上 行 式 开 采 顺 序 04

（6）当煤层顶板含水大或复合顶板等特殊条件下，采用恒底式分层
长壁垮落采煤法，有利于消除水患及冒顶的威胁，利于安全生产。 （7）技术经济效益显著。 2、恒底式分层长壁垮落采煤法的缺点： （1）破碎煤体必须容易粘结、压实后易形成再生煤体。 （2）不利于防止煤层自燃，需要采取各种防止煤层自燃的措施，使 开采技术变得复杂。 （3）煤矸容易混杂，采煤过程中若出现局部冒顶，将使以后各分层 在局部冒顶处采煤时有局部煤矸混杂现象，影响煤质及含矸率。一 般情况下灰分、含矸率随开采分层数的增加而增加。 （ 4）如果采前注水不及时或效果不好，将在落煤、装煤、运煤、放 顶过程中，煤尘飞扬，空气中煤尘含量较高，威胁矿井生产安全。
开采煤层时，上、下层间隔时间为3-10个月。
4. 研究成果 1) Г、β•达维江茨： H∝M 3) Г、H•库兹聂佐夫： H=20M
2)A、Π•斯里雅奇科夫：（顿巴斯矿区） H=12M+3.5M2
3 1 5M M H
K p 1
4) вⅡ•斯列沙夫：层间距大于冒落带高度可上行开采即：
采底分层时，工作面每个循环都要向采空区垮落煤体洒水，同 时，在回风巷预埋φ102 mm多孔注水管，放顶时向采空区注水，直 至距运输巷30 m处底板开始渗水后停止注水。 采顶底分层过程中，严格控制注水注浆质量，确保再生顶板及 再生煤层能很好的粘结，使之重新压实为一整体。在沿煤层底板采 底分层时，因矸石及中分层煤体的缓冲作用，工作面周期来压显现 减弱，很少出现煤壁片帮现象，沿煤层底板采中分层时，由于上覆 岩层受水浸润，逐渐变软，并破碎为100200mm的岩块，在上覆岩 层重力重新作用下逐渐胶结压实，形成较稳定的再生顶板，顶板压 力变小，煤壁无片帮现象。 山家林煤矿认为：在坚硬顶板条件下采用恒底式采煤法有利于 顶板管理和安全生产，有利于实现机械化采煤，有利于回采巷道的 掘进和维护，与下行垮落采煤法相比，可获得显著的经济效益。
5．研究成果 1) W•提赫维茨：层间距与下藏层采高成线性关系 即：H 12M 。 2) B•克鲁宾斯基：层间距与下煤层采高成线性关系即： 当 M1 5m 时，H 12M ；当 M1 5m 时， 8M 。 H 3) M•胡德克：层间距H与下煤层采高M成正比，而与岩 石碎系数及矸石压缩率成反比例关系，即
H
M I K p 1 1 n

4) 马克叶夫斯基：H与M的平方成正比，与岩
石碎胀系数成反比例，即
H
3M 2 K p 1
5) 下斯达郎：层间距H与下煤层采高及岩石碎 胀系数有关即：
H M 2 ( K4p 1)


（二）前苏联
1.煤层时，下部采一个煤层时，K＞10，成功进
行上行开采；K＜10时，采取一定措施，可上行 开采。 2. 煤层а＞45时，K＞8，可上行开采。 3. 开采煤层时，上、下层间隔时间为3-12个月。
3、枣庄山家林煤矿恒底式上行采煤 山家林煤矿所采的2#煤层厚5.5m，倾角为1115°，节理发育， 顶板为中细粒长石、石英砂岩，硅质和钙质胶结，平均厚4.2m，采 用倾斜分层下行垮落采煤法时，由于顶板是厚层坚硬砂岩，顶分层 经常出现大面积悬顶，顶板垮落块度大，即使铺设竹笆假顶，灌注 泥浆，经上覆岩层挤压，短时间也难以胶结形成再生顶板。开采中 分层时，顶板极难控制，大块矸石错动，造成采场局部矿压显现增 大，再加上周期来压影响，经常发生冒顶，严重威胁工作面正常生 产。 山家林煤矿根据上中下各分层工作面的矿压显现特征，试验成功 先沿顶板开采上分层，接下来沿底板开采底分层，最后再沿底板回 采中分层的恒底式分层长壁垮落采煤法，回采巷道布置如图6-6。
荆各庄煤矿开采的9#煤层厚69m，倾角020°其上的伪顶厚
0.20.6m，直接顶为高岭土胶结的中粒、细粒粉砂岩，垮落后容易再生， 基本顶之上有一层承压含水层。采用下行垮 落法采煤时，因工作面压力、
顶板移近量和淋水均大，采场和巷道支架折损严重，采煤作业极为困难。
荆各庄煤矿试验了恒底式采 煤法，回采巷道布置如图6-5， 第一分层以后的各分层回采巷道 均外错半巷，开切眼均布置在实 体煤中，相邻开切眼间距为16 m， 第一分层工作面停采线距上山40 m，其余各分层工作面停采线内 错810 m。各工作面巷道均采 用拱形支架支护，综采工作面巷 道断面为10.5 m2 ，普采和炮采 工作面巷道断面为7 m2。综采工 作面的主要设备有：G320-13/32 型掩护支架、EDW170L型采煤 机和EKF-3E74V型刮板输送机。 生产过程中，采空区煤层及顶板 随移架自行垮落或下沉。工作面 两班生产，一班准备，日进68 刀，采煤机双向截煤，截深0.6 m，采高控制在2.6 m左右。
M H K P 1cos
H——层间距，m； M——下煤层采高，m； Kp——岩石碎胀系数
η——冒矸岩石压缩率。
二．厚煤层分层恒底式上行顺序采煤法
厚煤层分层恒底式上行顺序采煤法是将厚煤层划分为相当于中 厚煤层的若干分层，各分层工作面依次沿煤层底板布置，以上面分 层垮落后的煤作为顶板，第一分层工作面回柱放顶或移架后，上覆 煤层垮落下沉，经注水压实，重新胶结后成为具有一定稳定性和强 度的再生煤体。采完第一分层后，间隔一定时间，仍沿煤层底板在 再生煤体中重新布置工作面，此时第二分层工作面的顶板，就是经 过了一次垮落、破碎而又重新压实的再生煤体。待第二分层采完后， 滞后一定时间，再沿煤层底板布置第三分层的工作面，以此类推， 直至沿煤层底板将厚煤层全部采完。 采用恒底式采煤法的工作面，其开采煤层的共同特点是煤层松 软，遇水后能重新胶结，在采用下行垮落法处理采空区时，顶板管
理比较困难。
恒底式各分层长壁工作面相对位置关系如图6-2，恒 底式各分层长壁工作面煤岩垮落情况如图6-3。
图6-2 恒底式各分层长壁工作面相对位置关系
图6-3 恒底式各分层长壁工作面煤岩垮落情况 （a）—采第一分层；（b）—采第二分层；（c）—采第三分层 1—运输平巷；2—回风平巷
（一）恒底式采煤法在矿井中的应用
采用齐梁直线柱倒悬臂布置，柱距0.5 m，排距1 m。
为加速破碎煤体胶结，在回柱放顶时对采空区进行注水。 上庄煤矿分212分层沿煤层底板开采厚度变化较大的煤层，产量成
倍增加，万吨掘进率降低了50m，采区采出率由52%增加到85%，坑木消
耗降低了31.8%，采煤工效由2.2t/工提高到5.5t/工。 2、开滦荆各庄煤矿恒底式上行采煤
图6-4 回采巷道布置 1—轨道上山；2—运输上山；3—区段运输平巷；4—区段回风平巷 （a）—区段内上下分层同采；（b）—上下区段同采
第一分层采用炮采工艺，其余各分层均采用手镐落煤，人工装煤，分 段作业。工作面长7080 m，分层采高2 m，采用SGW-22型刮板输送机， HZWA-2000型金属支柱及HDJA-1000型铰接顶梁支护，荆笆背顶，支架
（二）恒底式采煤法的评价
1. 恒底式分层长壁垮落采煤法的优点： （1）巷道系统简单，分层巷道始终沿煤层底板开掘，与上山的联 系简单可靠，采区掘进率低。 （2）采煤工艺简单，一般不需铺设人工假顶，节省原材料，有利 于提高工效，降低成本。 （3）沿煤层底板采煤，实质上是增加了工作面直接顶的厚度，其 上方煤体及岩层经过多次采动、垮落及重新胶结压实后，其完整性 遭到破坏，因此，基本顶，特别是坚硬的基本顶，其岩层活动对工 作面影响小，顶板易于管理，巷道易于维护。 （4）各分层工作面的底板始终是煤层的原生底板，支架直接支在 底板上，有利于发挥支架的支撑能力。 （5）采煤工作面始终沿底板推进采煤，工作面结束时，设备搬迁 距离近，易于搬迁。
上行式开采顺序
中国矿业大学 汪理全 教授
一、上行开采研究现状
煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高低的煤层、 分层或煤组，后采标高高的煤层、分层或煤组称为上 行式开采顺序，反之，则称为下行式开采顺序。 按下行式开采顺序是开采方法的一般技术原则，也是 生产矿井常用的开采方法，但在特殊地质和开采条件 下，上行式开采顺序在技术、经济或安全方面可能优 于下行式开采顺序。 按先采的分层、煤层或煤组相对于未采的对应部分， 如图6-1，上行式开采顺序可分为煤层间上行式开采、 分层间上行式开采和煤组间上行式开采。
图6-1 厚煤层分层间、煤层间和煤组间上行式行开采； (b)—先采第3分层，而后采第2分层，最后采第1分层，分层间上行开采； (c)—先采第Ⅱ组煤层，后采第Ⅰ组煤层，煤组间上行式开采
在上行式开采顺序条件下，根据煤层开采后
采空区的处理方式，有厚煤层分层充填上行开采、
恒底分层长壁垮落采煤法的基本特点启示我们，
可以将该采煤法的成功经验应用于特殊条件下煤矿的
厚煤层分层恒底式上行开采和煤层群垮落上行开
采。用水砂充填采煤法分层开采厚煤层时，各分
层间要采用上行式开采顺序，只有这样，后采的 各分层的顶板总是完整的实体煤，而不是松散的 充填材料。
（一）波兰
1．当下部开采一个煤层时，采动影响倍数K＞6时,可以上行开采;当 H K∠6时，不宜上行开采。 K M 2．当下部开采多个煤层时，综合采动影响倍数 K 2 6 3 ，成功进行 上行开采；当 K 2 5 时，上煤层不同程度破坏，采取技术措施，可上 行开采。 3．采用充填法上行开采时， K 2 2 3 ~ 2 9 可正常上行开采。 4．上下层开采间隔时间为1年以上。
图6-5 回采巷道布置 1，2，3 — 一、二和三分层工作面运输平巷； 4，5，6 — 一、二和三分层工作面回风平巷； 7，8，9 — 一、二和三分层工作面开切眼； （a）—沿倾向剖面；（b）—工作面开切眼； （c）—工作面停采线
1978年至1987年，该矿采用恒底式采煤法共开采综采工作面26 个，普采工作面8个，炮采工作面19个，均获得了良好的经济技术效 果，提高了采出率、单产和工效，降低了厚煤层灰分和坑木效耗。
（三）恒底式采煤法的适用条件
根据上述优缺点，该采煤法的应用条件是： （1）缓倾斜及中倾斜厚煤层，顶板松软破碎，弯曲性能较好，或顶 板含水，而煤层遇水容易胶结。若采用倾斜分层下行垮落采煤法存 在很大困难时，采用恒底式分层长壁垮落采煤法对上述特殊开采条 件有很好的适应性。 （2）煤层为中等硬度，粘结性强，易破碎，这样的煤体冒落后，在 上覆岩层重压及水或泥浆作用下，容易形成再生煤体。 （3）煤层不易自燃。 （4）煤层的瓦斯含量不宜太大，否则会给底分层开采时带来通风方 面的困难。 （5）若开采顶板含水大的厚煤层，煤层及顶板岩层应有较好的再生 能力，且有较强的隔水性能。