结束，地表移动变形稳定后进行，以消除或 减小多个煤层开采影响的迭加。减小多个煤层开采影响的迭加。 ③连续开采③连续开采 开采面积较大的煤柱时，要求一个工作面接一个开采面积较大的煤柱时，要求一个工作面接一个 工作面，一个采区接一个采区，一个阶段接一个阶段工作面，一个采区接一个采区，一个阶段接一个阶段 连续地回采下去，不应过久地停顿。以免形成永久性连续地回采下去，不应过久地停顿。以免形成永久性 开采边界。开采边界。 2010- 8- 1423 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 （（2）合理设计开采边界）合理设计开采边界 当几个煤层（或厚煤层几个分层）或同一煤层的当几个煤层（或厚煤层几个分层）或同一煤层的 几个部分同时开采时，如果采区边界布置不合理，或几个部分同时开采时，如果采区边界布置不合理，或 者采面推进的时间、方向不适当，就会造成开采影响者采面推进的时间、方向不适当，就会造成开采影响 的叠加，从而使地表移动变形值增加。的叠加，从而使地表移动变形值增加。 2010- 8- 1424 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 地表移动变形影响叠加示意图地表移动变形影响叠加示意图 a两个煤层开采时的不利叠加；b两个煤层开采时的有利叠加a两个煤层开采时的不利叠加；b两个煤层开采时的有利叠加 2010- 8- 1425 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 为了减少或消除开采影响的叠加，合理设计开采边为了减少或消除开采影响的叠加，合理设计开采边 界，可以采用以下措施界，可以采用以下措施 ①顺序开采①顺序开采 ②合理布置各煤层或分层开采边界的位置②合理布置各煤层或分层开采边界的位置 2 ε 1ε 2010- 8- 1426 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 ③干净回采③干净回采 在采空区残留部在采空区残留部 分煤柱，对地表的影分煤柱，对地表的影 响极为不利。响极为不利。 εε εε εε εεεε εε 1 2 max21max 2maxεε 1maxεε 0.2r εε1εε2 0.8r εε 1εε2εε 2r 2εεεε1 4r 残柱对地表变形的影响 2010- 8- 1427 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 ④正确安排工作面推进方向④正确安排工作面推进方向 a bc 2010- 8- 1428 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 ⑤对向与背向开采⑤对向与背向开采 有些单一建（构）筑物均匀沉降不会造成破坏影有些单一建（构）筑物均匀沉降不会造成破坏影 响，基于这一特点可以根据建筑物所处位置和将工作响，基于这一特点可以根据建筑物所处位置和将工作 面对称布置在两侧，采用对向或背向开采方式，使建面对称布置在两侧，采用对向或背向开采方式，使建 筑物只产生沉降而不产生破坏变形，达到煤柱安全开筑物只产生沉降而不产生破坏变形，达到煤柱安全开 采的目的。采的目的。 oo ab d dd 2 1 _ 图3.10 对称开采示意图 d煤柱的临界宽度 2010- 8- 1429 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 2.2 协调开采协调开采 协调开采就是数个煤层和分层同时进行开采，使协调开采就是数个煤层和分层同时进行开采，使 所产生的地表拉伸变形和压缩变形互相抵消，以达到所产生的地表拉伸变形和压缩变形互相抵消，以达到 减少开采对地表的影响。减少开采对地表的影响。 （（1）数个煤层协调开采）数个煤层协调开采 两个工作面互相错开的距离由下式计算两个工作面互相错开的距离由下式计算 βtg HH rrl 21 21 4 . 04 . 0 2010- 8- 1430 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 βtg HH rrl 21 21 4 . 04 . 0 2010- 8- 1431 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 （（2）厚煤层分层协调开采）厚煤层分层协调开采 若将厚煤层的数个分层同时开采，各分层工作面若将厚煤层的数个分层同时开采，各分层工作面 之间错开一定距离，同样可以使地表变形抵消一部之间错开一定距离，同样可以使地表变形抵消一部 分。分。 βtg H rl8 . 08 . 0 2010- 8- 1432 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 2 协调开采技术协调开采技术 （（3）工作面搭配开采）工作面搭配开采 在开采面积较大的煤层时，采用合理布设工作面在开采面积较大的煤层时，采用合理布设工作面 之间的相对位置和开采顺序，实行长短工作面搭配开之间的相对位置和开采顺序，实行长短工作面搭配开 采，也可达到减小建筑物处地表变形的目的采，也可达到减小建筑物处地表变形的目的 12 a 12 b A B C A B 2010- 8- 1433 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 3 房柱式开采技术房柱式开采技术 3.1 3.1 房柱式开采概房柱式开采概述述 房柱法开采是从矿房或巷道中开挖煤层，而在各房柱法开采是从矿房或巷道中开挖煤层，而在各 矿房或巷道之间保留部分残留煤层作为煤柱，以控制矿房或巷道之间保留部分残留煤层作为煤柱，以控制 直接顶板岩石的局部工作性能和围岩的整体反应。直直接顶板岩石的局部工作性能和围岩的整体反应。直 接顶板可能不支护，或者进行人工加固或支护。接顶板可能不支护，或者进行人工加固或支护。 2010- 8- 1434 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 3 房柱式开采技术房柱式开采技术 2010- 8- 1435 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 3 房柱式开采技术房柱式开采技术 3.2 3.2 房柱法开采房柱法开采适用适用条条件件 房柱法开采一般适用于房柱法开采一般适用于 （（1）近水平或缓倾斜薄及中厚煤层；）近水平或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，）顶板中等稳定以上，底板较平整，不太软， 且保持干燥，无积水；且保持干燥，无积水； （（3）煤层埋藏深度较小，一般在）煤层埋藏深度较小，一般在300～～500m以内；以内； （（4）煤质较硬，瓦斯含量小，为低沼气矿井或高）煤质较硬，瓦斯含量小，为低沼气矿井或高 沼气矿井的低沼气煤层；沼气矿井的低沼气煤层； （（5）煤层不容易自燃，非近距煤层组等。）煤层不容易自燃，非近距煤层组等。 2010- 8- 1436 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 3 房柱式开采技术房柱式开采技术 3.3 3.3 房柱法开采优缺点房柱法开采优缺点 根据所用设备及采煤工艺特点，连续采煤机房柱根据所用设备及采煤工艺特点，连续采煤机房柱 式采煤法与我国传统的条带开采技术相比，有以下技式采煤法与我国传统的条带开采技术相比，有以下技 术优势术优势 ⑴连续采煤机房柱式采煤法生产系统简单；⑴连续采煤机房柱式采煤法生产系统简单； ⑵实现了采掘合一；⑵实现了采掘合一； ⑶设备机动性强；⑶设备机动性强； ⑷能有效控制地表沉陷。⑷能有效控制地表沉陷。 房柱式开采也有很多缺点。房柱式开采也有很多缺点。 2010- 8- 1437 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 4 充填开采技术充填开采技术 4.1 4.1 充填开采概充填开采概述述 充填开采是利用砂、石等材料充填采空区，形成充填开采是利用砂、石等材料充填采空区，形成 充填体支撑顶板、围岩，防止和减少顶板垮落和变充填体支撑顶板、围岩，防止和减少顶板垮落和变 形，用顶板管理方法实现减少地表沉降，继而减少地形，用顶板管理方法实现减少地表沉降，继而减少地 表变形的开采技术，其实质是利用砂子、碎石或炉碴表变形的开采技术，其实质是利用砂子、碎石或炉碴 等材料充填采空区，借以支撑围岩，达到减少沉降的等材料充填采空区，借以支撑围岩，达到减少沉降的 目的。目的。 2010- 8- 1438 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 4 充填开采技术充填开采技术 4.2 4.2 充填开采方法充填开采方法 以运送充填材料的动力不同，充填开采可分为水以运送充填材料的动力不同，充填开采可分为水 力充填、风力充填、机械充填和自溜充填；以充填材力充填、风力充填、机械充填和自溜充填；以充填材 料的性能不同，充填开采可分为干式充填、水砂充料的性能不同，充填开采可分为干式充填、水砂充 填、胶结充填、膏体充填；以充填位置的不同可分为填、胶结充填、膏体充填；以充填位置的不同可分为 采空区充填与离层注浆充填。采空区充填与离层注浆充填。 2010- 8- 1439 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 4 充填开采技术充填开采技术 4.3 4.3 充填开采充填开采特特点点 （（1）充填开采优点）充填开采优点 充填开采优点主要体现为以下几个方面充填开采优点主要体现为以下几个方面 ①适用于各种条件的①适用于各种条件的““三下三下””采煤问题；采煤问题； ②可最大限度的回收②可最大限度的回收““三下三下””压煤资源；压煤资源； ③地表移动与变形相对较小；③地表移动与变形相对较小； ④提高回采率；④提高回采率； ⑤有利于矿区环境保护。⑤有利于矿区环境保护。 2010- 8- 1440 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 4 充填开采技术充填开采技术 （（2）充填开采缺点）充填开采缺点 充填开采的缺点主要体现在以下两个方面充填开采的缺点主要体现在以下两个方面 ①改变采煤工艺；①改变采煤工艺； ②增加生产成本。②增加生产成本。 对于离层注浆充填而言，其优点是不影响采煤工对于离层注浆充填而言，其优点是不影响采煤工 艺，缺点是难以达到对沉降量的控制。艺，缺点是难以达到对沉降量的控制。 （（3）充填开采适用条件）充填开采适用条件 2010- 8- 1441 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 4 充填开采技术充填开采技术 4.4 4.4 充填开采设计充填开采设计原则原则 充填开采的关键是充填工艺与充填材料的选择，充填开采的关键是充填工艺与充填材料的选择， 因此，充填开采设计在保证地面变形的前提下，兼顾因此，充填开采设计在保证地面变形的前提下，兼顾 以下两个方面以下两个方面 ⑴ 充填材料相对较为丰富，价格低廉，且适合于⑴ 充填材料相对较为丰富，价格低廉，且适合于 所选择充填工艺的输送条件；所选择充填工艺的输送条件； ⑵ 充填工艺的选择应充分考虑可选取充填材料，⑵ 充填工艺的选择应充分考虑可选取充填材料， 并考虑对现生产工艺的影响。并考虑对现生产工艺的影响。 2010- 8- 1442 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 5 井柱开采技术井柱开采技术 5.1 5.1 井柱开采概井柱开采概述述 井柱开采技术是针对竖井保护煤柱回收的专有技井柱开采技术是针对竖井保护煤柱回收的专有技 术，由于保护对象的特殊性，其开采技术有其自身的术，由于保护对象的特殊性，其开采技术有其自身的 特点，主要体现在以下几个方面①从影响变形的角特点，主要体现在以下几个方面①从影响变形的角 度，对其影响最大的为垂直方向的变形，因此，研究度，对其影响最大的为垂直方向的变形，因此，研究 内容主要为岩体内部的移动与变形；②井柱开采技术内容主要为岩体内部的移动与变形；②井柱开采技术 既涉及井下开采技术，又涉及井筒的保护技术，相对既涉及井下开采技术，又涉及井筒的保护技术，相对 较为复杂；③在开采设计中往往采用多种技术方法，较为复杂；③在开采设计中往往采用多种技术方法， 以达到保护井筒、安全回收煤柱的目的。以达到保护井筒、安全回收煤柱的目的。 2010- 8- 1443 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 5 井柱开采技术井柱开采技术 5.2 5.2 井柱开采技术井柱开采技术措施措施 井柱开采技术与井筒和开采煤层的相对位置密切井柱开采技术与井筒和开采煤层的相对位置密切 相关，当井筒穿过开采煤层时，一般应首先在煤层内相关，当井筒穿过开采煤层时，一般应首先在煤层内 切断井壁，代之可缩性木垛圈，以吸收井筒变形，保切断井壁，代之可缩性木垛圈，以吸收井筒变形，保 证井筒在开采中的安全；当井筒未达到开采煤层时，证井筒在开采中的安全；当井筒未达到开采煤层时， 一般依据井筒所能承受的变形，设计开采工作面位置一般依据井筒所能承受的变形，设计开采工作面位置 及顺序，以保证井筒影响变形在控制范围内。及顺序，以保证井筒影响变形在控制范围内。 2010- 8- 1444 山东科技大学资源与环境工程学院山东科技大学资源与环境工程学院刘伟韬（刘伟韬（Tel13789875218）） 5 井柱开采技术井柱开采技术 5.3 5.3 井柱开采方井柱开采方案案 井柱开采一般采用以下开采方案井柱开采一般采用以下开采方案 ⑴ 在井筒正下方开采一小方块煤柱，使井筒处于⑴ 在井筒正下方开采一小方块煤柱，使井筒处于 拉伸变形状态，以抵消整个井柱开采中所产生的较大拉伸变形状态，以抵消整个井柱开采中所产生的较大 压缩变形；压缩变形； ⑵ 对整个井柱的开采一般采用协调开采方式；⑵ 对整个井柱的开采一般采用协调开采方式； ⑶ 井柱较大时，可将井柱划分为多个开采区域；⑶ 井柱较大时，可将井柱划分为多个开采区域； ⑷ 加强对井壁、井筒装备的及时检查与维修，保⑷ 加强对井壁、井筒装备的及时检查与维修，保 证井柱开采的安全。证井柱开采的安全。