“三下”开采缩印版

1.三下采煤技术P1:三下采煤新技术是指建筑物下,铁路下,近0水体下煤炭资源开采技术的统称,是多学科交叉的边缘学科技术.该技术涉及采煤,测量学,开采沉陷学,岩石力学和建筑学等学科,包括开采沉陷的理论计算分析和特殊采煤技术两大方面.包括地面建筑物留设煤柱的设计也属于三下采煤技术的范畴.2.条带开采P49：是指将要开采区域划分成比较正规的条带，采一条，留一条，利用保留的煤柱支撑上覆岩层，从而减少覆岩沉降，控制地表移动与变形，达到地面保护的目的。优点：（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，设计开采方案。缺点：主要体现为采出率低、生产效率相对较低和巷道掘进量大三个方面。条带开采的一般设计步骤：（1）初步确定条带开采宽度（2）初步确定条带留设煤柱宽度（3）分析确定条带尺寸（4）确定条带开采的实际尺寸（5）最终确定条带开采方案3.原位张裂理论P19：底板移动的原位张裂和零位破坏理论认为在自重和下部水压力的耦合作用下，其超前压力压缩段岩体整个结构呈现上半部受水平挤压、下半部受水平引张的状态，因而在其中部附近的底面上的原岩节理、裂隙等不连续面就产生岩体的原位张裂。4.协调开采P55：协调开采技术是三下采煤技术中控制地表变形的采煤方法，它利用地表移动规律和工作面的相对位置及开采方向布置来实现减少开采影响变形。5.全柱开采P56：全柱开采是利用开采影响的动态变形相对较小的特点，将保护柱置于开采区域中央，采用多工作面同时，匀速推进方式进行整个煤柱的开采，达到既开采煤柱又保护地面建筑物的目的。6.充填开采P57：是利用顶板管理方法实现减少地表变形的开采技术，其实只是利用沙子、碎石或炉渣等材料充填采空区，借以支撑围岩，达到减少沉降的目的。充填开采的优缺点：优点：（1）充填开采适用于各种条件的三下采煤问题，且对煤矿安全的通风，瓦斯、防灭火、顶板压力与冲击危害问题也有较好的防治作用。（2）充填开采可最大限度回收三下压煤资源，减少煤炭资源损失。（3）充填开采的地表移动与变形相对较小，且不存在后期隐患问题，有利于地面建筑物的保护，减少对几面环境的破坏影响缺点：（1）改变采煤工艺（2）增加生产成本7.房柱式开采技术P60：房柱式采煤是将煤层切割成长、宽十几米到二三十的正方形或长方形煤柱，通过煤柱支撑实现安全开采的一种方法，也是早期应用最多的采煤方法，由于顶板管理相对较为容易而采用。8.简述条带开采一般设计步骤P53（1）初步确定条带开采宽度（2）初步确定条带留设煤柱宽度（3）分析确定条带尺寸（4）确定条带开采的实际尺寸（5）最终确定条带开采方案9.井下钻孔法P30：是指在采空区合适位置布置一定数量的仰上孔，通过观测系统测定钻进注水漏失量及分析确定跨落带、导水裂隙带最大高度的方法。观测方法：井下钻孔法一般为仰孔分段注水观测，采用钻孔双端封堵测漏装置系统。该观测系统由孔内封堵器和孔外测量仪表两部分组成。孔内封堵器是一个带有双端封堵胶囊的注水探管，胶囊平时呈圆管形态，可在钻孔内自由移动，当通过管路给胶囊充以一定压力的水或气时，胶囊即迅速膨胀，将封堵器所在孔段两端严密封堵，通过注水管路探管中部向封堵孔段注水。如果封堵孔段的岩层有裂隙，则注入孔段的水将从裂隙漏失，通过孔外流量测试仪表可测出规定注水压力下每米孔段、每分钟时间内的漏失量。图2-2,2-3为井下钻孔法观测系统示意图和漏失量观测结果图。10.钻孔注水观测底板采动破坏深度P3511.突水系数法P17:突水系数法是指单位隔水层所能承受的极限水压值即:TS=P/(M-CP)TS:突水系数P:隔水层承受的水压M:底板隔水层厚度CP:采矿对底板隔水层的扰动破坏程度12.煤柱稳定性主要考虑哪些方面？P52（1）作用于煤柱的荷载（2）煤柱内部的应力分布（3）煤柱的强度（4）煤柱与顶、底板的相互作用13.顶板水防治主要技术途径P64（1）留设煤（岩）柱顶水开采:留设煤（岩）柱顶水开采是在回采上限至水体间留设与地层结构特点相适应的煤（岩）柱，达到水体下安全开采的目的。我国水体下采煤煤岩柱有三种类型，即防水煤（岩）柱，防砂煤（岩）柱，和防塌煤（岩）柱。其实质是完全顶水开采和部分顶水开采两种。防水煤（岩）柱为安全顶水开采，而防砂煤柱和防塌煤柱则为部分顶水开采。（2）顶疏干或疏降水体开采：疏干或疏降水体开采是在开采前或在开采过程中，采用钻孔，巷道等方式，疏干（不给水源有限时）或降低（补给源充足时）采区，井田或矿区的地下水水位，以保证在开采含水层下面或上面煤层时的安全疏干或疏降水体开采方法一般适用于下列三种情况1当煤层的直接顶板无隔水层且为含水层时，一般采用此种方法2当基岩含水层底板位于煤层开采导水裂缝带范围内时，采用预先疏干疏降或采用边开采边疏降的方法3当回采上限接近第四系全砂含水松散层且含水层的补给水源充足时一般也采用此种方法。其他技术措施包括顶疏结合和处理补给水源：1顶疏结合开采：顶疏结合开采值得是当煤层直接顶是隔水层或相对隔水层时，对位于导水裂缝带以上的强含水层进行顶水开采，对位于导水裂缝带以内的弱含水层则实行疏干开采2处理补给水源：先截堵水源后开采，可以达到边采边疏降或先疏后采的目的和效果，针对有限补给或无限补给，远源补给和近源补给，采用不同的处理方式，对于近源无限补给，应在矿区外围或采区外围堵截地表水阿和地下水的补给水源，一般有河流改道，人工铺满河床，自然淤造河床，帷幕注浆堵水等方法。14.开采变形对房屋的损害影响P68开采对地表房屋的损害主要是有采动影响所产生的不均匀沉降而产生的移动变形（下沉倾斜曲率扭曲水平移动拉伸与压缩变形剪切与扭曲）引起的。开采所产生的地表移动变形，破坏了建筑物与基础之间的初始平衡状态。伴随着力系的重新建立，房屋结构中产生附加应力，从而导致房屋发生变形，当地表变形超过了房屋的抗变形能力时，房屋将产生破坏。不同性质的地表移动变形对房屋的影响是不同的。（1）下沉对房屋的损害影响：地表出现均匀下沉失望，房屋的结构不会产生附加应力，因此，均匀沉降不对房屋本身带来损害。当地表下沉量大,地下水位又很高时，造成房屋周围长期积水或受潮，改变了房屋所处的环境，会降低地基的强度。影响房屋使用甚至是房屋破坏，主要是开采影响的不均匀沉降造成的。（2）倾斜对房屋的损害：地表倾斜将引起房屋的歪斜，房屋倾斜会导致房屋重心偏离，产生附加倾覆力矩，承载结构内部将产生附加应力，基础承载压力从新分布。地表倾斜尤其是对高层建筑物的损害明显，甚至会引起楼房底层发生下水道倒流等现象，影响正常生活和使用。（3）地表曲率对房屋的损害：地表曲率变形将原来房屋的平面基础变为曲面形状，这样，建筑物的荷载与基础土壤反力间的初始平衡状态就遭到了破坏，在正负曲率的作用下，房屋都会受到损害。（4）地表水平变形对房屋的损害：底边水平变形对房屋的建筑物的破坏最为明显，尤其是对拉伸变形，由于房屋的抵抗拉伸能力远小于抵抗压缩能力，所以较小的地表拉伸变形就能使房屋产生裂缝，砌砖体的结合缝，房屋的结构点易被拉开。（5）剪切变形房屋损害：当房屋处于下沉盆地主断面上，但其方位与回采区段斜交，或者房屋处于下沉盆地非主断面位置时，在地表剪切变形作用下，房屋的纵横基础间将产生相对转动，从而使房屋改变了原有的平面形状。（6）扭曲变形对房屋的损害：由于两个横墙处的地表倾斜值不同，导致了地表沿房屋的纵轴中心线产生了扭曲变形，导致房屋扭转变形的产生15.离层注浆充填技术的考虑因素P59：（1）充填钻孔的位置。需选取不受影响的位置，保证充填在开采中的顺利进行。（2）合理选择充填层位。离层注浆的关键是保证充填在离层内，既不能使充填材料进入采空区，又不要最大限度地保证充填量，因此，需对充填层位进行较好的选择（3）确定合适的注浆压力。离层注浆是通过高压注浆方式惊醒充填，注浆压力的大小决定注浆量与注浆费用，需通过试验确定（4）优化选择充填钻孔距离。离层注浆的扩散半径、注浆压力和注浆材料等均对充填钻孔的数量及距离产生影响，需考虑以上各因素，优化充填注浆钻孔设计15：如图1-4所示，岩层移动发展地表后，随着工作面的推进，下沉盆地的范围和最大下沉值随采空区面积的增大而增大，此时，下沉盆地为非充分采动，盆地呈尖底“碗形”；随着工作面的进一步推进，地表下沉达到该条件下最大下沉值，该值不再随工作面的增大而增大，此时，下沉盆地为充分采动，采空区面积为临界开采面积，采空区面积超过临界开采面积后，尽管下沉盆地范围仍随开采面积的扩大而继续增大，但最大下沉值将不再增加，此时，下沉盆地为超充分采动，下沉盆地呈平底“盆形。地表盆地形成过程经历非充分采动，充分采动、最后达到超充分采动。一定要记住图1-4”（P5）16.宽条带充填全柱新方法的优点：P81宽条带充填全柱开采技术的新方法基于宽条带全柱开采，充填与开采分阶段进行，避免了开采与充填的相互影响。具有以下优点（1）充填与开采相互隔离。整个充填是在宽条带开采结束后进行的，是对采空区的充填，因此，充填不影响工作面的正常开采。（2）充填时间要求相对宽松。由于此方法分两个阶段，第二阶段的开采安排在达到充填要求后进行，因此要求宽松，不要求充填系统的强度，也不会因充填系统的故障而影响生产。（3）降低充填成本。充填材料的早凝强度与材料密切相关，随采随充必须要求充填材料有一定的早凝强度，以保证充填体的支撑作用，而新的充填方法只要求材料的强度，而不要求早凝强度，从而降低成本。（4）节省充填材料。为保证充填开采的地表变形的要求，避免出现边界效应，要求全面积充填。而宽条带充填全柱开采技术是对采空区冲天后再开采，因而可以根据保护对象的相对位置设计充填范围，在控制变形的条件下减小充填开采区域，从而节省材料。（5）可实现高效开采。由于采用宽条带，无论在第一阶段的条带开采，还是在第二阶段的全柱开采，均采用高产高效的机械化开采技术，从而实现高效生产。17.地表移动的角值表述P6:（1）在充分采动或接近充分采动的条件下，下沉盆地主断面上实测下沉为10mm的点（边界点）和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为边界角.（2）移动角：在充分采动或接近充分采动条件下，下沉盆地主断面上实测达到Ⅰ级变形（倾斜角i=3.0mm/m，水平变形ε=2.0mm/m、曲率k=0.2×10-3/m），最外边的点和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角（3）裂隙角：在充分采动或接近充分采动条件下，下沉盆地主断面上实测裂隙最外面的点和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为裂隙角（4）充分采动角：在充分采动或接近充分采动条件下，下沉盆地主断面上达到最大下沉的点和采空区边界的连线与煤层在采空区一侧的夹角称为充分采动角（5）最大下沉角:在下沉盆地倾斜主断面上，实测最大下沉点和采空区中的连线与水平线在煤层倾向一侧的夹角称为最大下沉角（6）超前影响角在开采工作面达到充分采动或接近充分采动条件下，下沉盆地工作面推进方向主断面上工作面前方实测下沉为10mm的点和工作面开采边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为超前影响角（7）最大下沉速度角：在开采工作面达到充分采动或接近充分采动条件下，下沉盆地工作面推进方向主断面上实测最大下沉速度点和工作面开采边界的连线与水平线在采空区一侧的夹角称为下沉速度角一定要记住图1-7,1-8,1-9,1-10(P7)18.下三带理论P17:下三带理论认为开采后的煤层底板也像采动覆岩一样存在着三带:即Ⅰ底板破坏带Ⅱ完整岩层带Ⅲ承压水导高带第一带:”采动底板破坏带”是指由于采动矿压的作用,底板岩层的连续性遭到破坏,导水性发生明显改变的岩层带.该带的厚度即为底板破坏深度,底板破坏带包含层向裂隙带和竖向裂隙带,它们互相穿插,无明显界线.该带厚度的经验公式:h1=1.86=0.11L(L为工作面斜长)第二带:”完整岩层带”（保护层带）是指底板岩层保持采前的完整状态及其阻水性能的部分。它包含以前所谓“采动底板破坏影响带”中的下部影响带以及未变形部分，h2=h-(h1+h3)（h：隔水层底板总厚度h1：Ⅰ带厚度h2:Ⅱ带厚度h3：Ⅲ带厚度）第三带：承压水导高带（或隐