上行式开采

百科

采煤层群时,各煤层的开采顺序有下行式和上行式两种。在开采煤层群时,先采下煤层(组)后采上煤层(组)的开采顺序称背练慢套航为上行式开采。也叫做反程序开采。

  • 中文名 上行式开采
  • 外文名 ascending mining
  • 应用学科 采矿工程
  • 判别方法 比值判别法
  • 影响因素 层间距、采高等

简介

判定来自方法

  上下煤层层间距是影响上行式开采的主要技术因素之一。因此,360百科确定安全合理的上行式开采的层间距,是研究导方益放找供境军分亮快上行式开采的首要问题。主要方法有:

  (1)比值判别法

  当下部开采一个煤层时,用比值K的大小判别:K二误道正对半宗流=H/M

  式中:H:上下煤层之间的垂距。 M:下煤层采高。我国上行开采的生产实践和研究表明,当K>7.5时,先采下部煤层一般不影响在上煤层内进行正常准备和回采。

  (2)"三带"判别法

  当上下煤层的层间距小于或等于下煤层的垮落带高度时,上煤层整体性将遭到严重破坏,无法进行上行开采;当上下煤层间距假武相小于或等于断裂带高度时,上煤士什尼流做层整体性只发生中等程度今克无盾十二脸香八统名的破坏,采取一定安全措施后,可正常进行上行回采;当上下煤层的层间距大于下煤层的断裂带高度时,上煤层只发生整体移动,整体性不受破坏,可正常进行上行回采。 上煤层的开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定之后进行。

  (3)围岩平衡法

  上行开采破坏了采场上覆岩(煤)层的原始应力平衡状态,必然引起治呀上覆岩(煤)层的横向及纵向变形与破坏。上覆岩(煤)层的横向及纵向离层变形产生大量采动裂隙,破坏煤层,但随着时间延长,采动裂隙会重新闭合压实。而纵向剪切变形则表现为煤层发生台阶错动,破坏煤层整体性。后者是影响上行开采的最大障碍。控制岩层台阶错动,就是采场围岩力系平衡问题。

  采场上覆岩体在垂直方向上分为垮落带、断裂带、及弯曲下沉带。从围岩平衡的观点,可以分为非平衡带(即垮落带)、部分平衡带(相当于断裂带的下位岩层),平衡带(相当于断裂带的下位岩层之上的岩层)。沿走向可分为原斤这然及目损脸始应力区A、煤壁支撑区B、离层区C、重新压实区D及稳定区E,如下图所示。

走向图

  断裂带的上位岩层形成"煤壁及上覆岩层一矸石"为支撑体系的岩层结构。一般岩层自身可形成不发生台阶错动的平衡岩层结构。断裂带的下位岩层形成以"煤壁一支架一矸石"为县二风触困历谁室支撑体系结构的岩层结构。这种岩层结构在支架参与下可获得平衡。采场上覆岩层中具有一定厚度,而强度较高的岩层是控制采场上覆岩层移动的关键,触早被结究规县处间田这种起控制作用的岩层称为关键层。

  在回采过程中,能够形成不发生台阶错动的平衡岩层结构的岩层称为平衡岩层。设从下煤层顶板至平衡岩层顶板的高度叫围岩平衡高度,则其上行的基本准则是:当采场上覆岩层中有坚硬岩层时,上煤层应位于距下煤层最近的平衡岩层之上;当采广罪推块的土总步场上覆岩层均为软岩时,上煤层应位于断裂带内。上煤层的开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定之后进行。

  上行开采必要的层间距H可按下式计算:H>h+M/(K1-倒农露等功然雨1)

  式中M:下煤层采高;K1:岩石碎胀系数,K1=1.10~1.15;h:平衡岩层本身厚度,按岩(煤)层柱状图确定。

技术措施及应用条件

  上行式开采的一般技术措施:上煤层的开采必须在下煤层开采引起的岩层移动稳定之后进行;当层间距较烈社计紧体语坐小时,下煤层宜采用无煤柱护巷;应合理布置开采边界;同时应避免先在上煤层开掘巷道。

  一般情况下,上行式开采为非正常开采顺序持德断生造,只有在下列情况下,才采用上行式开采。

  (1)当上层煤顶利省群远判支沙简排站动板坚硬,煤质坚硬不易回采时,采用上行式开采,可消除或减轻上煤层开采时发生的冲击地压和周改传兴香期来压强度,也可解除地质构造应力之影响。

  (2)当上层煤含水量大时,先采下层煤可疏干上层煤的含水。

  (3)当上层为煤与瓦斯突出煤层时,下部又有可作为保护层开采的煤如背青扩项带层,采用上行式开采,可减轻或消除上煤层的煤与瓦斯突出的危险。

  (4)上部为劣质、薄及不稳定煤层,开采困难,长期达不到设计能力。可先开采下煤层或上下煤层搭配开采,以达到设计能力。

  (5)建筑物下、水体下、铁路下采煤,有时候需要先采下层煤,后采上也先轴帝争呼企立拉打径层煤,以减轻对地表的影响。

  (6)开采火区或积水区下压煤,有时需要采用上行式开采。

  (7)上部煤层开采困难或投资很多,或下部煤质优良,从国民经济需要及企业要求效益出发,有时采用上行式开采。

  (8)复采采空区上部遗留的煤炭资源,等等。

研究现状

  我国的上行开采实践始于世纪年代,煤层群上行开采引起了采矿界的广泛关注,进行了有计划的试采和研究工作。世纪年代,上行开采多应用于煤矿设计、矿井技术改造和老矿区矿井的复采工作中,特别是煤矿复采老矿井采空区上方遗留的煤炭资源,并获得了一定的实践经验。

  具体为当下部只开采一个煤层且采动影响倍数,则上煤层即可正常开采如果下煤层刀柱式开采,则下部煤柱对应的上煤层工作面中有可能出现局部顶板岩层和煤层的开裂,采取相应措施也可保证上行开采的正常进行当下部开采多层煤且采动影响倍数,则可上煤层可进行正常采煤工作当上煤层位于下煤层开采后的垮落带之上,一般可进行上行开采上、下煤层的开采必须留有足够的间隔时间。

影响因素

层间距

  多煤层上行式开采的生产实践及科学研究证明,层间距是影响上行式开采的最主要因素。层间距越大,上覆岩层移动越平缓,倾斜、曲率等各种变形值越小,越有利采用上行式开采。反之,上覆岩层变形越剧烈,甚至出现台阶下沉或上覆岩层冒落性破坏,则需要采取一定的技术措施方可进行上行式开采。

采高

  采高是影响上覆岩层破坏状况及其高度的根本因素。一般采高越大,采出的空间越高,上覆岩层的下沉越大,各种变形值也增大,采场上覆岩层结构的平衡几率就越小,势必导致采场上覆岩层的严重破坏,采用上行式开采越困难。

采煤方法

  采煤方法是控制覆岩破坏高度的重要因素。采煤方法中,其顶板管理方式决定着覆岩破坏的空间形态和高度。采用全部垮落法管理顶板时,采场上覆岩层形成"三带",顶板下沉量大,且随采高而变化。如采用条带采煤法,则上覆岩层的位移变形量小,破坏也较轻,但煤柱附近容易出现应力集中。

岩性及层间结构

  当顶板赋存有节理裂隙发育的石灰岩或坚硬砂岩时,这些岩层在下沉过程中易于形成缓慢下沉,其上覆岩层将均匀下沉,坚硬岩层即使折断,也容易形成平衡岩层结构,这有利于上行式开采。

采动时空关系

  煤层采出后,覆岩冒落、移动至压实,有一个时间发展过程。据现场实测,裂隙带发育到最高而后稳定的时间一般需要4~ 6个月。总之上行式开采时,上、下煤层的开采应间隔足够的时间,否则即使有足够的层间距,开采上煤层也会遇到困难。空间上,被解放层回采工作线应在解放层采后的的卸压带范围内。

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