【采矿课件】02-4条带采煤法

第四节条带式采煤法条带采煤法开采的一般条件煤层埋深一般小于500m采厚一般在2m左右，个别达到4~8m,目前已放顶煤采出率一般在4060%地表下沉系数一般小于0.1，个别达到0.16我国目前已从单一煤层开采发展到煤层群从薄及中厚煤层开采发展到放顶煤条带开采一、条带采煤法的适用条件•地面为密集建筑群、结构复杂的或纪念性的建筑物；•难搬迁的村庄；•铁路桥梁、隧道或铁路干线下；•水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层；•地面排水困难。条带采煤法开采的理想地质条件：煤层埋深小于400500m，单一煤层，厚度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬二、条带划分的类型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ba三、条带开采的岩层移动和变形特点•工作面矿压显现特点断裂带高度降低，工作面基本顶来压现象减弱或消失，对底板破坏减弱，巷道矿压显现不明显地表移动和变形特点•地表下沉系数小η随采出率降低而减小，C在50%左右时，η一般在0.15以下。全条2000500030baH地表下沉的组成：•保留条带压入底板•保留条带自身被压缩•保留条带上方的岩柱被压缩•主要影响角小，主要影响半径大rtgHrtg矿全采条带蛟河矿1.91.5阜新平安矿2.011.26峰峰一矿2.01.451.57鹤壁九矿3.21.061.22地表移动和变形特点地表移动和变形特点•水平移动系数随采深增加变小b条=(1.29-0.0026H)b全•地表移动期短T条(0.40.5)T全采•地表多次下沉受相邻条带或邻近煤层条带开采影响长壁开采无此影响主控参数：采出条带宽度b保留条带宽度a采出率C四、条带尺寸设计1、采出率C%100babCC一般为4060%ba正规条带采煤法地表下沉系数与采出率的关系采出率（%）坚硬覆岩中硬覆岩软弱覆岩700.140.170.210.270.270.33600.090.110.130.170.170.21500.050.060.080.100.100.12400.0260.0320.030.050.050.06300.0110.0140.0160.0220.0220.026•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。2、采出条带宽度bbHab应等于或小于（1/101/4）H我国已有的采出条带宽度多在1050m采出条带宽度b•取决于保留条带的宽度和采出率bababCC=Constant，ba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。CCbaCaCb1111babbaCbabC采出条带宽度b取决于保留条带的宽度和采出率3、保留条带宽度a（1)稳定性要求宽高比要求25hahaah充填条带垮落条带（2)强度要求单向受力状态的计算所受的垂直应力)()(baassHHaba≤[]][Hks[sHKγHahH[σ]的确定σm—立方体试块单向抗压强度，MPaA、B—系数美国A=0.778,B=0.222南非A=0.64,B=0.36h—保留条带高度，m；w(a)—保留条带度度，m。保留条带的强度随试样宽度变化)(][hwBAm单向应力状态的强度要求•保留条带能够承受的极限载荷A．H．Ｗilson两区约束理论假设周边是塑性区，中部是柱核区，受塑性区约束，柱核区处于三向应力状态，强度有一定程度提高三向应力状态的强度要求oxp2-25aB4γHox保留条带能够承受的极限载荷ooσβσ3σ柱核区的强度：=0+3tg0—单向抗压强度3—煤柱上的侧向压力；tg—三向应力系数τσσ1σ30σ1+σ322θCsin1sin1tg=0+3tg当取36时，tg4。则=0+43sin1sin131CctgCctg保留条带能够承受的极限载荷设煤柱稳定的极限：柱核区平均应力达到4H塑性区宽度X04.9210-3Hh,mbHktgtghxln)1(0保留条带塑性区宽度b—煤柱周边的抗压强度，取0.007MPaK—应力集中系数，取4h—煤层厚度或采高，mH—采深，mP极限=4H（a-4.92Hh10-3）X04.9210-3Hh,m保留条带能够承受的极限载荷oxp2-25aB4γHox保留条带应满足①和②①保留条带中部应保证有一个弹性区存在②能够承受的极限强度（载荷）要大于实际承受的载荷a2Xo+B(m）B(1～2)hoxp2-25aB4γHox保留条带三向应力状态下的强度要求保留条带实际承受的载荷HγH0.3Habap2-270.3H0.3H0.3H实测：距煤壁0.3H的水平距离处，上覆岩层的载荷就能完全被采空区冒落的矸石支撑保留条带仅承受一部分采出条带上方的岩层重量,其余部分由采出条带采空区的矸石支撑aaabbHH0.3H0.3H0.3H保留条带实际承受的载荷保留条带实际承受的载荷P实际=(a+0.3H)H采空区实际承受的载荷P实际=(b-0.3H)HaabHH0.3H0.3H保留条带实际承受的载荷这意味着采出条带宽度大于0.6H时，地表将达到最大下沉值，这是与条带采煤法开采的目的是相背的。•b0.6H时保留条带实际承受的载荷分为三部分aabHHb/2•b0.6H时保留条带实际承受的载荷aabHHb/2)23.0221(222bHHbHbHaP实ob/20.3H?Hθ•b0.6H时HγH0.3Habap2-270.3H0.3H0.3H23.02?3.0bHHtgbHHtgob/20.3H?Hθ)23.0221(222bHHbHbHaP实际保留条带实际承受的载荷)]6.02(2[)6.02(6.02bHbaHbbbHaHbbHbHa原式)23.0221(222bHHbHbHaP实际保留条带实际承受的载荷HbbHhaHbbHhabbHhHHabbHaHhHHa6.331056.66.06331092.446.021092.4436.021092.4442323232232)]6.02(2[bHbaHP实际P极限=4H（a-4.92Hh10-3）五、条带开采注意的问题•上行开采顺序有利于保留条带基本不再受重复采动影响。•当煤层间距较小时上下煤层或上下分层的煤柱要对齐。•保留条带中尽量不开掘巷道或少开掘巷道•不得随意扩大采出条带宽度和缩小保留条带宽度。•回采巷道采用锚杆支护能起到加固保留条带的作用。第五节村庄下采煤•村庄下压煤量一般占矿井储量的1030%•村庄民房建筑质量参差不齐•煤矿与房主之间的关系是公私关系一、不迁村全采，采后维修和补偿二、不迁村条带开采不迁村全采，采后维修和补偿理论基础：临界安全开采深厚比（采深H与采厚之比）临界安全开采深度H30010cos52.152.1HMtgbrwb临界安全开采深厚比3010cos52.1HMtgb310cos52.1tgbMH[]=2mm/m，b=0.3，=0.8，tg=2，α=10°H/M=359，M=2m时，临界安全开采深度为718m；不迁村长壁垮落开采，采后维修和补偿随着采深度加大，我国枣庄和新汶矿区在村庄下较早地实行了不迁村长壁垮落开采。通过对沉陷区民房损坏调查后认为：当0=4mm/m左右时，沉陷区内8094%的民房仅产生Ⅰ级损坏，采用采后维修和补偿的办法比较经济与实用。地表最大水平变形与民房损坏率矿区水平变形0（mm/m）Ⅰ级（%）Ⅱ级（%）III级（%）Ⅳ级（%）枣庄6.628.237.924.29.14.579.75.64.610.1新汶3.994.33.91.8水平变形小于4mm/m要制定好和损坏等级与之对应的赔偿标准第七节加固地表建筑物的常用措施简介1、设置变形缝减少了单元长度变形发生在变形缝处。2、加圈梁拉大抗拉强度3、设置缓冲沟吸收地表水平变形和曲率对建筑物的影响基础外侧挖沟，超过基础深度200300mm，吸收变形。4、设置滑移层基础之下用石子先铺建筑物基础与地表表土层之间设置相对滑动。