任务4-条带开采技术.ppt

2020/5/11,1,任务4条带开采技术,2020/5/11,2,引言,条带开采的基本概念,1,2,条带开采设计,3,4,5,影响条带开采地表下沉的因素,条带煤柱稳定性,2020/5/11,3,1、引言,我国是一个产煤大国，开采所引起的地表沉陷及其环境灾害问题日益突出。全国“三下”压煤量达140亿吨，建筑物下压煤开采已成为矿区面临的主要问题，采动损害问题突出。,2020/5/11,4,1、引言,全国建筑物下压煤量就达87.6亿吨，占“三下”压煤总量的63.5，居“三下”压煤量之首。建筑物下采煤问题的关键是控制地表沉陷，控制地表沉陷的方法主要有充填开采、条带开采、离层注浆等。由于充填开采成本高等原因，目前在我国应用较少。离层注浆是近年来发展起来的新方法，尚处于试验研究阶段，在国内应用也不广泛。,2020/5/11,5,建筑物采动损害实例,1、引言,2020/5/11,6,1、引言,条带开采由于能有效地控制上覆岩层和地表沉陷，保护地表建筑物和生态环境，在我国煤矿被广泛采用。目前已成为我国村庄下、城镇建筑物下及不宜搬迁建筑物下等压煤开采的有效途径。,2020/5/11,7,2、条带开采的基本概念,2.1条带开采的定义：是一种部分开采方法，它是将要开采的煤层区域划分为比较正规的条带形状，采一条、留一条，使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动和变形。,2020/5/11,8,2、条带开采的基本概念,2.2条带开采的类型以条带面推进方向走向条带搬家少稳定性差倾斜条带搬家多稳定性好以采空区处理方法充填条带减少变形下沉增加稳定性垮落条带,2020/5/11,9,2、条带开采的基本概念,2.3条带开采的优缺点条带开采与一般长壁式采煤法相比，有采出率低、掘进率高、采煤工作面搬家次数多等缺点。但它的突出优点是开后引起的围岩移动量小、地表沉陷小。,2020/5/11,10,2.4条带开采的适用条件：地面为密集建筑群、结构复杂建筑物或纪念性建筑物下采煤；难以搬迁或无处搬迁的村庄压煤；铁路桥梁、隧道、或铁路干线下采煤；水体下采煤以及受岩溶承压水威胁的煤层开采。,2、条带开采的基本概念,2020/5/11,11,3.1条带开采设计的一般原则一般情况下，条带开采设计时应遵循以下原则：（1）地表允许变形原则：即条带采出后，地表能形成单一均匀的下沉盆地。地表产生的变形值要小于建筑物允许的变形值。,3、条带开采设计,2020/5/11,12,（2）煤柱稳定性原则：即保证留设条带煤柱有足够的强度支撑覆岩的载荷，并且能够保持长期稳定。,（3）回采率原则：在满足地表允许变形原则和煤柱稳定性原则前提下，回采率尽量大，采出条带尽量宽。,2020/5/11,13,3.2主控参数：采出条带宽度b保留条带宽度a采出率C,3、条带开采设计,2020/5/11,14,地表要避免出现波浪形下沉盆地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。,(1)采出条带宽度b,b应等于或小于（1/101/4）H,我国已有的采出条带宽度多在1050m,2020/5/11,15,(1)采出条带宽度b,煤柱的稳定性取决于保留条带的宽度和采出率,C=Constant，ba当采出率恒定时，采出煤柱宽度增加时，保留条带宽度也增加，煤柱稳定性也增加。,2020/5/11,16,(2)保留条带宽度a,宽高比要求,充填条带,垮落条带,2020/5/11,17,(3)采出率C,C一般为3060%,2020/5/11,18,正规条带采煤法地表下沉系数与采出率的关系,2020/5/11,19,在相同采出率的条件下，增大条带开采的宽度可提高条带开采的效率。据此提出了允许地表非统一下沉盆地的宽条带设计理念。宽条带开采技术充分利用了盆地范围使变形分散，实现在控制变形的条件下提高条带开采宽度的目的。在此基础上，还提出了宽条带全柱开采技术。还有人提出了条带开采注浆充填固结采空区剩余条带开采的三步法开采沉陷控制的新思路。,2020/5/11,20,3、条带开采设计,3.3多煤层条带开采设计在多煤层条带开采方面，条带开采中选择开采煤层的最小采动影响原则、层间条带煤柱的对齐原则等。多煤层条带开采当层间距较小时，应使上下煤柱在法线方向对齐；当上下煤层间距大于下层煤采厚的3060倍时，可以不对齐。,2020/5/11,21,4、条带煤柱的稳定性,压力拱理论：压力拱理论主要用于沉陷控制。该理论认为：由于采空区上方压力拱的形成，上覆岩层的负载只有很少一部分作用到直接顶板上，其它部分的覆岩重量会向采面两侧的实体煤区（拱脚）转移，如右图。,2020/5/11,22,4、条带煤柱的稳定性,条带开采采出率能否提高与条带煤柱的稳定性直接相关，在条带开采中要求：条带煤柱的稳定与否是条带开采成败的关键。条带煤柱要有足够的强度和稳定性，从而能长期有效地支撑上覆岩层的载荷。在抗滑稳定性方面，具体在什么条件下煤柱会滑移，目前研究不多，一般认为：当20时，煤柱可能滑移，布置倾向或伪斜条带；当20时，煤柱不滑移，布置走向条带。,2020/5/11,23,5、影响条带开采地表下沉的因素,影响条带开采下沉的因素：采宽b、留宽a、采深H、采厚M、采出率C、采煤方法与顶板管理方法、上覆岩层结构及物理力学性质、煤柱及顶底板围岩的力学性质、条带开采区域面积、重复采动、煤层倾角等。此外，在不同的地质采矿条件下，影响条带开采下沉系数的因