“三下一上”采煤理论技术
“三下一上”采煤理论技术
1.“三下一上”采煤技术现状
建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采，简称“三下一上”开采。
据目前不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到140亿吨以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下（包括承压废岩水上）压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右，然而，到目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有10亿吨，只占整个“三个”压煤量的7%左右。
随着一些大中型煤矿开采时间的增长及其地表乡镇企业和农村住宅的建设和扩展，目前，已有很大一部分矿井已无较为正规完整的采区可供开采，造成很多矿井有储量而无法大规模开采的局面。而有些矿井强行开采（不管对地表的影响），有些矿井因采掘接替协调顺序不对进行开采，引起对地表设施的大量或不该有的损坏，造成巨大的经济损失和紧张的工农关系，严重影响了煤矿企业的生产和经济效益。
从目前调查的结果得出，几乎所有的井下开采的煤炭大中型企业，都面临着大量的“三下”压煤问题，这些“三下”压煤量占目前矿井储量的10~15%，个别的甚至更多。因此，如何逐步开采“三下”压煤，或如何规划矿井的采掘接替顺序，把对地表的影响控制在最低限度；或者如何搭配开采“三下”压煤，有计划地控制逐年的采动损害赔偿；或者以经济效益为第一要素采用一些特殊的开采方法,在不影响地表建（构）筑物的前提下部分开采出一些“三下”压煤量。这些都是目前煤炭企业已经面临而必须研究解决的问题。
1．1 建筑物下采煤
建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压矿层的开采，其中包括井筒矿柱的回收。做到即采出资源，又要保护地面建筑物。采取的措施主要是在井下开采时采取一些不同于普通的开采方法，以减少地面移动与变形，另外对地面的建筑物或构筑物采取加固与维修的方法，使其所受的采动影响和破坏程度在其本身允许的范围之内。这在国内外都取得了诸多成功的经验。
波兰，从1950年起开始进行建筑物下采煤试验，到1980年，已从各种煤柱中采出近7000万t左右，占产量的40％一42％。
前苏联目前在建筑物下采煤的产量每年达5000万t以上，取得了丰富经验、编制了30多个煤矿和金属矿保护建筑物免受采矿有害影响的保护规程及指南。
英国在建筑物下开采只对井筒和绞车房留保安煤柱，其它一律不留保安煤柱进行开采。
德国对城市和建筑物下采煤研究最早，从1902年就开始用水沙充填法回采重要建筑物下的保安煤柱。例如埃森采了九个煤层总厚达10.2m。
法国和保加利亚分别用水沙充填和风力充填在建筑物下进行开采。
日本用房柱式进行建筑物下及大型公路桥厂的开采。
我国建筑物压煤的问题比较普通。如山东的肥城、河北的唐山、河南的密县、安徽的随溪、东北的本溪、徐州的贾汪，湖南的韶山等都压着大量的煤炭资源c目前全田已有近百个矿井，数百个工作面进行了建筑物下的开采。鹤壁、本溪、抚顺、枣庄、东庞、冷水江、利民、里兰、东罗、红茂等局矿部在各种建筑物下进行了成功的开采。如抚顺胜利矿用充填条带法在石油一厂下开采厂厚达16．6m的煤层，东北欧河矿用陷落条带法在城镇下开采，资江在一俱乐部下开采、利民矿在村庄下、里兰在合山市下开采等。
1．2 铁路下采煤
铁路下开采系指铁路干线与支线下所压煤层的开采，矿区专用线下开采已不存在问题，故不包括在内。过去对铁路的保护也是采用留设矿柱的方法，目前对铁路矿柱的开采已取得了足够的经验。如波兰在卡托维茨通往沃波雷省的干线和具托姆车站下进行了开采、采厚达20m，车站普遍下沉了3m，最多达3.7m；前苏联的顿巴斯煤团内就有5条铁路，压煤达368亿t，从l 961—1964年间已采铁路煤柱1320万t；德国的鲁尔煤田有一半以上的铁路线受开采影响，鲁尔煤田在铁路下开采已有几十年的历史；印度苏丹迪矿用水砂充填方法于1971一l 975午12月首次升采ADR—AGOMOH铁路干线煤柱，煤厚为7.5m；日本于1966—1967年在北海道地区清水泽煤矿的铁路干线和铁路桥下采煤，煤厚2.4m、采后地表最大下沉速度达8mm／月．用限速方法获得成功。
我国矿区专用线下开采，在技术上已完全过关，所以铁路下开采不包括专用线下开采；支线下开采效果良好，如焦李、三万、薛枣、娄邓等；干线下开
采的不多。在鸡西麻山、滴道两矿的林口——密山干线下开采获得成功、本溪局在沈阳——丹东的干线下试采。还有枣庄局在邹坞车站下，阜新局在露天剥离站下。开滦及平顶山、涟邵在铁路桥下，南桐局在二万线的板塘隧道下开采都取得成功。
1．3 水体下采煤
水体下开采包括地面水体下和地下水体下的开采。地面水体包括江河湖海、水库池塘、沼泽洪区、灌区水田、山沟小溪以及地表沉降区积水等。地下水体包括表土层的砂层水、顶板灰岩中的岩溶水、砂岩含水层及老窟水等。
水体下开采的实质是如何确定防水和防砂矿柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全开采深度。
水体下开采主要是防止覆水和泥砂溃人井下，有时还要保护地面水体，如水库、堤坝等。水体下开采通常用疏干、排放、隔离等措施，使资源尽量采出，还要减少排水费用。
前苏联已在一些较大河流下来出了干百万吨的煤炭；日本、英国、加拿大和智利等国家海下开采经验丰富。
我国在淮河下、微山湖下、资江河漫滩下来煤也取得了不少的经验。
1．4 承压水体上采煤
承压水体上开采指可采矿层以下的承压水体上的矿层开采，即受基盘岩溶水威胁矿层的安全开采。
我国华北太行山以东石炭二迭系地层的基盘，就是含有丰富岩溶水的奥陶系石灰岩。如山东的淄博、肥城、河北的井烃、湖南的恩口、斗笠山、广西合山等矿都存在受基盘岩溶水威胁的煤层开发问题。底板突水是承压水体上矿层升采的主要威胁。如何解决底板突水与井下开采的安全问题是承压水体上开采的主要任务。我国在井陉、峰峰、王凤等局矿成功地进行了承压水体上的开采；匈牙利受底板承压水的威胁也很严重．因此积累的经验较多。
2．“三下一上”采煤的特点
2．1 与一般开采方法的区别
2．1．1.具有特殊的技术要求
“三下一上”开采即要采出资源，又要保护地面建筑物和构筑物(如水坝、铁路等)，同时还要防止上覆水体和下伏水体溃入，保证生产安全，出而在技
术上有特殊的要求。
2．1．2 研究岩层范围大
即研究上覆岩层受采动影响后的移动变形特性，又要研究下伏岩层的移动变形规律。上覆岩层可以直达地表，下伏岩层在采动后所波及的范围即可达80m 以远的距离。
2．2 综合性边缘学科
矿床“三下一上”开采是一门综合性的边缘学科，发展很快，它综合了水文地质、构造地质、矿山测量、矿山压力、岩体力学、土木建筑、开采方法以及岩体探测技术等学科的内容，形成自身的一套理论体系。
2．3 “三下一上”采煤理论技术的研究过程
上世纪30年代，在一些采矿业较先进的国家已把岩层与地表移动作为一项科学研究工作。从本世纪50年代起，岩层与地表移动的研究工作获得了蓬勃的发展。如前西德的勃劳聂尔、克拉茨、聂姆茨克、克因赫尔斯特，前苏联的阿维尔申、卡札柯夫斯基、阿基莫夫、柯尔宾阔夫、波兰的布得雷克、克诺特、李特维尼申、柯赫曼斯基、沙乌斯托维奇、科瓦尔契克、什佩特科夫斯基、胡戴克、杨·齐赫等学者经过各自的研究，先后建立了一系列描述岩层与地表移动的理论模型和公式，并提出了一系列计算岩层与地表移动的方法。有了岩层与地表移动预计方法，就可以预计一定条件下开采引起的岩层与地表的移动变形值，因而就可能估计出房屋、铁路、水体等由于地下开采而受损害的程度。为此，人们可以事先采取防护措施，避免灾难性的破坏。
我国岩层移动研究工作是新中国成立后开始的。淮南和开滦矿区在50年代初期建立了地表移动观测站，开始了我国岩层移动科学研究的观测。50年代后期，我国各主要矿区，开滦、抚顺、阜新、峰峰、淮南、大同、鹤岗、新汶、阳泉、本溪等先后制定了开展地表移动观测的规划，并建立了一批观测站。经过多年的现场观测和理论研究，完善和发展了岩移理论和计算方法，提出了适合我国岩层与地表移动的计算方法和公式。著名学者刘天泉、刘宝琛、廖国华、周国铨等，对我国的岩层与地表移动理论研究及其在生产实践中的应用做出了巨大的贡献。
岩层与地表移动最初的研究工作是从现场实地观测开始的。通过大量的现场仪器观测，寻求岩层与地表移动各主要参数与地质采矿因素的关系，从而可
以建立各种类型的地表移动盆地剖面数学表达式，根据这些数学表达式，创立多种地表移动与变形预计方法。
随着科学技术的发展，野外仪器观测手段发展也较快。目前激光技术应用于野外测量，提高了精度和工效，提高了反映地表变形的真实性。自动记录仪器的出现，使测量地表移动的全过程和预报工作成为可能。现场观测为认识岩层与地表移动规律提供了大量的数据。许多科学结论都是在分析大量现场实测资料基础上得出来的。
在认识和探索岩层与地表移动规律时，往往需要多次反复试验单个因素的影响，这在现场条件下是难以实现的。于是，室内实验被提到日程上来。1937—1939年前苏联巴塔诺夫、库兹聂佐夫进行了相似材料模型试验，为发展相似模拟试验方法打下了基础。利用这一研究方法可以从定性方向得到与实际符合的结果。目前，、俄罗斯、波兰、德国、中国、英国、印度等国都在应用相似模型试验方法来研究岩层与地表移动的问题。
采用现场实地观测研究岩移问题，是目前较为广泛采用的方法。该方法比较真实可靠，但研究周期长，研究费用高。实验室研究周期短，但该方法仅对研究宏观的和定性的岩移问题或单因素对岩移的影响较为可靠。由此，岩层与地表移动的理论研究得到了迅速发展。理论研究的优点是速度快，比较严密，可以定量。理论研究基本上是从两个途径——连续介质力学和随机介质理论开展的。
前苏联的阿维尔申、波兰的沙乌斯托维奇、胡戴克、印度的库玛尔等人把上覆岩层看作连续介质，应用弹塑性理论认为下沉盆地剖面类似于梁或板的弯曲。这种理论能够解释岩层移动的力学现象，但由于受采动岩体的力学参数难以精确确定，故向定量的实用阶段发展仍然缓慢。近年来，随着有限元边界元等数值计算方法的广泛应用和计算机运算能力的提高，使弹塑性理论用于计算岩层与地表移动和变形的研究取得了突破性进展，逐步进入定量的实用阶段。
随机介质理论是波兰的李特维尼申教授1956年提出的。他把岩石移动过程看作是一个随机过程，并用概率理论证明岩石下沉场可用随机过程的柯尔莫哥洛夫方程式表示。该理论能够解释岩层与地表移动的一些现象和规律，所以很快地应用于生产实践。我国的刘宝琛、廖国华等学者对该理论做出了大量的
研究工作，完善和发展了这一理论，并提高了它的实用性。
由于矿山岩体结构十分复杂，矿体产状变化也较大，所以目前还没有一种完整的理论能解决生产实际问题。各国岩移研究工作者和现场工程技术人员，在岩层与地表移动研究过程中，将现场实测、实验室实验、理论研究三者相结合，使得岩层与地表移动的理论研究和应用于生产实践都取得了巨大的成果。
随着岩层与地表移动规律研究的深入，岩层与地表移动预计方法不断完善，在矿山生产实践中岩层与地表移动理论应用的深度与广度不断扩大。昔日用留设保护矿柱的方法保护地面建筑物的情况已大有改观，并代之以采用开采防护措施和建筑结构措施来开采建筑物下、铁路下、水体下所压的矿体。波兰采用井上下综合保护的措施已大面积地在城镇下、水体下、铁路站线下等进行了成功地开采。目前波兰全国煤炭产量的42%是从“三下”开采出来的。
我国幅员辽阔，煤炭埋藏量丰富。但人口较多，村庄较为密集，“三下”压煤量大。据不完全统计，我国生产矿井“三下”压煤量总计达140亿t以上。我国“三下”采煤开始较晚，起始于50年代后期。但其发展迅速。经过我国岩移研究工作者和广大的现场技术人员的共同努力，我国各主要矿区，如开滦、抚顺、阜新、峰峰、大同、鹤岗、新汶、阳泉、本溪、焦作、鹤壁、平顶山、郑州、刑台、新峰、安阳、梨园等一百多个煤矿都进行了大量的“三下一上”采煤（一上为承压水上）工作，每年“三下一上”采煤量在3000万t 左右。通过“三下一上”采煤的科学试验与生产实践不仅解放了大量“三下一上”压煤，而且丰富和发展了“三下一上”采煤的理论和技术。
岩层与地表移动的科学研究工作正处于向纵深发展的阶段，即从研究水平和缓倾斜煤层的岩层与地表移动规律，发展到研究倾斜和急倾斜煤层；从研究主剖面的移动和变形分布规律，到研究下沉盆地全面积的移动和变形分布规律；从研究无地质构造破坏、简单地质采煤条件，到研究有地质构造破坏、复杂地质采煤条件的移动和变形规律；从研究最终稳定的静态移动和变形，到研究开采过程中的动态和变形的分布规律等。上述问题，有的已经取得一定的成果，有的尚待进一步研究与实践。在研究上述诸多方面技术的问题时，现场实地观测研究仍是首选的必要的研究手段。可以期望，随着现场观测技术的提高，“三下一上”采煤和建筑物、井巷保护技术的发展，岩层与地表移动的理论水
平和计算的准确性，必将获得更大的提高。
3．地表移动变形的基本规律
3．1 岩层移动形式和分带
有用矿物采出以后，采空区周围岩体失去原来的平衡状态而发生移动，这类运动极其复杂，视具体条件水同而不同，具有显著的个性与随机性。一般来说，矿山岩体作为一种地质体，固体介质，变形初期多呈弹性，其后为非弹性，有些最终导致破坏。岩体的弹性变形，在开挖后立即完成，其值甚微。在矿体大量开挖后所出现的大范围和大规模的围岩运动，主要是由岩层的非弹性变形引起的，这类大规模运动的发展过程遵循一定的模式。
矿体采出后，采空区顶底板和两帮形成了自由的空间，围岩中应力应变重新分布，产生应力集中，瞬间以弹性变形形式完成。当开采空间跨度足够大，即使是完整坚硬的顶板，也会因强度超过极限而垮塌、冒落、侧帮压垮、片帮。实际上，由于大多数岩体都含有各类地质弱面，如断裂、破碎带、层理、节理、片理等，将岩体切割成为一系列弱联接的嵌合体或各式各样组合体，这种岩体在围岩应力与自重共同作用下，当矿体采空，在紧靠采空区的块体被暴露以后，临空块体就发生移动，满足失稳的力学和几何条件的块体先行垮落，并将这种过程传递给相邻后方块体，随之垮落相继发生，顶板岩块的移动逐渐发展，破裂区逐渐扩大。当然，垮落和相对滑移都是以有自由空间为条件的。当垮落岩块碎胀，沿弱面滑移一定程度剪胀，当碎胀与剪胀体积之和等于采出空间时，垮落也发展到相应高度并终止。垮落停止后，因矿体采空而转移到采场周围的覆岩重力通过压密垮落岩体而恢复平衡。在此过程中，裂缝将继续发展，并随密压过程止息而逐渐停止下来。因此，对层状或似层状矿体，缓倾条件下的上覆岩层因下方采动而产生运动从性质上可分为三个带：
（1）垮落带
在采空区不充填或只有干式部分充填情况下，顶板岩石一般都将发生垮落。垮落带高度，对水平煤层通常为采厚的2~4倍。垮落带高度主要决定于顶板岩体碎胀性、采矿方法与矿层厚度。碎胀系数越小，垮落带高度越大；水砂充填时，垮落带高度可以受到控制；矿层越薄，垮落带高度越小，如薄煤层垮落带高度通常在1.7倍煤层采厚以下。
（2）碎裂带
位于碎裂带之上。它主要由岩层离层和相对滑移而生成的，其厚度大体与垮落带相当，垮落带与破裂带并无明显分界线，其共同特征在于岩石运动的不连续性。破裂带高度通常多用钻孔观测站来测定。垮落带、裂隙带高度及发育情况，在水体下开采时尤为重要。
（3）弯曲带
从裂隙带往上直到地表，将发生大范围移动和变形，但仍保持岩体原始结构而不破坏，其移动与变形连续、平稳而有规律。这种在自重作用下产生的弯曲变形区称为弯曲带。当开采深度较大时，弯曲带高度大大地超过垮落带和破裂带高度之和。此时，破裂带不达到地表，地表变形相对比较缓和。虽然地表也会因变形超限而产生地表裂缝，然而它们一般不直通地下采空区，在地下一定深度处。这与垮落带、破裂带直通地表有本质区别。
上述三种岩石移动形式和分带是在开采水平或缓倾斜矿层且当开采深度较大时岩石移动和分带的基本模式。开采倾斜和急倾斜面煤层、矿层时，除上述基本移动模式外，还有：
（4）岩石沿层理面方向滑移
在岩体倾斜成层条件下，自重方向不与岩层层面垂直，因此，在自重作用下，岩体除发生垂直于层面方向的弯曲外，还产生沿层理方向的顺层滑移。
岩层倾角越大，顺层滑移也越显著。其结果使采空区上山部分岩石受拉，下山部分受压。在岩石塑性较大情况下，导致上山方向岩层受拉变薄，下山方向岩层变厚。此类现象在研究相邻煤层群、相邻矿层开采时很有意义。
（5）垮落岩石下滑
煤层采出后，采空区和垮落带为大小岩块所充满。如果矿层倾角较大，继续下采形成新采空区时，上部老采空区的垮落岩石就可能下滑充填新的采空区。垮落带岩石下滑之后，其上部破裂带岩石失去支撑而垮落，造成垮落带和破裂带向上发展。如果岩层倾角很大，上山开采边界距地表又很近，垮落带就可能向上发展直达地表，上山边界所留护顶矿柱会破碎下滑造成地表塌陷。
（6）底板岩石隆起
当底板岩石软弱且倾角较大时，在矿体煤层采出后，底板岩石将向空区隆起。某些遇水膨胀的岩石，在水作用下隆起更为严重，甚至底板会破坏。底板岩石移动有时能波及地表，在煤层露头以外形成微小的地表下沉。这类地表下沉一般不大，对地表建筑物的危害有限。
3．2地表塌陷、破裂与连续变形
由于具体条件的差别，开采引起的地表运动主要有塌陷、破裂及连续变形三种形式。
（1）地表塌陷
浅部开采时，由于表层岩石强烈风化，再加上地下水的影响，采空区上方的浅薄盖层极难长期稳定，垮落带或破裂带直通地表，使地表产生陷破坏。
在采深较大时，垮落带与破裂带累计高度通常不超过煤层采厚的8倍。但浅部开采使地表塌陷的采深将大于一般条件下垮落带与破裂带高度之和。在波兰煤田，当上覆岩石大部分为页岩时，采深小于50m，地表出现陷坑；如果上覆岩石大部分为砂岩，出现塌陷坑采深可达100m。前苏联常采用采深H与采厚m之比H/m作为说明地表行为的一般性指标，据统计，用落顶法开采，H/m 小于20时，地表常发生剧烈变形。
浅部开采的地表塌陷与井下冒顶密切相关，不仅采煤，而且大型地下空洞，硐室、工程交叉口、隧道、地下厂房等处的冒顶，也会通达地表造成坍陷。这们往往突然发生，在几分钟内就在地表形成巨大陷坑，摧毁地面建筑物。
应该特别注意老塘塌陷，老塘塌陷造成损害的教训屡见不鲜。波兰维利奇卡岩盐矿地表，1960年11月22日，在不到5min时间内突然塌陷。影响所及区的房屋受到严重破坏。事后调查表明，该处地表下70m处，大约140年前曾采出一个高22 m、平面尺寸为36×29平方米的矿块，1966年，水口山铅锌矿因疏水导致岩溶区地表大面积坍陷。抚顺矿务局搭连坑，日伪时期曾开采露头附近煤层，留下不大的护顶柱。后来，煤柱突然垮落，在地表形成很大的陷坑，使陷坑内的房屋遭到破坏。类似情况在许多煤田都发生过。一般来说，老塘坍陷是因为支撑空区的顶板逐渐破坏，残煤或煤柱被压碎，地下煤自燃等原因造成的，其预测及预防较为困难，因此利用老采空区地表进行建筑，尤其是对采深不大的老采区必须特别注意，需进行可行性研究，研究深部开采、地表建筑
扰动对老塘活化的影响，以免造成新的地表塌陷。
水口山铅锌矿在采深约500m地下，曾用巷道及钻孔对矿床进行疏干，1966年5月开始，4个月内排水340万吨左右，7月开始矿区连续发生小型地震。方圆70余平方公里内民房普遍受影响，烈度为5度，矿体上盘几公里范围内地表先后出现近百个大小不等的陷坑。它们大多突然形成，这种坍陷是由于排水使上覆地层部分或全部失去水的浮托作用而造成的，后来停止了排水，异常现象也就平息下来。广东凡口铅锌矿也曾遇到过类似排水坍陷问题，同样与石灰岩溶洞有关。
（2）地表破裂
在表破裂是地表变形常见的一种形式。除了极浅开采以外，地表裂缝一般是不直通采区，这们往往在表土中发育，往下缝宽变小而消失，这种裂缝通常是地表表层变形集中、拉伸变形超限的结果，也可能与断层破碎带有关。大量现场实测资料证实，地表破裂与该处拉伸变形值、地表岩怕及地貌相关联，本溪采屯煤矿五采区地表，开裂时地表拉伸变形变动在(5.7~7.0)mm/m，前苏联顿巴斯煤田(6~8)mm/m，德国资料为 (5.4~12.2)mm/m。
采深越小，采厚越大，则采区周围煤体上方地表所承受的拉伸变形越大。规则的采区形状，使拉伸变形等值线围绕采区规则化分布，因此，采煤地表裂缝通常平行于开采边界，往往有1~4条主缝，互成平行，往地下向着采空区延深，随着开采工作面推进，裂缝也逐渐向前发展，当岩层节理十分发育时，裂缝带常平行于某一组或与开采界线交角为最小的一组节理方向。
随着开采深度增加，地表破裂情况逐渐减少。但在个别的地方地表还不时可见到裂缝，个别情况下还会出现大型有规律断裂。这往往在特定地质与开采条件下出现。
断层破碎带是集中地表变形、造成地表破裂的部位。如果有贯穿整个煤系地层的断层或构造破碎带，而采煤工作又是集中于断层的一侧进行的，则采煤引起的岩石移动可能以断层为界分为两个部分，即大规模移动将以断层为边界集中于开采的一侧，另一侧。相对稳定。于是在断层的露头部位造成大量差异，在地表上形成对建筑物威胁性很大的地坎。构造破坏越严重，断层规模越大，断层两侧岩体整体性越好，则形成地坎可能性越大，地坎的落差不仅取决于断
层本身的断距，还决定于采煤厚度和断层两侧矿体开采引起的地表下沉速度
。由此可见，断层有集中地表差。最大落差不会超过该处地表最大下沉值W
max
变形的效应，而跨于地坎上的建筑物会遭到严重破坏，在断层露头两侧的建筑物所受的开采损害常常并不严重。
采深较大时，地表破裂比较少见，但特厚倾斜煤层和急倾斜煤层的开采较为特殊，抚顺煤田就是这种情况。以该区老虎台煤矿39采区的开采影响为例，该采区在上边界采深356m，下边界深410m，煤厚46m，倾角度48°，采区走向长305m ，V形工作面开采，水砂（油页岩废碴）充填法开采。采出一半左右的煤层厚度以后，在下山方向最大倾斜点附近，地表发生裂缝。当时测得此处的地表平均拉伸变形为6．05mm/m 。在以后的开采过程中，裂缝发展为一条宽4~5m、深1．2m的壕沟，沟的走向平行于开采下边界，延伸600m左右。尽管沟的规模很大，但裂缝宽度随深度逐渐减小而消失，并不与井下开采相联系。虽然地表破坏剧烈，但它们是由于煤层过厚造成地表表层变形过大所引起的，不属于顶板坍穿地表的情况。由于下山一侧地表受着拉伸和相对上凸弯曲联合作用，因此裂缝不断加宽加大，直到开采结束第九个月才逐渐稳定下来，老虎台煤矿东西两侧的龙凤煤矿和胜利煤矿情况也类似。跨于裂缝上的房屋遭到严重破坏。
（3）地表连续变形
当开采深度超过100~150 m，或者H/m»20以后，开采影响下的地表移动和变形在性质上发生了显著变化。杂乱无章的坍陷消失了，地表移动和变形在时间和空间上都具有明显连续的特征。部分地段可能破裂，但这并不改变运动宏观连续的特征。
应该着重说明，尽管这种变形是连续的，但绝不意味着这种变形对地表建筑物无害。为了研究这种人们感官不能察觉的地表运动，需要建立专门的观测系统，借助仪器，对地表运动进行测量，以提供地表运动的时间空间过程的系统、定量原始资料。观测系统通常由一条或几条观测线组成。沿观测线每隔一定距离埋设观测点，借助量测这些点的下沉和沿测线及垂直测线方向的位移来掌握地表的运动规律。按量测结果，沿测线作剖面图，并用放大的比例尺在剖面上标出每次测量所得的各测点的位置，就得到了地表点的运动轨迹。此轨迹
在图上得到相应的地表剖面下沉曲线，亦可称为下沉盆地。如果所用的是最终下沉数据，就得到了最终下沉盆地剖面。同样，可类似得到水平移动曲线。分别用W（x ）及V（x ）来表示。经过相应数学处理，可得相应地表倾斜T（ x ）、地表曲率K（ x ）及水平变形ε（X）。研究开采影响下的地表移动规律，在很大程度上是研究地表下沉、水平移动及其相应变形的时间——空间分布规律。3．3 充分采动与非充分采动
（1）盆地主断面
形状不规则的开采和复杂情况开采所引起的地表移动，其空间分布和时间过程十分复杂。但煤层的埋藏一般比较有规律，倾角和厚度变化较小，煤层的开采又都遵循一定的顺序进行，井田划分为盘区或阶段，盘区和阶段再划分为采区，逐步自上而下进行煤田的开采。多数工作面都是直线型的长工作面，采区的边界通常都为大体规则的长方形状。这就相对简化了地表移动和变形的时空过程。
地表移动和变形，本质上是一个时间一三维空间问题，图7—16是一个地表平面图，表示某一长方形开采引起的地表变形。水平煤层，岩层稳定并无大型构造破坏，地表变形连续，这是一种根据实际资料理想化了的情况。图中虚线表示地表等下沉线，箭头表示点移动矢量的平面投影。由图可见，地表移动范围远远超过了采空区的范围。地表的等下沉线是一组大致平行于开采边界的线族。下沉值在采空区中心上方地表下沉最大，向四周逐渐减小，到开采边界上方减小比较迅速，更远处下沉更小并趋近于零，地表水平移动大致指向
采空区中心，在采空区中心上方，地表最终的水平移动值几乎为零，该点的下沉值最大，开采边界上方地表水平移动量也最大，向边缘逐渐减小到零。地表等水平移动线也是大致平行于开采边界的曲线族。
由于等下沉及等水平移动线平行于开采边界，最大下沉和水平移动零点都在采区中央。因此，通过开采中心且垂直于开采边界的剖面将是岩石移动的对称面，我们称为盆地主断面。在盆地主断面上，水平移动将发生的断面之内，垂直变形和水平变形都将取其极限。从开采损害角度看，这是最危险的剖面，因此，在多数情况下，只要研究主断面上的地表变形，就能对开采影响有一个基本概念。这样，就能把问题化为一个平面问题，从而获得很大的简化。这种
简化在压煤开采的可行性研究中很有价值，它将使我们不受繁琐计算的约束把主要精力放在方案研究上。到了详细设计阶段，对于每一个重要的建筑物需要个别分析。
由于主断面上地表的下沉和变形发育最为充分，因此地表移动观测站最好布置在主断面上。这样就有可能充分掌握地表运动的情况，减少支距测量的工作量，提高分析精度。
（2）充分采动和非充分采动
观测证明，小面积的煤层采空后并不会引起大规模的地表移动。只有当采空区的最小宽度达到某一极限值以后，地表才会大规模下沉。例如，在前苏联卡拉岗达煤田，初次采动时开采宽度大于深度的二分之一，地表发生显著的下沉。第二次采动使地表大量下沉的极限开采宽度为三分之一开采深度。
当开采宽度大于上述极限值后，地表就产生明显的下沉和移动。此时，下沉盆地呈碗形，盆地中央地表产生压缩变形，四周为拉伸变形。如果仅增加开采的长度，则盆地由碗形过渡到槽形。此时，沿开采长轴，地表产生出一线下沉均匀、下沉量相对值最大的槽底。就主断面而言，上述两种情况的下沉和变形分布是一致的，仅仅数值不同而已。如果进而增加开采宽度，虽然盆地仍为槽形，在盆地中央部分压缩变形减小，
并逐渐分解出两个峰值，两边缘部分的拉伸变形有所增加。此种情况随开采宽度的增加继续发展。当开采宽度增加，盆地中央地表下沉值达到了最大极限。这一可能达到的最大下沉值Wmax被称为可能的最大下沉值。此时，盆地中央地表变形也正好消失，而靠近开采边界，压缩变形的峰值绝对值与最大拉伸变形相等。如果再增加宽度，盆地中央将出现一片平坦的最大下沉带。这一部分地表既无垂直变形亦无水平变形，槽形盆地发育成为一个平底盆地。此时，地表变形将集中于开采边界上，而且边界上的地表变形也不再受继续增加开采宽度的影响。习惯上称与之对应的开采宽度lp为充分采动宽度。当实际开采宽度为l与lp对比,可以区分两种采动情况：
l< lp 时，非充分采动，对应的地表移动盆地称为不完全盆地；
l> lp 时，充分采动，对应着完全盆地。
这种方法具有实际意义，因此在进行理论研究时可以区分两种情况。由于
l> lp 后，只要研究开采边界上的地表变形就够了，继续增加开采宽度并不明显影响这一变形，所以供作理论分析的两种标准情况是:
（3）半无限开采
如图所示，认为O点右边的煤层已经采尽。此即相当于研究开采宽度大于lp 的情形，这种盆地称为半无限盆地。它对应着充分采动时的半边盆地。对于这种盆地所导出的地表下沉和移动的公式最简单，但它们在实际中却具有广泛的用途。
（4）有限开采
如图下图，这种情况是研究采动不充分时地表移动与变形规律所必需的，这时，地表变形与开采宽度l 有关。理论上讲l→∞时就得到半无限开采，实际上只要l→ lp 时，即可认为半无限开采。
4．地表移动变形与采动损害
4．1开采损害的分类
4.1.1 开采损害
开采损害有一种广义理解，是由于采矿工作使地上、地下的建筑物、构筑物和自然对象受到的影响统称为开采损害。据此，一系列的所谓地压破坏现象也被包括在开采损害范围之内，如采场及巷道地压、岩爆等等。事实上关于采场、巷道受力稳定问题及岩爆问题已构成了一些独立问题和研究分支，它们都属于目前泛称的岩石力学或矿山岩体工程力学的范畴。矿山开采沉陷学也可归纳其中。由此看来，广义的开采损害是与矿山岩体工程力学相对应。前者强调现象，后者强调了理论系统。
狭义的开采损害，主要指岩层和地表受开采影响而发生的大量移动和变形所导致一切有害后果。岩层及地表移动规律，对地表建筑物和自然对象的有害影响是这一研究的主要内容。至于地下工程，则需要区别两种情况：凡在大规模运动区之内的采场、巷道、硐室所遭到的损害，可划归为开采损害。大规模运动区之外的采场、巷道、硐室的稳定性研究不属于开采沉陷学所研究内容，它们的失稳不属于狭义的开采损害。
4.1.2 直接开采损害与间接开采损害
开采损害可分为直接与间接两种。位于开采沉陷区，即岩层和地表大量移
动与变形区域内的采动对象所受的损害称为直接采损。在个别情况下，在离开采沉陷区较远的地方，还能发现开采影响的存在，这种影响往往与开采活动间接有关，称为间接开采损害或间接开采影响。间接开采损害经常与开采引起的地下水文地质条件的改变有关。岩爆地震引起的破坏也属间接开采损害。这些损害并不是注定和每一个开采工作相联系，这们的发生往往与特定的地压条件有关。
4.2 开采损害表现形式
开采损害表现形式与地表变表的大小和性质、采动对象本身特点有关，具有下列类型：
4.2.1 地面沉陷损害
地表均匀下沉对于一般住宅和厂房并无太大影响。但是过量的地表下沉，即使是均匀的，在某些特定条件下，会带来严重问题。目前我国每年因采煤引起的地表塌陷面积至少达100平方公里。
比如水患问题。下沉区地下水位可能上升直到超过地表，造成大片内涝区。法国北方煤田，地表因开采下沉8m，内涝区需常年排水。一个地区性泵站所需的小时排水量即在9万m3，费用为整个处理开采损害费用的40%。如下沉区附近有河流，当地表下沉低于河床时，河水淹没问题必须考虑。例如在抚顺煤田的个别地段，如果全面采煤，地表可能会低于浑河河床。
4.2.2 地面倾斜损害
开采引起的不均匀下沉改变了地面原始坡度，造成了地面倾斜。
高度大而底面积小的塔式建筑，如烟囱、水塔、高压线路、索道塔架等，地面倾斜使之偏心，稳定性变差。对于普通楼房，即使不丧失稳定性，过量倾斜也会使使用条件恶化。
行车及某些大型精密设备在基础歪斜后，必须及时调平，以保证行车安全和设备正常使用。
铁道线路恢复地面倾斜引起的坡度改变需要填方。巴黎里纳铁路一处因开采而下沉10m，要恢复铁路标高需重建一座公路桥。为保持桥的坡度，桥边房屋将为填土所淹没。铁道站场需保持水平，一旦倾斜就需要填方。填方后其它有关设施的标高也需要相应调整。但是，当工作面逐渐采近又逐渐离去时，倾
斜将只是暂时的。
地面坡度改变后，下水道体系会受到某些干扰，甚至破坏。灌渠体系情况也类似。
4.2.3地表弯曲损害
在煤柱和采空区边界线上方，采动地表弯曲。煤柱上方一侧地表相对上凸，采空区上方相对下凹。
地表弯曲所致建筑物损害与地基不良时有类似之处，但又不完全相同。区别在于，采动所致的地基弯曲是独立于上层建筑荷载的自行弯曲，在这样的前提下，再叠加建筑物自重影响构成弯曲损害。这是一种常见开采损害，与地基本身力学性质、地表采动变形有关。
一般建筑物在设计时都未赋予充分柔性。野外观测已证实，在采动条件下，建筑物的单位弯曲总是小于地基的弯曲。地表因有采动而弯曲时，建筑物部分基础将悬空，而将载荷转移动其余部分。地基相对上凸时，两端部分悬空，载荷向中央集中。因此在地表相对上凸的正曲率作用区，建筑物上形成倒“八”字型破裂，在相对下凹的负曲率区，中央部分悬空，载荷向两端集中，此区房屋常见“八”字型破裂。
4.2.4 地面水平变形损害
地面水平变形出现于开采边界上方的地表，煤柱一侧出现拉伸，采空区一侧出现压缩。
房屋对地表拉伸变形敏感。位于拉伸区的房屋，其基础底面受来自基础的外向磨擦力，基础侧面受来自地基的外向水平推力的作用。由于一般房屋抵抗拉伸作用的能力很小，这种不大的拉伸足以使房屋开裂。
采动地表压缩变形对房屋作用通过地基对基础侧面的推力与底面磨擦力来施加，但作用方向与拉伸时相反。一般砖式建筑物对压缩变形具有较大的抗力，也就是说，建筑物对压缩作用不如拉伸作用敏感，但当压缩变表过大时，它们照样可以损害建筑物。而且，过量的压缩作用将使建筑物发生挤碎性破坏，其破坏程度比拉伸破坏更严重。这种破坏往往集中在结构薄弱处发生。例如夹在两座坚固建筑物之间的附加建筑物可能严重破坏。
地下水管及瓦斯管道对其轴向的地表水平变形敏感。在拉伸作用下，通常
造成管接头漏水漏气，甚至接头脱开。压缩变形可使接头压入而漏损，严重的可以压坏接头，甚至使管道产生纵向裂缝。
铁路轨道会因拉伸而使接头破坏，因压缩而使轨线弯曲。桥梁的活动支座可能需要更多的补偿位移量，如果两端固定，则可能使支座与桥梁墩连接处发生破坏。
4.2.5 山区地表滑移与崩坍
我国是个多山的国家，因为开采引起的山区地表滑移与崩坍，造成的巨大经济损失及灾难性事故屡见不鲜。
开采所引起的岩体内部移动与变形，使原来岩层面或构造弱面离层与开裂，甚至错动，导致了原始弱面的强度大为减低，其内磨擦角值ø、内聚力C较采前也大大减小，岩体内变形超限部分产生采动裂隙与破坏，其强度减低了整体性，即相互牵引力也大为减弱了。1980年6月3日，宜昌地区盐池河磷矿区发生灾难性山体崩塌，崩坍山体体积约100万m3，崩坍堆积物摧毁及埋没了该矿整个工业场地及民用建筑物，死亡２８４人。最直接原因是倾角15°的缓倾斜磷矿体的开采，使山体原主控构造弱面受到扰动，山体崩坍首先沿陡山坨组上部薄层状泥质白云岩中形成的追踪滑动面滑动，滑动后山体沿岸坡倾倒崩坍。阳泉煤矿大多为倾角5°～１０°的缓倾煤层群．矿区处于太行山西麓，山势陡峻起伏．１９８５年３月四矿中央风井东侧３号煤１００４工作面回采，造成地表滑移与裂缝，使四矿荆家掌中央风井破坏。阳泉市区赛鱼火车站，由于开采引起滑坡被迫迁站新建。受地下采动影响，车站紧邻的南面山体发生了剧烈的切层滑坡，垂直移动３０m ，水平移动１５m左右。
4.2.6 矿区地表水位下降
在破裂带达到地表或地下含水层时，地下水可能大量渗入井下而疏干上覆岩层和地表，使地下水位快速大幅度下降。离矿井很远处的水井常因开采而干涸就是一个明显的例子。如果流砂层水分疏干，可能造成大区域地表缓慢下沉，下沉比较均匀，对建筑物影响不大。当然也有因疏干地表下沉而造成建筑物损害的实例。
4.3损害程度的统计性判据
保护采动对象和自由采煤是相互矛盾的，但是，对压煤开采所加限制越多
则矿山生产成本越高。例如，为保护特别重要和敏感的对象，可能需要采用条带法采煤。采用这种采煤方法将有５０％左右的开拓或采准煤量丢失，使采准工作量增加。因此应尽量放宽限制，如果在所加限制下进行采煤工作所引起的地表变形恰为保护建筑物要求所能接受的变形时，则这种限制才是有根据的。因此，要确定采动对象的损害程度与地表变形之间的定量关系，是合理解决压煤开采的中心环节之一。
任何采动对象都具有一定的抵抗地表变形的能力，或者说忍受一定量地表变形而不导致损坏的能力，这种能力与对象本身的特性有关。例如，房屋忍受地表变形能力就与平面图形与尺寸、主体形状与尺寸、地基的特性、基础种类及结构、上层建筑的结构力学特征、建筑物的年龄和技术状况、维修加固条件等有关。由此可知，不仅不同种类的采动对象忍受地表变形能力不同，即使类型相同，不同个体本身承受地表变形能力也很不一样。
另一方面问题是地表变形。地表变形过程十分复杂，不同的埋藏条件，不同的采矿方法，不同的开采顺序所引起的地表变形不同。同时，采动对象绝不只受单一种类地表变形的作用，例如，地表上凸区常常也就是地表拉伸区，地表下凹区常常也就是地表压缩区，其间有过渡带，而且，不论哪一区哪一带，都将有下沉和倾斜。地表变形可以是一个相当长的时间过程，变形的大小和性质都可能随时间改变。一处地表，其变形可能反复变化，多次采动就是这样，就是一次采动也可能有上述情况。例如，工作面由远而近逼近所讨论的地表，当工作面不断推进到一定距离后，此地表发生可感性的下沉。此时，地表开始受拉伸和上凸弯曲作用；工作面不断接近此处地表，此拉伸和上凸弯曲逐渐加大，达到峰值后又逐渐减小，当工作面经过并远离以后，拉伸和上凸弯曲逐渐减小到零，然后变成压缩和下凹弯曲变形，变形增大到峰值后又逐渐减小，最后消失或剩下一些残余值，地表下沉则达到最大值。这种暂存变形称为动态变形，如果开采工作面永久性地停留在所讨论地表附近，则在此处形成最终变形。最终变形性质和大小，视地表相对于停采线的位置而定，如果采动对象的平面有对称性，一般情况下，地表变形的主轴多不与采动对象的对称轴平行，构成一个复杂的空间体系。这将使采动对象所受开采影响复杂化。
由此可见，精确确定采动、对象的损害程度与地表变形关系十分困难。
采矿工业在长期实践中积累了有关开采损害的大量经验和资料。以它们为基础进行的统计研究，指出了某些一般性的规律，获得了能够用于可行性设计的实际结果。
1939年，前苏联建筑师叶尔马科夫分析了顿巴斯煤田的许多材料后，为不同保护等级的建筑物提出了地表允许变形指标。见下表4－1所示。
表4－1 建筑物地表允许变形指标（前苏联）
到上世纪五十年代末,上述结论在苏联文献中一直被引用,但未见于规程，波兰学者布德雷克非常重视上述工作，经过使用和改良后，波兰学者得到了自己的标准，示如下表4－2。
表4－2 波兰学者提出的地表变形指标值
上述标准,在波兰从上世纪五十年代初一直沿用到九十年代末,经过了较长时间的考验.
表4—2分类类别有几个方面的含意：
（1）作为建筑物的保护等级
Ⅰ级：最重要的建筑物，其损害可能带来严重的后果，对地表运动敏感的重要工厂、特别贵重的高大建筑物，如冶炼厂等。
Ⅱ级：对地表移动较为敏感的对象，如一般性的工厂、水塔、火车站、大
型住宅、学校、大型蓄水池、较大的河床，主要的铁道及隧道、碗口联接的水管干线等。
Ⅲ级：不大的住宅、不大的水池或蓄水池、二级铁路、较小的河床。
Ⅳ级：锚固的砖结构房屋，不太重要的金属结构物、水库、小河沟、经过适当保护的水管干线、无客运的次级铁路、公路等。
表4—2所列数据为各级保护对象所允许的地表变形值。
（2）作为建筑物损害程度的分级
Ⅰ级：损害很小，例如不碍事的砖墙裂纹。
Ⅱ级：容易修整的开采损害。
Ⅲ级：严重的开采损害，但不致使建筑物有毁坏或中断使用的危险，这时需要加强对建筑物的观测。
Ⅳ级：建筑物需要适当加固（如锚杆加固），或采取预防措施。
表4—2所列数据，表示各级损害对应的最大地表变形值。
(3) 作为规划矿区地表的分类标准
Ⅰ级：可靠的地表，不需对建筑物设防（可能出现微小的损害，如砖墙裂纹）。
Ⅱ级：在此级地表上，可能出现易于修缮的损害。
Ⅲ级：要求对建筑物进行局部保护，即实现这样一种结构，它可以抵抗相当大的水平变形，但不能抵抗大的垂直运动。
Ⅳ级：需要对采动对象进行较大量加固的地表。
Ⅳ级以上的地区（不含Ⅳ级）不宜建筑，除非专门的技术经济分析证明了其合理性。表4—2所列数据为对应地表变形值的标准。
我国已对长度或变形缝区段小于20m的砖石结构建筑物破坏等级的标准作出了统一规定，见表4—3。
表4—3砖石结构建筑物的破坏等级
第一章 开采引起的岩层与地表移动
第一章开采引起的岩层与地表移动 煤矿开采的三性特殊性、艰巨性和困难性； 特殊困难条件下的开采 三下一上（建筑物下、铁路下、水体下和承压水上）；有冲击地压危险的煤层；有煤与瓦斯突出危险的煤层；三软煤层；深部；边角煤；极薄煤层。 采用特殊开采工艺方式 短壁开采；充填采煤；上行开采；水力采煤；煤与煤层气共采；煤的地下气化 1、下沉及变化规律 主断面内地表移动向量的铅直分量,用W表示。坐标O点:最大下沉值处的地表点W坐标轴向下为正，单位为mmx坐标轴向右为正，单位为mW=W（x）最大下沉值在盆地中央，Wo=W5； x增加，W由零增加到最大，而后又趋于零W（-x）=W（x）；边界点由d0决定；下沉曲线凹凸分界的拐点处，下沉值约为最大值的一半 2、倾斜 倾斜是指地表单位长度内下沉的变化，用i表示单位为mm/m，i坐标轴向下为正 倾斜是地表下沉的一阶导数，i(x) 正负号的决定：① i=tga 下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,倾斜为正; 下沉曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时倾斜为负。 倾斜的正负号的物理意义；垂直于地表下沉曲线的杆状物倾倒的趋向与x轴正向相同时，倾斜为正；杆状物倾倒的趋向与x 轴负向相同时倾斜为负。 3、水平移动 水平移动-地表移动向量的水平分量,用U表示，单位为mm，U=U（x）,有两组方向不同的水平移动
规定:正值的水平移动与x轴的正方向一致 负值的水平移动与x轴的负方向一致 水平移动U（x）和倾斜i（x）的变化趋势同步他们之间相差一个有单位的比例系数B 4、曲率 地表单位长度内倾斜的变化，用K表示，单位为mm/m2或 10-3/m。 曲率坐标轴向上为正 . 正负号 倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,曲率为正; 倾斜曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时曲率为负。 曲率正负号的物理意义 ; 正曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向凸起或在煤层方向下凹.负曲率的物理意义是地表下沉曲线在地面方向下凹或在煤层方向凸起 5、水平变形 水平变形—单位长度上水平移动的变化 用 e 表示，坐标向上为正，单位：mm/m 正负号 用tga，水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为+a时,曲率为正; 水平移动曲线的切线与x轴正向所夹锐角为-a时曲率为负。 水平变形正负号的物理意义 . 水平变形正值的物理意义为地表受拉伸变形,负值的物理意义为地表受压缩变形。 水平变形的变化规律 两个相等的正极值和两个相等的负极值 正极值为最大拉伸值，位于边界点和拐点之间； 负极值为最大压缩值，位于两个拐点之间； 盆地边界点、拐点和中点处水平变形为零；
三下采煤一些概念
1.三下一上采煤：是指在建筑物下，水体下，铁路下和承压水体上采煤。 2.采动影响：煤层大面积采空后，周围岩层失去平衡，在重力作用下产生的变形与移动。 3.充分采动：指地下开采后，地表出现的下沉值达到了改地质条件下应有的最大值。非充分采动：当采空区的长度和宽度小于开采深度时，地表不出现应有的最大下沉值，移动盆地呈现碗形。充分采动区：在此区内除了顶板冒落以外，向下沉降之岩层扔平行于它原有的层位，而且层内各点移动量是沿煤层的法线方向并且彼此相等。 4.岩层移动三带的划分：（1）倾斜或缓倾斜煤层可以分为：a冒落带b裂隙带c 弯曲下沉带 （2）当急倾斜煤层倾角大于岩石安息角时，出现三带倒置 5.移动盆地形成条件：（1）采深大于100—150米或采深大于20倍采高（2）没有大的地质破坏（3）煤层采出一定的面积 6.走向主断面和倾斜主断面：通过移动盆地的最大下沉点沿煤层走向或倾向作主断面，称移动盆地的主断面，前者称为走向主断面，后者称为倾斜主断面。 7.移动盆地边界确定：1）根据几何理论法研究解决地表移动问题，使用主要影响范围确定；2）根据不同需要，分别以边缘角，移动角，裂隙角确定 8.移动盆地移动和变形的主要参数都包括：下沉，水平移动，倾斜，水平变形，曲率 9.充分采动区的主要特点：（1）在某一层面上，各点的下沉达到最大值2）在同一层面上移动是比较均匀的3）各点移动方向基本是沿层面法线的方向4）充分采动区呈现为三角形5）顶点o随着开采范围扩大上移 10.下沉w，曲率k，倾斜i三者之间的数学关系：见课本421，倾斜式下沉的导数，曲率是倾斜值的一阶导数或是下沉值的二阶导数 11.地表移动和变形的预计的实质目的是：根据已知的地质条件和开采技术条件，在开采之前对地表可能产生的移动和变形进行计算，以便对地表移动和变形的大小和人范围以及对地面建筑物或铁路的危害程度进行估计 主要的预计方法有：1）典型曲线法2）经验公式法3）格网法 12.典型曲线法预计法德预计步骤：1）根据矿区资料计算最大下沉值w=n*m2）
煤矿机械化开采
煤矿机械化开采（谢绝外传） 一，名词解释： 1，煤田：地质历史发展过程中，在一个或几个地质时期形成的大面积含煤地带。 2，井田：划分给一个矿井开采的部分煤田。 3，水平：某一标高的水平面。（矿井生产中的水平：该水平功用所服务的范围。） 4，开采水平：布置有井底车场和运输大巷，并且担负该阶段主要运输任务的水平。★ 5，矿井储量：在划定的井田范围内，根据勘探资料计算而得的煤炭 6，设计损失量：允许丢失在地下的能利用储量。Z可=（Z工-P）C采 7，矿井生产能力：矿井设计的年生产能力。★ 8，矿井服务年限：有设计服务年限和实际服务年限。 9，立井：直接与地面相通的垂直巷道。暗立井：不与地面直接相通的垂直巷道。 10，平硐：直接与地面相通的水平巷道。平巷：与地面不直接相通的水平巷道。 11，石门：长线与煤层直交或斜交的岩石平巷。 12，采场：用来直接采取大量煤炭的场所。 13，采区上山或下山：服务于一个采区的倾斜巷道。 14，开拓巷道：为全矿井、一个水平或几个采区服务的巷道。（10~30年以上） 15，准备巷道：为一个采区或数个区段服务的巷道。（3~5年以上） 16，回采巷道：仅为采煤工作面生产服务的巷道。（6~12个月） 17，采煤工艺：在采煤工作面内按照一定的书序完成各项工序的方法及其配备。★ 18，采煤系统：采准巷道的布置方式以及它们在时间上的配合和在空间上的相互位置关系。19，采煤方法：采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。★ 20，开采水平垂高：其上下边界之间的垂直距离。 21，开拓煤量：井田范围内已掘进开拓巷道所圈定的尚未采出的那部分可采储量。 Z d=(Z i-Z g-P dd)C 22，准备煤量：在开拓煤量范围内已完成开采所必需的采区运输巷道，采区回风巷道及采区上山等掘进工程所构成的煤量。Z p=∑(Zp i-Z g-Z d)C 23，回采煤量：采煤工作面和已准备接替的各工作面尚保有的可采煤量。Z e=L s L p h pc×10-4 24，走向长壁采煤法：将采区划分为区段，工作面沿区段倾斜方向布置，沿走向方向推进。25，倾斜长壁采煤法：采煤工作面沿走向布置，沿倾斜方向推进。 26，滚筒宽度：由端面截齿尖至滚筒另一端的长度。 27，截深：采煤机滚筒割煤一次切入另一端的长度。★ 28，道岔：使车轴由一条线路上转到另一条线路上的装置。 二，填空+判断： 1，煤层厚度：小于1.3薄煤层，介于1.3~3.5之间中厚煤层，大于3.5厚煤层。 2，煤层倾角：8°~25°缓倾，25°~45°倾斜，45°以上急倾斜 3，井田境界的划分方法有：垂直划分，水平划分，按煤组划分及按自然条件形状划分。4，设计采区回采率：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%。 5，矿井巷道：直立巷道，水平巷道，倾斜巷道。（井巷的长轴线和水平面的关系） 6，矿井巷道：开拓巷道，准备巷道，回采巷道。（作用和服务的范围不同） 7，壁式体系采煤法：薄及中厚煤层单一长壁，厚煤层分层开采，厚煤层整层开采采煤法。8，“三下一上”采煤问题：建筑物下，铁路下，水体下；承压水上。★ 9，综合开拓：斜井-立井，平硐-斜井，平硐-主井。 10，开采水平设置：确定合理的水平垂高，下山开采的应用分析，辅助水平的合理设置。11，三量：开拓煤量，准备煤量，回采煤量。★
三下采煤技术现状
“三下一上”采煤理论技术 1.“三下一上”采煤技术现状 建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采，简称“三下一上”开采。 据目前不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到140亿吨以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下（包括承压废岩水上）压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右，然而，到目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有10亿吨，只占整个“三个”压煤量的7%左右。 随着一些大中型煤矿开采时间的增长及其地表乡镇企业和农村住宅的建设和扩展，目前，已有很大一部分矿井已无较为正规完整的采区可供开采，造成很多矿井有储量而无法大规模开采的局面。而有些矿井强行开采（不管对地表的影响），有些矿井因采掘接替协调顺序不对进行开采，引起对地表设施的大量或不该有的损坏，造成巨大的经济损失和紧张的工农关系，严重影响了煤矿企业的生产和经济效益。 从目前调查的结果得出，几乎所有的井下开采的煤炭大中型企业，都面临着大量的“三下”压煤问题，这些“三下”压煤量占目前矿井储量的10~15%，个别的甚至更多。因此，如何逐步开采“三下”压煤，或如何规划矿井的采掘接替顺序，把对地表的影响控制在最低限度；或者如何搭配开采“三下”压煤，有计划地控制逐年的采动损害赔偿；或者以经济效益为第一要素采用一些特殊的开采方法,在不影响地表建（构）筑物的前提下部分开采出一些“三下”压煤量。这些都是目前煤炭企业已经面临而必须研究解决的问题。 1．1 建筑物下采煤 建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压矿层的开采，其中包括井筒矿柱的回收。做到即采出资源，又要保护地面建筑物。采取的措施主要是在井下开采时采取一些不同于普通的开采方法，以减少地面移动与变形，另外对地面的建筑物或构筑物采取加固与维修的方法，使其所受的采动影响和破坏程度在其本身允许的范围之内。这在国内外都取得了诸多成
煤矿开采技术的发展困境及其解决方法
煤矿开采技术的发展困境及其解决方法 摘要：在煤矿开采行业，随着社会不停的生长和进步，信息技能已经被应用到了多个范畴之中。与此同时，为了可以顺应社会生长，实现新世纪的发展目的和要求，本文从煤矿开采技能的成长以及在煤矿开采进程中存在的问题开展讨论。通常传统的重工业，对煤矿开采技能的生长以及办理存在的问题提供可行性思路，以高科技为科门生长观已经成为了社会生长的重要偏向，这些就成为了我们煤矿事业者必要关注和珍视的问题了，在煤矿开采中，其最重要的核心技能便是煤矿开采技能，我们人类跨入21世纪之后，为了可以提高其开采的效率和开采进程中的稳定性，我们必须对其煤矿开采技能进行不停的完善和创新，资源和环境问题已经成为了世界性全部面临和解决的问题，本文进行了简略的叙述和分析。 关键词：煤矿开采技术发展方向问题分析 引言 怎样顺应21世纪科学技能的发展？跨入21世纪之后，以信息技能、生物工程、质料科学等为代表的高新技能成为科技生长的偏向方面，同时也成为浩繁煤矿事业者关注的问题，资源与环境问题成为一个环球性的战略问题，一方面，煤矿开采是一个传统的工业，产品附加值低。另一方面，煤炭行业挑衅与机会并存，在核心技能上引入高新技能；并餍足环境掩护的要求，同时，煤矿的大范围开采造成了人类赖以生存环境的污染和破坏，也成为人们关注的核心，因此。煤矿开采作为一个老的工业，重点是找准突破口，使其生长及生存在高科技社会中受到重要的威胁。在竞争中求生存与生长，高新技能的含量较低。煤矿的开采技能正是煤矿核心技能，本文从开采技能角度探究高新技能的应用及煤矿开采的环境掩护问题。 一、对我国煤炭开采发展的分析 1.我国的煤炭含量 我国的煤炭产量已经连续几年位居世界首位，包围面积达高出55万平方公里。爆破采煤，平凡呆板化采煤，高等平凡呆板化采煤，综合呆板化采煤，到综合平凡呆板化放顶煤采煤共七个阶段，煤炭开采在我国具有久长的历史。我国的煤炭开采技能经历了从最初的手镐采煤到风镐采煤。据统计研究：我国的煤炭资源储量在9000亿吨以上，是世界上煤炭产量最多的国家。 2.煤炭的开采方式 近年来，许多煤矿企业也争相引进高端的呆板配置和先辈的开采技能以求得突破和生长。国家的“十二五筹划”对煤矿这一产业提出了新的要求，我国的煤矿资源随由于包围面积比较广，存在较大的地区差异。一些资料表明：我国有缓斜、
煤矿开采技术——教学大纲
《煤矿开采技术》课程教学大纲 一、大纲说明： 1、课程性质与目的： 本课程是煤矿开采技术专业必修的重要主干课程。通过该课程的学习使学生全面了解煤矿井田开拓方式；大巷、车场布置与形式选择；采区巷道布置方式，采区车场形式；采区内开采顺序和工作面接替关系；采煤工作面开采工艺方式，生产组织过程；走向长壁开采与倾斜长壁开采的不同特点与适应条件；矿井轨道线路设计的基本知识。掌握井田开拓方式合理选择、矿井生产系统组成和矿井生产工艺设计与生产组织管理技能。更好的从事矿井采掘工作面生产组织管理工作。 2、本课程基本要求： （1）本课程以课堂教学为主，利用模型实训和课件电化教学；每章安排适量作业，加强实践技能训练。 （2）作业量每章以5~8道为宜，题型采用简答题、作图训练和选型计算为主；通过作业加强对开采知识的理解和掌握，增强视图和矿图绘制的技能。 （3）考试方法：本课程以闭卷考试为主，结合平时考核综合评定课程成绩。考核重点主要是矿井开拓有关概念，采区巷道布置方式、巷道层位关系，回采工艺组织过程与适应性，线路设计等基础知识。 3、本课程与其它课程的衔接与分工。 本课程需在先修《采掘机械》、《矿山压力监测与控制》后开设，《矿井通风》可与本课同时开设。液压支架结构在《采掘机械》课程中讲述。工作面支护选型在《矿山压力监测与控制》中讲述。 二、大纲的内容： 本课程分为井田开拓、采煤方法与开采设计三大模块。井田开拓主要讲授井田划分、矿井开拓布置方式选择；采煤方法主要内容包括采区巷道布置方式，采区主要生产系统，采区车场形式选择；工作面回采工艺及生产组织，放顶煤开采技术的应用；特殊条件的开采方法。开采设计包括采区设计方法与要求，轨道线路设计基本知识，采区上、中、下部车场线路设计方法。 以下分章阐述： 绪论： 了解煤炭工业在国民经济中的重要性，煤矿开采历史与现状；我国煤炭工业发展的经历，煤炭工业目前先进的技术与方法。我国主要矿区概况，邻近矿区开采基本情况。煤炭工业发展展望。 第一篇井田开拓 第一章：井田开拓基本知识 1、知识点与教学要求 掌握：煤田划分井田基本原则，矿井储量、生产能力和服务年限三者之间关
采煤概论
1．煤层层面等高线 煤层层面与具有一定高程的水平面相交所得到的交线，就是煤层层面上的等高线。 2．矿井储量 矿井储量是指矿井范围内的煤炭埋藏量，是影响矿井生产能力的重要因素。矿井储量分为：矿井地质资源量、矿井远景储量、矿井工业储量、矿井设计储量、矿井设计可采储量。 3．开拓巷道 为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道，如井筒、井底车场、阶段（或水平）运输大巷和回风大巷等。 4．准备巷道 为整个采区服务的巷道，如采区上（下）山、采区上下车场、采区石门 5．回采巷道 为工作面采煤直接服务的巷道，如区段上、下平巷和开切眼等。 开拓、准备和回采是矿井生产建设中紧密相关的三个主要程序解决好它们之间的关系,对于保证矿井生产系统正常运转具有重要意义。 6．井田开拓 从地面开掘一系列井巷进入煤层的过程称为井田开拓。 7．再生顶板 分层开采时借助采空区上覆顶板岩层压力，压实已塌落的矸石而形成的顶板。 8．采煤系统 采煤巷道掘进和回采工作之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系，称为采煤巷道布置系统。也即为采煤系统。 9．采煤方法 采煤方法是采煤工艺与采煤系统在时间上、空间上相互配合的总称。 10“三下”一上 "三下一上"采煤是指建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤。
1.井田划分的原则? ①井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应 ②保证井田有合理的尺寸 ③充分利用自然等条件划分井田(如大断层、河流，城镇和铁路等) ④合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系 2、井田内的再划分方式有哪几种，如何划分? （1）井田划分阶段 阶段划分及特征 ①阶段：在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分的长条部分。 ②开采水平：布置有井底车场和主要运输大巷，并担负该水平开采范围内的主要 运输和提升任务的水平。 阶段垂高与水平高度之间的关系为：水平垂高可以等于阶段垂高，也可能大于阶段垂高。 （2）阶段内再划分 ①分区式②分段式③分带式布置④整阶段布置⑤连续式 （3）井田分区域划分 随着开采技术的发展和煤层埋深的增加，矿井井田范围越来越大，这就势必造成井下运输距离、通风线路、管线敷设过长，给生产和管理带来困难。分区域开采的办法，就是将整个井田划分成若干个区域，每个区域相当于一个小井田，进一步划分成阶段、盘区等。每个区域开凿辅助提升井和风井为本区域服务。在井田中央开凿集中提升井为整个井田服务 （4）井田划分为盘区 当井田内煤层倾角很小时，煤层沿倾斜方向高差很小，没有必要再按标高划分阶段。这时，可沿煤层主要延展方向布置主要大巷，将井田分为两翼，然后以大巷为轴将两翼分成若干适宜开采的块段，每个块段叫一个盘区。每个盘区通过盘区石门与主要大巷相连构成相对独立的生产系统，见图3—6。 3、什么叫井田开拓方式? （1）在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式。开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。 （2）井田开拓方式分类： ①按井筒（硐）形式：可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。 ②按开采水平数目：可分为：单水平开拓（井田内只设1个开采水平）；多水平 开拓（井田内设2个及2个以上开采水平）。 ③按开采准备方式：按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。 上山式开采开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。 上下山式开采开采水平分别开采上山阶段及下山阶段，阶段内采用采区式准备或带区式准备；近水平煤层，开采水平分别开采井田上山部分及下山部分，采用盘区式或带区式准备。 上山及上下山混合式开采上述方式的结合应用。 （3）按开采水平大巷布置方式
采矿学复习资料及参考答案(10)
复习资料模拟试题一 一、概念 3.开采水平 4.开拓巷道 5.房式采煤法 二、填空题 1. 采场内为采取煤炭而进行的、、、及采空区处理等一 系列工作称为回采工作。 2．综采工作面端部斜切进刀方式分为和两种。 接井下运输和提升两个环节的枢纽。 4．按煤层赋存条件，准备方式分为、、三种。 5．据调车方向，采区上部平车场分平车场和平车场。 三、简答题 1.采煤方法分类依据是什么？ 2.普采面使用单滚筒采机如何确定滚筒旋向？ 3.说明放顶煤采煤法特点？ 4.立井开拓方式基本特征是什么？ 一个回采工作面长度为150米，工作面采用四～五排柱控顶，排距为0.6米，柱距为0.75米,使用单滚筒采煤机单向割煤,端头直接推入法进刀,请绘出“三·八”工作制工作面循环图表。 复习资料模拟试题二 一、概念 1、矿井核定生产能力 2、采区 3、普采工艺 4、放顶煤采煤法 5、沿空掘巷 二、填空 1. 采煤方法包括和两项主要内容。 2．通常将设有、并且担负全阶段运输任务的水平称为开采水平。 煤和双输送机 放煤三种类型。 5．下，下，下和上采煤叫“三下一上”采煤。
三、简答题 1、壁式体系采煤法具有哪些主要特点？ 2、采煤工作面循环作业方式有哪些？ 3、采煤作业规程的编制内容有哪些？ 4、倾斜长壁采煤法有哪些主要特点？ 四、计算题（20分） 某普采面，采煤机机面高度为0.8米,机身高度0.4米,摇臂向上最大摆角为30度,摇臂长度为1.5米,滚筒直径为1.2米,试求该回采面的最大采高。 循环图表（20分） 五、一个普采工作面长度为165米，工作面采用四排柱控顶，排距为0.6米，柱距 为0.75米,使用单滚筒采煤机单向割煤,端头斜切进刀,请绘出“四·六”工作制工作面循环图表。 复习资料模拟试题三 1、开拓方式 二、简答题 2、如何确定开采水平垂高？ 3、按井筒（硐）形式，井田开拓方式有哪些？ 4、如何确定采区上山数目及其相对位置？ 5、为什么现代化大型矿井常采用主斜－副立井综合开拓方式？ 6、综合开拓的类型及其应用？ 三、计算题 已知矿井工业储量为75Mt，各种保护煤柱的损失量为工业储量的10%，设 矿井年生产能力为0.9 Mt，试求该矿井的服务年限。 四、绘制循环图表 一个普采工作面长度为120米，工作面采用四排柱控顶，排距为0.6米， 柱距为0.75米,使用双滚筒采煤机双向割煤,端头割三角煤斜切进刀,请绘 出“三·八”工作制工作面循环图表。 矿知识应用于生产实践。
煤矿开采技术现状及发展趋势
煤矿开采技术现状及发展趋势 摘要：煤矿行业的发展动力主要来源于先进的开采技术和设备，煤矿生产企 业要加强对先进设备的开发，以及对先进开采技术的研究，有效提高煤矿开采效率。在将来发展中，支护技术将侧重于新材料的研发与应用，以此提升材料的堵 水性能，为煤矿掘进设备的运行提供安全保障。 关键词：煤矿；开采技术；现状；发展趋势 引言 煤矿开采技术的进步降低了作业人员的劳动强度,提高了煤炭开采效率与质量,但煤矿安全事故仍时有发生,对作业人员的生命安全造成威胁，对多种煤矿开 采技术进行了分析,并提出了煤矿安全生产管理策略,可供相关人员参考。 1煤矿掘进技术分析 1.1深矿井开采技术 煤炭资源大都分布在地层深处，要想开采煤矿就要运用深矿井开采技术，深 矿井开采是指埋藏在距地表800-1200米之间的煤炭。由于其结构复杂，原岩应 力大，岩体塑性大、矿山压力剧烈、地温高和矿井瓦斯大五个方面造成煤矿的开 采难度大。也正是因为这些原因，对深矿井开采技术水平要求就非常高，要应用 到矿压控制、瓦斯和热害治理、围岩控制、巷道布置、冲击地压防治、深井通风 等多种技术，这样才能保证深矿井煤炭开采安全、高效的进行。 1.2煤巷综合机械化掘进 煤炭开采在进行掘进时，要优化配套设备做好准备工作，例如，悬臂式掘进 机的掘进性能直接影响着煤矿掘进效率。随着时代的发展和科学技术的进步，产 生了煤巷综合机械掘进新技术，具体表现如下：（1）前期工作，开始进入工作 面后要先启动掘进机，从底部切割巷道，让截割头左右摆动，由下到上进行切割，
完成之后自动装运，再将掘进机推出并切断电源，实施敲帮问顶、铺网、上钢带等，确保工作能安全顺利的进行，最后把顶锚杆安装好。（2）测控技术的现代 化应用。测控技术的实际应用大大提高了煤矿掘进机的自控力，对掘进机的方向、切割断面与切割点击功率展开监控；监控煤矿掘进机工作状况从而判断是不是存 在故障和电机负荷问题。（3）截割工艺，在掘进掘割时，要参照巷道围岩的实 际情况，根据断面的大小来使用掘进机，使其截割头产生左右摆动或升降运动。 遇到煤岩厚度中等或偏厚的情况，则需自下而上分段截割程序。 1.3“三下一上”矿井采煤技术 “三下一上”的采煤理论技术，“三下”指的是水体下特殊开采技术、建筑 下特殊开采技术、铁路下特殊开采技术。“一上”指的是承压水体上的开采技术，此项技术对煤炭开采效率和安全性都有很大保障，工作的同时也未对环境造成污染，所以这一技术得到了广泛的应用和重视。随着科学技术的不断发展和进步， 很多新兴技术手段被广泛应用，如利用计算机建模技术获取开采岩石运动以及地 表沉陷的规律，就可以有效的为“三下一上”开采工作提供煤矿的各种信息数据，不仅确保了煤炭开采工作安全、高效的进行，而且还可以有效的提升煤炭的开采 效率。 1.4掘进自动化技术 煤矿掘进的大数据分析使开采挖掘的工作更便捷、更科学。对数据进行有效 的采集分析，计算支护参数，结合具体的支护需求掘进厚煤层计算，使各个巷道 的支护施工预留足够空间，现代掘进技术也应与时俱进不断提升专业水准。随着 科学技术、信息技术的迅猛发展，在煤矿生产行业中运用自动化控制系统，使厚 煤层在复杂条件下被快速、高效开采。 2煤矿开采技术现状 随着我国科学技术的快速发展，信息技术已经融入我们生活的方方面面，煤 炭开采也从机械化向智能化迈近了一大步，相关部门也从资金、科技角度给予了 政策支持。现阶段煤炭开采发展迅速，智能化不断提升，但这还远远不够，行业
煤矿开采技术现状及发展趋势
煤矿开采技术现状及发展趋势内蒙古鄂尔多斯市017100 摘要：煤炭作为一种基础能源，不仅维持着人们的日常生活，而且关系到社会经济的发展。煤含有多种矿物元素，属于不可再生的基础能源。目前，我国煤矿开采采用的技术主要有单倾斜长壁开采技术、倾斜分层长壁崩落开采技术、放顶煤开采技术、急倾斜煤层开采技术等。采煤工艺的选择主要依据煤的埋藏条件和周围条件。煤矿开采应严格遵守安全生产原则，在充分保障矿工安全的基础上进行高效开采。 关键词：煤矿；开采技术；现状；发展趋势； 随着我国科学技术的快速发展，信息技术已经融入我们生活的方方面面，煤炭开采也从机械化向智能化迈近了一大步，相关部门也从资金、科技角度给予了政策支持。现阶段煤炭开采发展迅速，智能化不断提升，但这还远远不够，行业设备的可靠性、安全性和稳定性的水平有没有达到专业化水平，制约着煤炭工业的现代化水平。 一、中国煤矿开采技术的现状 1．煤矿开采技术多层次化发展。随着中国经济体制的改革，中国的经济制度也多种多样，相应地，煤矿企业也有一定的分类，分别是乡镇、地方国有和国有。不同的分类侧重点也不尽相同，与之相对应投入的技术比例也不同。又因为全国各地经济发展的情况不尽相同，因此出现了半自动化、现阶段自动化和纯手工化等不同开采技术同时出现的局面。总体来说，因为中国处于半自动化半机械的开采方式的阶段，所以生产效率不是很高。 2.煤矿开采设备处于更新换代时期。在煤矿的开采技术中，广泛应用的设备是电牵引采煤机，铸焊结合输送机，长距离大运力输送机等新型采煤设备。虽然这些采矿设备大大提高了采煤企业的工作效率，但中国目前无论是采煤技术，还
是设备性能，又或是产品种类，较发达国家相比还存在很大差距，因此必须重视 设备的更新换代。 3.煤矿开采技术获得突破性进展。随着信息技术的引进和计算机技术的普及，近年来出现了一系列高端的开采技术，例如坚硬顶板技术和大型综合开采技术等。这些新型采矿技术极大提高了开采企业的工作效率，使中国煤炭开采技术突破瓶 颈期。同时，在技术装备方面也进行了更新换代，由于电牵引采煤机，铸焊结合 槽帮刚刮板输送机等诸多新型装备得到了大力推广和使用，使得中国煤矿开采技 术取得突破性进展。 4.煤矿开采技术向环保型发展。最近几年，环境情况日益恶化，沙尘暴、雾霾、酸雨、臭氧层的空洞严重影响着人们的生活，危害着人们身心健康，环境保 护问题是中国经济建设中较为棘手难题之一。虽然煤炭开采为中国经济带来了可 观的效益，但同时也给环境带来了巨大负面影响。由于开采过程中的许多不合理 的操作，都会给当地环境带来负面影响，给周边居民的生活带来不便。为响应国 家保护环境的号召，煤炭开采应朝着绿色、环保的方向进行。及时关闭高污染、 高消耗、高排放的煤炭开采企业，大力宣传并号召人们在开采煤炭的同时也要重 视生态环境，提高保护地质水文的意识，积极鼓励煤炭开采技术向绿色环保方向 发展。不断寻找对环境有利的、环保高效低污染的开采技术，力求在不破坏环境 的基础上进行开采，借此大力发展经济。 二、煤矿开采技术类型 1.资源综合利用技术。资源综合利用技术重点治理因为开采煤矿而造成的环 境污染，通过保护煤矿的水源，瓦斯的综合共采及充填减沉等方式来实现，该技 术的侧重点是利用优化水资源、资源再生等技术，达到绿色开采的目的。 2.深井开采技术。深井开采应避免出现瓦斯毒气、热害等情况，所以需保持 深井通风，同时还需对开采矿压、冲击地压进行控制，简单了解应深井和应力场 的分布特征和状态。 3．“三下”煤炭开采技术。这项技术需对数值模拟和相似材料模拟等的计 算进行提高，对开采上覆岩运动规律，深入研究近水体的开采设计，大力发展各
采矿学名词解释
采矿学名词解释 暗立井—无直通地面的出口的；垂直巷道：主暗立井，副暗立井；暗立井：不与地面直接相通的垂直巷道暗斜井：没有出口直接通到地面，用来联系上、下两个水平并担负提升任务的斜巷壁式体系采煤法；一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法采场；在采区内，用来直接大量开采煤炭资源的场所采煤方法—采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。采煤方法；采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合采煤工艺；采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合采煤工艺—采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。采煤工作面；在采场内进行采煤的煤层暴露面采煤系统采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统采煤循环—采煤工作面完成落煤、装煤运煤、支护和处理采空区的周而复始的过程采区上部车场；采区上山与采取上部回风平巷或阶段回风大巷之间一组联络和硐室。采区式划分；在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干个具有独立生产系统的块段，每一块段称为采区采区下部车场；采区上山与阶段运输大巷联接处的一组巷道和硐室的总称。采区中部车场；连接上山和中部区段平巷的一组巷道和硐室。成组整体顺序式：支架分组，每组23架。组内联动，整体移架，组间顺序前移。移架快，质量不易保证，要求顶底板条件好。垂直或斜交平硐：平硐由煤层顶板进入或由煤层底板进入煤层，平硐将井田沿走向分成两部分，具有双翼井田开拓特点。存车线；存放车辆的线路带区式划分；在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的带区，带区内又划分成为若干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤工作面。 单轮、间隔、多口放煤：放1#、3#、5#、放顶煤，见矸关口，留较大脊背煤；滞后一定距离放2#、4#、6#、放出留下脊背煤中的一个椭球体。优点：操作简单，容易掌握；放顶效果好，丢煤少，少出矸，放煤快。适用：广泛采用顶车调车法；当电机车牵引重列车驶入调车线后，停车摘钩，电机车通过调车线道岔，由列车头部转向尾部，推顶列车进入重车线对拉工作面；利用三条区段平巷准备出的两个采煤工作面。多井筒分区域开拓：将大型井田划分为若干具有独立通风系统的开采区域放矿椭球体：放矿过程形成的椭球体叫放出椭球体。松动放煤步距（循环放煤步距）：在工作面推进方向上，前后两次放顶煤之间工作面推进的距离。确定放煤步距原则：顶煤充分破碎，提高采出率，减少煤矸混杂。放煤方式：放顶煤工作面放煤顺序、次数和放煤量的配合方式分层分采：在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“分层分采”或“大扒皮”分层同采：在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称“分层同采”。分段式划分；在阶段范围内沿倾斜方向将煤层划分为若干平行于走向的长条带，每个长条带称为分段，每个分段沿倾斜布置一个采煤工作面分组交错式：将相邻的2～3支架分为一组，组内的支架间隔交错前移，相邻组间沿采煤机牵引方向顺序前移，组间的一部分支架可以平行前移。回采巷道：为回采工作面生产直接服务的巷道。t=0.51.0a。区段运输平巷，区段回风平巷开切眼回采巷道；形成采煤工作面及为其服务的巷道
国家能源局、环境保护部、工业和信息化部关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见
国家能源局、环境保护部、工业和信息化部关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见 文章属性 •【制定机关】国家能源局,环境保护部(已撤销),工业和信息化部 •【公布日期】2014.12.26 •【文号】国能煤炭【2014】571号 •【施行日期】2014.12.26 •【效力等级】部门规范性文件 •【时效性】现行有效 •【主题分类】煤炭及煤炭工业 正文 国家能源局、环境保护部、工业和信息化部关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见 国能煤炭【2014】571号各省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团发展改革委（能源局）、环保厅、工信厅（经信委、经委）、煤炭行业管理部门，煤炭工业协会，神华集团公司、中煤集团公司： 为贯彻中央财经领导小组第六次会议和国家能源委员会第一次会议精神，落实“节约、清洁、安全”的能源战略方针，促进能源生产和消费革命，进一步提升煤炭开发利用水平，提出以下意见： 一、重要意义 煤炭是重要的基础能源和工业原料，为保障我国经济社会快速健康发展作出了重要贡献。今后一个时期，煤炭仍将是我国的主体能源。近年来，我国煤炭产业取得了长足发展，为国民经济和社会发展提供了可靠能源保障，但自身存在的开发布局不合理、增长方式粗放、安全保障能力不足、效率低、污染严重等突出问题仍未
得到根本性解决。党的十八大对能源产业发展提出了更高要求，中央财经领导小组第六次会议和国家能源委员会第一次会议明确了煤炭开发利用的发展方向。推进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用，是煤炭工业可持续发展的必由之路，是改善民生和建设生态文明的必然要求。 二、指导思想和发展目标 （一）指导思想。以邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观为指导，深入贯彻党的十八大和十八届二中、三中、四中全会精神，按照统筹规划、科学布局，集约开发、绿色开采，高效转化、清洁利用的发展方针，坚持政府引导、企业为主、市场推进、科技支撑、法律规范、公众参与的原则，积极推进煤炭发展方式转变，提高煤炭资源综合开发利用水平，实现煤炭工业安全、绿色、集约、高效发展。 （二）发展目标。到2020年，煤炭工业生产力水平大幅提升，资源适度合理开发，全国煤矿采煤机械化程度达到85%以上，掘进机械化程度达到62%以上；煤矿区安全生产形势根本好转，煤炭百万吨死亡率下降到0.15以下；资源开发利用率大幅提高，资源循环利用体系进一步完善，生态环境显著改善，绿色矿山建设取得积极成效，资源节约型和环境友好型生态文明矿区建设取得重大进展；煤炭清洁高效利用水平显著提高，燃煤发电技术和单位供电煤耗达到世界先进水平，电煤占煤炭消费比重提高到60%以上；燃煤工业锅炉平均运行效率在2013年基础上提高7个百分点，煤炭转化能源效率在2013年基础上提高2个百分点以上，低阶煤炭资源的开发和综合利用研究取得积极进展，新型煤化工产业实现高效、环保、低耗发展；实现资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少和可持续的发展目标。 三、主要任务 （一）科学规划煤炭开发利用规模。按照统一规划、合理开发、综合利用的发
论述煤矿开采技术发展现状及趋势
论述煤矿开采技术发展现状及趋势 煤矿的生产安全、采煤设备性能、采煤成本控制、及采煤经济效益都与煤矿开采技术及方法有着密不可分的关系。我国煤矿开采技术历经6个发展阶段，即第一阶段放炮开采；第二阶段普通机械化开采；第三阶段高档普通机械化开采；第四阶段综合机械化开采；第五阶段综合开采放顶煤；第六阶段强力综合开采。随着开采技术的不断发展和提升，煤炭产量也在不断攀升。由于煤矿开采一直以来都属于传统工业，行业高新技术含量较低，因此如何将高新技术与煤矿开采有机结合，在激烈的市场竞争中占据先机，显得尤为重要。 1.我国煤矿开采技术的现状概述 在我国由于地区经济和科学技术发展的不均衡，导致不同区域的煤矿开采技术有较大的区别，往往是机械化、半机械化同手工生产同时存在，结构较为复杂。我国正处于多元化的发展体系和层次结构过程。煤矿开采技术经过多年的发展到今天为止已经有很多较为成熟的开采技术。这些技术的研发与广泛应用为我国煤矿实现“四高”开采提供了坚实的技术基础。 1.1深矿井开采技术深矿井开采是指开采深埋距地面800-1200米之间的煤层。深矿井中的煤层归纳起来有五个特点，一是原岩应力大；二是岩体塑性大；三是矿山压力剧烈；四是地温高；五是矿井瓦斯大。五个特点就对煤层开采的相关技术提出了很高的要求。与之相关的技术包括矿压控制、瓦斯和热害治理、围岩控制、巷道布置、冲击地压防治、深井通风等。 1.2采场围岩控制技术目前该技术业已成为众多采矿技术的核心，也是应用最多的技术之一。该项技术的相关研究人员为后续的采场顶板结构理论、采场顶板运动参数、采场支承压力分布规律等理论的提出和革新都做出了不可磨灭的贡献。 1.3“三下一上”矿井采煤技术“三下”顾名思义在三个物体之下，即建筑、铁路、各种水体；“一上”为承压水体之上，与此同时还不会破坏地面的一项矿井采煤技术。这一技术在我国的应用开始于上世纪的50年代中期，一经提出便得到了广泛的应用。 当今技术已经发展到可通过计算机对可采煤层进行建模分析，以此来寻找开采岩层运动机地表沉陷的规律。预测开采“三下一上”矿井采煤所需的相关数据及
我国煤矿科学开采技术的新进展
我国煤矿科学开采技术的新进展 摘要：煤炭作为我国的重要的能源之一，是影响经济利益与社会效益的重要因素。开采煤矿的最终目标就是要创造更高的收益，如何在保证安全的情况下获得 煤炭开采的最大收益，是我国专家一直在研究的内容。本文着力研究如何运用科 学的方法进行煤矿的开采。 关键词：煤矿开采技术；创新；科学 一、煤炭科学开采的内涵 煤炭科学开采与传统开采的区别就在于科学性，这是社会与行业发展的一个 必经之路。顾名思义，煤炭的科学开采就是要在运用合理的方法开采煤炭的同时，最大限度的保护周围的生态环境。煤炭开采就要在可持续发展的基础上进行。[1] 要想实现煤炭开采的安全与高效，就必须依靠科学的手段来作为强有力的支撑。 二、我国煤矿开采技术的应用现状 我国的煤炭基本分为乡镇煤矿、地方国有煤矿以及国家重点煤矿三类，但是 对于煤矿开采的技术还一直沿用综合采煤的水平，目前最主要的方式就是半机械 半自动化的综合采煤方法。我国为实现科学采煤已经尝试运用了多种的方式。充 填式控顶方法是一项对于开采后的环境比较有利的采煤方法，目前被广泛的运用 于各国的煤矿开采之中，虽然这种方法能够在作业时减少工作面灾害，但是由于 其成本比较高、运行难度就高，应用的范围还是有限。煤柱式控制顶板法主要被 应用于顶板和煤层比较坚硬的开采情况下。在我国的北方，大多数的中小型煤矿 使用的一般是房柱型、刀柱型以及巷柱型的开采方式。[2]这种方式的优点是便于 操作并且低成本运作，但是缺点是效率不高。一般无法实现综合性的机械化开采 规模。并且存在大量的安全事故，当开采空间的面积不断地扩大，由于顶板的压 力过大，煤柱的支撑力不断地减小，造成严重的诸如瓦斯爆炸类的事故危险，矿 难的几率增大，造成无可挽回的损失。我国在煤矿新型开采技术的方面的研究也 取得了新的突破，煤炭的产量在新技术的支持下不断地上升，增强了我国煤炭产 量的世界竞争力，连续几年蝉联世界产量的首位。目前我国大多数的矿区都使用“三下一上”的采煤技术。这种技术具体的操作就是在建筑物、铁路、水体下以及 承压水体上采煤，前两者在进行采煤的时候既需要采煤的效率，又需要确保建筑 物与铁路的建设安全，防止出现事故。而水体上下进行采煤的时候，就要预防突 水事故的发生，使矿井的安全生产有所保障。[3]在地面水体采煤的时候就要同时 注意防止矿井与突水事故的发生，并且注意保护开采区的水资源。这种“三下一上”的采煤方式已经投入运用一段时间并且为采煤技术的创新提供了众多的宝贵的经验，与国际先进的水平接轨。 三、我国煤矿开采技术的发展趋势 对于煤矿开采科学性的研究始终是采矿学研究的主体，目前我国的煤矿研究 技术需要更进一步的与世界先进技术接轨，跟随时代潮流变化。未来发展的方向 就是要大力的发展深矿井开采技术、三下采煤技术以及优化巷道的布置等，一些 能够更好的减少矸石排放的煤矿开采技术。对于深矿井的开采技术来说，最关键 的就是要进行煤矿开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热伤害治理以及深井 通风、井巷布置等。 对于“三下”采煤技术来说，需要深入的研究上覆岩层运动以及地表沉陷的规律，还需要研究有利于各种资源保护的开采系统和优化参数；将现有的开采煤矿
瓦斯防治理念文化
淮南矿业集团瓦斯防治理念文化 瓦斯治理牵动企业发生了翻天覆地的变化，我们确立并真心实践“一切为了发展，一切为了职工”的企业宗旨和“建大矿、办大电、做资本”的发展战略，坚持科学发展、安全发展、绿色发展、和谐发展，企业从行业和省内第三方阵走到了第一方阵。我们深切感到，淮南的发展尽管有资源、环境、市场、运力、资金、人才等方面的制约因素，但大多可以化解。真正约束我们的是安全，最大的风险是瓦斯。安全问题处理不好，瓦斯治理不好，煤矿难以健康发展，甚至在某些方面将遭遇颠覆性挫伤。这些年我们坚持不懈地破解煤矿瓦斯治理难题，积极地治理瓦斯，探索出新的途径和方法。 淮南煤矿在实践中取得的一些成果和经验，已经被国家有关部门吸纳。“一先进三保护”、“可保尽保、应抽尽抽”理念、区域瓦斯治理措施等被写入煤炭行业“十一五”、“十二五”规划及煤层气“十一五”、“十二五”规划等5个煤炭行业规划，并上升到煤矿安全规程等4个部门法规。煤矿瓦斯抽采基本指标，煤矿低浓度瓦斯气水二相流安全输送系统标准等18项企业标准上升为行业标准甚至国际标准。 目前，我们正在考虑吸收各方面经验和意见的基础上，把在实践中创造出来的东西系统总结，形成瓦斯安全文化，使之成为淮南煤矿的一个品牌。它包括瓦斯安全理念文化、技术文化和管理文化，其中理念是先导，技术是基础，管理是保障。“十二五”期间，我们将在国家和有关部门的指导下，努力打造国际国内知名的淮南煤矿瓦斯安全文化。淮南煤矿瓦斯安全文化的起点是，率先颠覆“瓦斯事故是不可避免的”错误认识，提出“瓦斯是可防可控可治的，一切瓦斯事故是可以预防和避免的”理念。支撑点是，煤矿安全与生产的矛盾可以统一于先进生产力和科学管理。用一流的装备、一流的技术、一流的管理、一流的队伍和一流的作风管理瓦斯。着眼点是，不是就瓦斯治瓦斯，而是坚持发展先进生产力，进行科学开采，变害为宝，保护生命，保护资源，保护环境，推动煤矿企业转变发展方式，实现产业升级。要害是，全面综合地治理，实质上是理念创新和资金、人才投入的综合，是技术和管理的综合，是装备和培训的综合；就技术而言，是开采程序和治理方式方法的综合。煤矿瓦斯防治的能力是由低向高逐渐增强的，瓦斯治理也要分阶段分台阶进行。最根本的是要遵循煤矿安全生产的规律。 全行业普遍认为，淮南矿区自然条件差，能够治住瓦斯、杜绝瓦斯事故不容易。淮南矿区出现了一些独特的文化现象：1、工人见到瓦斯就跑。不再像过去那样想方设法弄虚作假，把探头藏在怀里，或者用泥巴糊住。2、基层区队不等不靠，超前主动治理瓦斯。3、从干部到工人都真心接受“瓦斯超限是可以避免的”理念。矿长。总工程师一听到瓦斯超限头皮直发麻。4 、定期对各矿瓦斯治理工作进行解剖和点评，出现瓦斯越限，矿长要在月度安全生产视频会上公开做检查。对矿长、总工程师来说，一次瓦斯起限不亚于发生一起零星死亡事故。5、瓦斯治理成为安全生产关键环节。瓦斯未治理，不进尺，不采煤。6、工作日中餐禁酒等规定雷厉风行地执行到位。7、治理瓦斯形成了好的氛围，气势、决心和力度。8、对外进行技术服务时，淮南煤矿瓦斯治理理念、技术、管理受
矿井设计的进展趋势
矿井设计的进展趋势 【摘要】煤矿在我国的作用不可小觑，现今科技经济进展的新形势下，煤矿开采技术也必需立足于开采技术的前沿。本文要紧分析了我国煤矿开采的技术现状，跟踪开采产业的科技脚步，让以后的进展趋势愈来愈好。 【关键词】煤矿；开采技术；现状；进展趋势 一、引言 我国是能源大国，固然煤炭的资源十分丰硕，产量和储量都居于世界前列，我国多地都有煤炭产地，截至1983年末，我国已探明的储量为7400多亿吨，其中可采储量达1600多亿吨。煤炭作为工业动力燃料，经常使用于发电、交通运输、冶金等方面；同时，它仍是超级重要的民用生活燃料，我国农人占大多数，大部份的农人仍然把煤炭当做重要的生活燃料；另外，煤炭也是重要的化工原料，通过焦化、蒸馏等处置后，能够取得很多重要的化工原料及其衍生物，比如煤气、煤焦油、氮肥、农药、塑料、合成纤维等上百种产品，有些煤层含有镓、锗、铀等稀有或放射性元素，可供综合利用。可见合理地开发利用煤炭资源是十分重要的。固然，事物都有两面性，煤炭的发烧量不如石油高，而且运输不方便，而且煤炭在开采的和燃烧的进程中，容易造成环境污染。 我国的煤矿开采是一个传统工业，高科技的含量比较低。但现现在科学技术的快速进展，让咱们知道科学技术是第一生产力，能够有效的幸免在煤矿开采中碰到的灾难。煤矿开采的技术和方式关于煤矿生产设备能力的发挥、生产本钱和经济效益都有超级重要的作用，好的开采技术能够大大节省人力、劳力和财力，让利润成倍增加，有事半功倍的作用。 二、我国煤矿开采技术的现状
在我国，煤矿包括三种：乡镇煤矿、地址国有煤矿、国有重点煤矿，但我国的煤矿开采技术并非高，这些煤矿的生产技术水平仍然处于综合开采的水平，半机械半自动的综合采煤仍然是主流，因此为提高我国煤矿生产的销量，必需走高科技的集约化道路。 充填式控顶方式，在国内外都取得了普遍的应用和进展，这种方式关于开采煤矿后的地标环境的爱惜十分有利，也能够最大程度的减少开采时所造成的工作面灾害，但这种方式本钱高、工艺复杂，因此没有取得普遍的利用。 煤柱式操纵顶板法，普遍应用在坚硬顶板和坚硬煤层的情形下。而在我国北方中小煤矿中，通常利用房柱型、刀柱形、巷柱式的开采。这种方式简单易操作，本钱不高，但煤矿的开采效率不高，不能实现综合机械化的开采，而且当开采空间和面积不断增大时，煤柱在大面积顶板压力下，强度不断降低，支撑能力也开始下降，就会显现严峻的灾害，更有可能由瓦斯爆炸引发的矿难，造成人财损失。 随着科学技术的不断进展，我国也在传统的煤矿开采技术上取得了新冲破和重大进展。各个部门的一起尽力和作用，使得我国的煤炭产量取得持续几年位居世界首位的佳绩。我国的多数矿区都开始采纳“三下一上”的采煤技术，即三下：水体下，铁路下，建筑物下；一上：承压水体上。具体来讲，确实是在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤，在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不受到开采阻碍而破坏，又要尽可能多采出煤炭。在水体下采煤和承压水体上采煤时，要避免矿井发生突水事故，保证矿井安全生产。固然，在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除要避免矿井发生突水事故外，还要保证它们不受到开采的阻碍而破坏。我国的“三下一上”采煤技术已经积存了很多宝贵的体会，很多方面都接近或达到了国际先进水平，而且最近几年，在承压水体上采煤技术方面的研究也有专门大冲破。