11904工作面上行开采可行性研究培训课件

11904工作面上行开采可行性研究培训课件CONTENTS目录01项目背景与研究意义02上行开采地质条件分析03覆岩"三带"理论与计算04开采时间间隔分析CONTENTS目录05上行开采可行性判别方法06关键问题与应对措施07结论与综合评价08参考文献与技术标准01项目背景与研究意义工作面概况与开采布置工作面基本信息本次研究对象为板石一矿11904工作面，其与12004工作面存在重叠布置关系，具体表现为回风顺槽完全重叠，运输顺槽内错5米，采用反程序开采方式。开采煤层对应关系11904工作面开采的是19号煤层，12004工作面开采的是20号煤层，二者构成了本次上行开采研究中的上下煤层对应关系。核心研究问题在12004工作面采高及采煤方法一定的条件下，11904工作面上行开采能否成立，主要取决于19号与20号煤层的层间距以及“三带”（冒落带、裂隙带、整体移动带）的高度这两个关键因素。上行开采的必要性与研究目标工作面布置与开采顺序背景板石一矿11904工作面与12004工作面为重叠布置（回风顺槽完全重叠、运输顺槽内错5m），需采用反程序上行开采方式进行。上行开采的核心必要性在12004采高及采煤方法一定的条件下，需验证19、20号煤层的层间距及“三带”（冒落带、裂隙带、整体移动带）高度是否满足上行开采成立的关键条件。关键影响因素分析需求19、20号煤层的层间岩性及其结构、煤层倾角（16~8度，属缓倾斜煤层）及20号煤层的开采时间等因素，对上行开采的可行性影响至关重要，需系统分析。研究目标与技术路线本研究旨在通过对地质条件的详细分析，运用“比值（K）判别法”和“三带判别法”等理论方法，科学论证11904工作面上行开采的可行性，为安全生产提供理论依据。安全管理与生产管理的关联性安全管理是生产管理的重要组成部分

安全管理在生产管理体系中占据核心地位，其通过制定规范、落实责任、风险防控等手段，为生产活动的有序进行提供基础保障，是实现生产目标不可或缺的环节。安全与生产在实施过程中密切联系

生产管理致力于提高效率、保障产量，安全管理则聚焦于规避风险、保护人员与设备，两者在资源配置、流程优化、目标达成等方面相互渗透、相互支撑，共同构成企业运营的关键要素。安全与生产具有共同管理基础

无论是生产计划的制定还是安全措施的执行，均需依托统一的管理架构、标准体系和监督机制。通过整合管理资源，可实现安全与生产的协同推进，确保在保障安全的前提下提升生产效能，反之忽视安全将导致生产中断或更大损失。02上行开采地质条件分析19号与20号煤层赋存特征

层间距赋存规律11904与12004工作面范围内的19号煤层与20号煤层的层间距，在开掘巷道初期，根据地质资料初步分析，其在走向及倾向上的赋存规律均能满足上行开采对层间距的要求，为分析巷道在“三带”中所处实际位置提供了依据。

层间岩性及结构特征板石井田为第三系含煤地层，19号与20号煤层间覆岩属硬度较低的岩石，冒落带及裂缝带发育较低，其力学性质及层间结构直接影响覆岩的破坏程度。

煤层倾角特征12004回采工作面的岩层倾角在8~16度之间，属缓倾斜煤层，其倾角大小决定了采场覆岩冒落后的堆积形态，总体趋势为倾斜下方空间充填不充分，倾斜上方岩体冒落充分。层间距分布规律及赋存规律

层间距基础数据11904与12004工作面范围内的19号煤层与20号煤层的层间距，在开掘巷道初期已根据地质资料做过初步分析。

走向赋存规律掌握了19号与20号煤层在走向上的赋存规律，其层间距情况满足上行开采对层间距的要求。

倾向赋存规律明确了19号与20号煤层在倾向上的赋存规律，层间距条件符合上行开采的基本要求。

层间距的重要性19、20号煤层的层间距是11904上行开采能否成立的主要因素之一，为分析巷道在“三带”中所处实际位置及开采可行性提供了依据。层间岩性与结构特征分析

01层间岩性力学性质板石井田为第三系含煤地层，层间岩石单向天然抗压强度最小值0.80MPa，最大值66.13MPa，平均值25.00MPa，属覆岩硬度较低的中硬岩石。

02层间结构对覆岩破坏的影响层间岩性及结构直接影响覆岩破坏程度，板石井田覆岩硬度较低，导致冒落带及裂缝带发育高度较低，有利于上行开采时上覆岩层的稳定性。

03对上行开采的有利条件层间以中硬岩性为主且结构较稳定，结合缓倾斜煤层特征，可促进岩层平稳沉陷，减少采动对上部11904工作面煤层结构的破坏，为上行开采提供有利地质基础。煤层倾角及其对开采的影响

煤层倾角的定义与分类煤层倾角是指煤层层面与水平面之间的夹角，其大小直接影响采场覆岩冒落后的堆积形态及开采工艺选择。根据倾角大小通常分为缓倾斜、倾斜、急倾斜等类别。

12004工作面煤层倾角特征12004回采工作面的岩层倾角在8~16度之间，属于缓倾斜煤层范畴，这一角度范围为上行开采提供了有利的地质条件。

缓倾斜煤层对覆岩冒落的影响缓倾斜煤层条件下，覆岩冒落和充填随岩层倾角变化呈现特定规律：倾斜下方空间易被冒落矸石不同程度充填，冒落相对不充分；倾斜上方岩体因失去支撑，冒落更为充分，整体利于岩层平稳沉陷。

缓倾斜特征对上行开采的积极作用12004工作面缓倾斜的岩层特性，结合层间岩性与结构条件，能够有效促进岩层在开采过程中的平稳沉陷，减少覆岩剧烈移动对上部11904工作面的不利影响，为上行开采的可行性提供了重要支持。03覆岩"三带"理论与计算"三带"概念及划分标准

冒落带概念指煤层开采后，上覆岩层在自重作用下发生破碎、垮落的区域，其高度与采厚、岩性密切相关，是采空区直接充填体。

裂隙带概念位于冒落带上部，岩层产生大量贯通裂隙但整体未垮落，是导水、导气的主要通道，对上部煤层稳定性有直接影响。

整体移动带概念裂隙带上部的岩层，移动均匀且保持整体性，变形以弯曲下沉为主，对上部煤层开采影响较小，是上行开采理想区域。

中硬岩层划分标准依据（85）煤生字第785号规程，中硬岩冒落带高度计算公式为Hm=(3~4)ΣM，裂隙带高度按对应公式计算，板石井田岩石单向抗压强度平均值25.00MPa属中硬岩。冒落带高度计算公式与参数选取中硬岩石冒落带计算公式依据（85）煤生字第785号《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，中硬岩石冒落带高度计算公式为Hm=ΣM，公式应用范围：单层采厚1~3m，累计采厚不超过15m，式中Hm为冒落带高度，ΣM为累计厚度，计算结果包含±号中误差项。采高2.70m时冒落带计算结果12004工作面平均采厚2.70米，采用中硬岩石“三下规程”计算公式，冒落带高度最大值10.72m、最小值6.32m、正常值8.52m；采用“矿井水文地质规程”公式HC=(3~4)M，计算结果为10.80m（最大值）、8.10m（最小值）。参数选取原则与安全考量结合板石井田岩石单向天然抗压强度平均值25.00MPa（中硬）及本矿探测“两带”钻孔资料，冒落带取值参考“三下规程”，取“中硬”最小值6.32m与“软弱”最大值7.07m之间，避免传统单一取最大值的片面性，确保计算结果科学合理。裂缝带高度计算公式与参数选取01裂缝带高度计算公式12004工作面回采后裂缝带高度计算公式为：HLi——裂缝带高度，ΣM——累计厚度。（公式应用范围：单层采厚1~3m，累计采厚不超过15m）02不同岩性公式计算结果对比（采高2.70m）中硬岩性：（三下规程）计算公式之一最大值39.69m、最小值28.49m、正常值34.09m；（三下规程）计算公式之二44.12m；（矿井水文地质规程）43.13m。软弱岩性：（三下规程）计算公式之一最大值18.69m、最小值10.69m、正常值14.69m；（三下规程）计算公式之二21.43m；（矿井水文地质规程）31.31m。03板石井田裂缝带高度取值依据结合本矿探测“两带”钻孔资料分析，裂缝带取值参考（三下规程）中的计算公式之一，取“中硬”的最小值、“软弱”的最大值为宜，即裂缝带的高度在18.69~28.49m之间。不同岩性条件下"三带"高度对比分析中硬岩性冒落带高度范围依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》计算公式，中硬岩性冒落带高度最小值为6.32m，最大值为10.72m，正常值为8.52m。软弱岩性冒落带高度范围根据"三下规程"，软弱岩性冒落带高度最小值为4.04m，最大值为7.04m，正常值为5.54m，整体低于中硬岩性。中硬岩性裂缝带高度范围中硬岩性条件下，裂缝带高度最小值为28.49m，最大值为39.69m，正常值为34.09m，体现较强的覆岩破坏延展特性。软弱岩性裂缝带高度范围软弱岩性裂缝带高度最小值为10.69m，最大值为18.69m，正常值为14.69m，其发育程度显著弱于中硬岩性。本矿"两带"探测钻孔资料验证冒落带高度取值验证结合板石井田"两带"探测钻孔资料分析，冒落带高度取值参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（85煤生字第785号）中中硬岩石计算公式，取"中硬"最小值6.32m与"软弱"最大值7.07m，确定冒落带高度范围为6.32~7.07m。裂缝带高度取值验证依据本矿"两带"探测钻孔资料，裂缝带高度同样参考上述规程中计算公式之一，取"中硬"最小值18.69m与"软弱"最大值28.49m，确定裂缝带高度范围为18.69~28.49m。巷道实际位置分析从巷道实际揭露情况结合"三带"理论分析，11904工作面大部分巷道处于裂隙带上位岩体与整体移动带岩体的交合部位，部分巷道位于整体移动带岩体中，仅少部分处于裂缝带上位岩体中，煤体结构总体未受破坏。04开采时间间隔分析覆岩移动稳定阶段划分

初始期特征煤层开采后，上覆岩体开始出现移动与变形，此阶段岩体变形处于初始发展状态，尚未发生明显的冒落现象。

活动期特征岩体进入剧烈移动变形阶段，伴随显著的冒落现象，采空区上覆岩层的破坏范围不断扩大，是覆岩移动最为活跃的时期。

衰退期特征岩体移动速度逐渐减缓，直至最终停止移动，覆岩达到相对稳定状态，此时上覆岩层的变形和破坏基本趋于稳定。中硬岩层开采间隔时间计算

中硬岩层间隔时间计算公式当上、下煤层之间的岩层为中硬时，开采的间隔时间计算公式为：T=0.08k+3（月），其中k为采动影响系数。

19号与20号煤层间隔时间结果按上述公式计算，19号煤层与20号煤层在中硬岩层条件下，开采需要满足的间隔时间为3.6月。软弱岩层开采间隔时间计算

软弱岩层间隔时间计算公式当上、下煤层之间的岩层为软弱时，开采的间隔时间计算公式为：T=0.06k+3（月），其中k为采动影响系数。

11904工作面间隔时间计算结果按上述公式计算，19号煤层与20号煤层在软弱岩层条件下开采需要满足的间隔时间为3.4月。

间隔时间的作用意义煤层开采后，上覆岩体需经历初始期、活动期及衰退期至移动稳定，合理的间隔时间可确保岩体移动稳定，为上行开采提供安全条件。19号与20号煤层开采间隔时间确定

01开采间隔时间的重要性煤层开采后，上覆岩体从开始移动、变形、冒落至移动稳定，需经历初始期、活动期及衰退期。上行开采条件下，上、下煤层的开采必须满足一定的间隔时间，以确保岩层移动稳定。

02不同岩性的间隔时间计算公式当上、下煤层之间的岩层为中硬时，开采间隔时间计算公式为T=0.08k+3（月）；当岩层为软弱时，计算公式为T=0.06k+3（月），式中k为采动影响系数。

0319号与20号煤层开采间隔时间计算结果按上述公式计算，19号与20号煤层开采，岩层为中硬时所需间隔时间为3.6月，岩层为软弱时所需间隔时间为3.4月，均满足上行开采对时间间隔的要求。05上行开采可行性判别方法比值（K）判别法原理与应用比值（K）判别法定义比值（K）判别法是上行开采可行性分析的重要理论方法之一，其核心通过计算上下煤层之间的垂距（H）与下部煤层采厚（M）的比值（K=H/M），来判断层间距是否满足反程序开采要求。K值临界标准根据相关研究资料，不同岩性对应的K值临界标准为：坚硬岩层K=8.0；中硬岩层K=7.5；软弱岩层K=7.0。当实际计算K值大于等于对应岩性临界值时，反程序开采在层间距条件上成立。11904工作面K值计算与分析12004工作面（20号煤层）平均采厚M=2.70m，19、20号煤层垂距H=23~33m，计算得K=H/M=8.51~12.22。该比值均大于中硬岩层对应的临界值7.5，满足上行开采层间距要求。11904工作面K值计算与结果分析

K值判别法的定义与公式K值判别法是上行开采可行性分析的重要方法，其公式为K=H/M，其中H为上下煤层之间的垂距，M为下部煤层厚度（12004工作面平均采厚）。

计算参数与取值12004工作面20号煤层平均采高M=2.70m，19、20号煤层的层间距H为23~33m。

K值计算结果经计算，K值为8.51~12.22（m），即H/M=23/2.70≈8.51至33/2.70≈12.22。

可行性判定标准当上下煤层之间为坚硬岩层时K=8.0；中硬岩层时K=7.5；软弱岩层时K=7.0，满足以上条件之一则反程序开采成立。

判定结论11904工作面K值8.51~12.22均大于中硬岩层的判定标准7.5，满足上行开采对层间距的要求。"三带"判别法原理与应用

三带判别法的核心原理根据采空区形成后上覆岩层破坏程度的不同，将其划分为冒落带、裂隙带和整体移动带，通过判断待采煤层所处的带区位置，确定上行开采的可行性。

11904工作面巷道位置分析结合巷道实际揭露情况及三带理论分析，11904工作面大部分巷道处于裂隙带上位岩体与整体移动带岩体的交合部位，部分位于整体移动带，少部分处于裂缝带上位岩体。

煤层结构完整性评估从整体上看，11904工作面煤的结构未被破坏，满足上行开采对煤层稳定性的基本要求。

三带判别法结论基于三带判别法分析，11904工作面具备上行开采的条件。巷道在"三带"中位置分析

冒落带高度范围结合本矿探测"两带"钻孔资料分析，板石井田冒落带高度参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》计算公式，取"中硬"最小值与"软弱"最大值，范围为6.32~7.07m。

裂缝带高度范围裂缝带高度同样参考上述规程计算公式之一，取"中硬"最小值与"软弱"最大值，确定其高度在18.69~28.49m之间。

巷道实际位置判断从巷道实际揭露情况结合"三带"理论分析，11904工作面大部分巷道处于裂隙带上位岩体与整体移动带岩体的交合部位，部分巷道位于整体移动带岩体中，仅有少部分处在裂缝带上位岩体中。

煤层结构完整性评价综合分析表明，11904工作面煤的结构从总体上看未被破坏，所处"三带"位置满足上行开采对岩层稳定性的要求。06关键问题与应对措施空区水浸泡对围岩强度的影响空区水浸泡的主要危害被空区水浸泡过的区域，会导致围岩的强度降低，这是11904工作面上行开采面临的主要问题之一。易引发的支护问题围岩强度降低易产生支柱（架）钻底（顶）的现象，其中以钻底的可能性为大，对工作面支护构成威胁。针对性的应对措施回采该段期间，支柱要“穿鞋戴帽”，回采工作面推进速度要快，要保证工作面有足够的支护强度，以满足控顶的要求。支柱钻底风险及"穿鞋戴帽"措施

支柱钻底风险成因被空区水浸泡过的区域，围岩的强度降低，易产生支柱(架)钻底(顶)的现象，而以钻底的可能性为大。

"穿鞋"措施具体要求回采该段期间，支柱要"穿鞋"，即在支柱底部加设垫板等，以增大支撑面积，防止支柱钻入底板。

"戴帽"措施具体要求同时支柱要"戴帽"，即在支柱顶部加设合适的帽梁，以保证支护的稳定性，满足控顶的要求。

辅助保障措施回采工作面推进速度要快，要保证工作面有足够的支护强度，以应对围岩强度降低带来的风险。工作面推进速度与支护强度控制

加快工作面推进速度的必要性针对被空区水浸泡区域围岩强度降低的问题，需加快回采工作面推进速度，以减少围岩暴露时间，降低支柱（架）钻底风险，保障工作面稳定。

支护强度控制核心要求必须保证工作面有足够的支护强度，满足控顶要求。特别是在被空区水浸泡过的区域，需采取加强支护措施，防止围岩变形失稳。

特殊区域支护措施："穿鞋戴帽"回采被空区水浸泡段期间，支柱要"穿鞋戴帽"，即柱鞋增加受力面积防钻底，柱帽保护顶板防压坏，提升支护可靠性。07结论与综合评价地质条件可行性总结

层间距条件满足要求11904工作面19号与20号煤层的层间距为23~33m，经分析均能满足上行开采对层间距的要求，为巷道在“三带”中所处位置分析及开采可行性提供了基础依据。

“三带”高度处于安全范围综合计算与分析，冒落带高度在6.32~7.07m之间，裂缝带高度在18.69~28.49m之间，11904工作面大部分巷道处于裂隙带上位岩体与整体移动带岩体交合部位及整体移动带内，煤体结构总体未被破坏。

开采间隔时间符合标准根据岩层性质计算，中硬岩层开采间隔时间为3.6月，软弱岩层为3.4月，满足上行开采对上、下煤层开采间隔时间的要求，确保覆岩移动稳定。

煤层倾角与岩性利于开采12004回采工作面岩层倾角在8~16度间，属缓倾斜煤层；板石井田层间岩性为第三系含煤地层，覆岩硬度较低，冒落带及裂缝带发育较低，有利于岩层平稳沉陷。技术指标达标情况分析

层间距指标达标情况19号与20号煤层的层间距为23~33m，满足上行开采对层间距的要求，为巷道在“三带”中所处位置分析及开采可行性提供了基础依据。

比值（K）判别法达标情况12004工作面20号煤层平均采厚2.70m，19、20号煤层的层间距为23~33m，计算得出比值K为8.51~12.22m。该K值大于中硬岩层对应的K=7.5要求，满足上行开采条件。

"三带"判别法达标情况从巷道实际揭露情况结合"三带"理论分析，11904工作面大部分巷道处于裂隙带上位岩体与整体移动带岩体的交合部位，部分处在整体移动带岩体中，少部分