煤层群的开采顺序讲解
开采顺序
一段排水，两段分别 两段接力 两段联合排 上水平的 排水，两 排水，下 水，上下两 涌水集中 个水平分 水平的水 个水平的排 下水平水 别设置排 排到上水 水管路联成 仓，排至 水系统排 平水仓， 一套系统， 地面； 至地面；- 然后上水 设三通阀门
任务实施
1．结合所设计矿井实际条件，选择确定矿井的延深 方案。（可提出不同方案，进行的技术分析与简单经 济比较） 2．制定水平过渡期间的提升运输、通风与排水的技 术措施。
采煤工作面- 推进方向
分带---采煤工作面开采顺序
-
分带---采煤工作面开采顺序
上边界
后退式
前进式
下边界
-
井田内沿煤层倾斜的开采顺序一般采用下 即开采工作先从煤层浅部开始，然后沿煤 开采阶段。
-
井田内沿煤层倾斜的开采顺序一般采用下 即开采工作先从煤层浅部开始，然后沿煤 开采阶段。
-
开
采区 采
内各 上
区段 间的 开采 顺序
山 开 采 下 山
（1）下行式：先将采区上山掘 界向大巷方向自上而下依次开采 （2）上行式：事先不把采区上 从运输大巷向采区上部边界自下 （1）下行式：从运输大巷将采 自下而上逐次开采各区段。
-
煤组与煤层之间的开采，一般采用自上而 采顺序。 在某种特殊情况下，如：当上部煤层有煤 危险或冲击地压时，可采用上行开采顺序 间距与采厚比达7.5以上；受多个煤层采 开采，综层间距与采厚比达到6.3以上， 煤层中正常进行掘进和采煤。
-
12 3
4 56
煤组及煤层间的开采顺序
-
1．根据设计矿井煤层赋存条件
任
分与阶段内再划分情况，选择矿
务
顺序；分析论述采区、．列表表示矿井的各采区开采
上-行-式-开-采-顺-序
从环境质量、生态保护、资源利用等方面，筛选 关键评价指标。
评价标准确定
参照国家和地方环保法规，结合行业特点，确定 各评价指标的标准值。
可持续发展战略规划
资源节约与综合利用
制定节能减排措施，提高资源 利用效率，降低单位产品能耗
。
生态环境保护与修复
加强生态保护和恢复工作，减 少项目对生态环境的破坏。
分类管理策略
根据顶板岩性、稳定性等因素，将顶板划分为不 同类型，并针对不同类
对于地质构造复杂、顶板破碎等特殊地段，采取 加密支护、注浆加固等措施，提高顶板的稳定性。
支护设备选型与配套方案设计
支护设备选型
根据巷道断面形状、尺寸、围岩压力等因素，选择适宜的支护设 备类型，如液压支架、单体液压支柱等。
优缺点分析
优点
有利于疏干上部积水、排放瓦斯；减少对下部煤层的影响；提高资源回收率； 降低生产成本。
缺点
需要在下部煤层或阶段预留一定的煤柱或岩柱，以支撑上部采空区；增加了巷 道掘进和维护的难度；在开采过程中，需要对上部采空区进行监测和治理，防 止发生大面积冒顶等事故。
02 煤层赋存条件与评估
煤层厚度及稳定性
配套方案设计
针对所选支护设备，设计相应的配套方案，包括设备布置、支护 参数、操作工艺等，确保支护效果达到最佳。
支护设备检测与维护
定期对支护设备进行检测和维护，确保其处于良好状态，提高支 护设备的可靠性和安全性。
安全监测预警系统建设
监测点布置
在巷道关键部位布置监测点，实时监测顶板离层、围岩变 形、支护设备受力等参数，为安全预警提供依据。
选择适合的采煤方法。
采区巷道布置
根据所选采煤方法，合理布置采 区巷道，确定巷道断面尺寸、支
煤矿开采的顺序
对矿床进行开采的先后次序。
一般是先主后次，先上后下，即先采主矿体上部，后采次要矿体和主矿体下部。
在同一矿区内，若划分为几个井田，则其开采顺序有：几个井田同时开采、依次开采、同时和依次结合开采三种。
同一井田各阶段的开采顺序，一般是自上而下，亦可几个阶段同时开采。
同一阶段各采区沿走向的开采顺序，有前进式、后退式和联合式三种。
在同一采区内的开采顺序则取决于采矿方法，空场法、留矿法、充填法一般由下而上开采；崩落法是由上而下开采。
分类1、前进式与后退式：开采水平内采区的开采顺序有前进式和后退式两种。
从满足矿井初期开拓工程量和基建投资少、工期短、投产快的要求出发，采用前进式有利；从便于运输大巷和总回风巷的维护，采后密闭、减少漏风，回收大巷煤柱考虑，采用后退式有利。
由于矿井地质和开采技术条件不同，这两类因素在不同条件下表现出来的重要程度不同，在具体的矿井条件下，应根据主要影响因素加以确定。
对于上山采区，尤其是第一水平的上山采区，采用前进式开采可以减少初期工程量和基建投资，工期短、投产快，由于大巷一般布置在底板岩石中，大巷维护、矿井通风、采区防火密闭等都没有什么困难，因此一般均采用前进式。
2、下行开采与上行开采：上、下水平和上、下煤层之间的开采顺序，从防止采动影响的角度出发，一般均应采用自上而下的下行式开采。
同一开采水平内的上、下煤层或煤组分别布置采区时，一般应先采上层或煤组的采区。
只有当上、下煤层或煤组相距远，经论证或核查无采动影响关系，又有先采下部煤层或煤组的需要时（如井筒靠近下煤组，要求及早投产；下部煤层或煤组的煤质不同，配产需要等），也可以先采下部煤层或煤组。
开采顺序比较采用上行式开采有以下优点：由于一次开拓到经济上最优和技术上可能的最大深度，在已开拓的最深水平进行回采，同时，在其上的1~2 个水平进行开拓和采准，那么，上部阶段产生的废石，可以通过废石溜井排放到下阶段已回采结束的采空区中，进行块石充填或块石尾砂胶结充填，形成强度较大的充填体，实现废石不出坑。
开采顺序(姜)
一,阶段煤层的开采顺序煤层之间或煤组之间由上而下进行开采,即下行式开采顺序。
采用下行式开采顺序时，下一煤层可以在上煤层的采煤工作面推进一段距离后，同时进行采掘工作。
上层采煤工作面超前下层采煤工作面的最小距离，即上下层工作面的安全措施。
当煤层间距很小时，上层采空区顶板跨落可能影响下层采煤工作面，最小超前距还必须考虑上层煤顶板跨落稳定之后，才能在下煤层进行开采。
在某些情况下，煤层或煤组之间也可能采用由下往上的上行式开采顺序。
例如：1）上部煤层有煤及沼气突出危险，先采下层煤可以使上煤层的一部分沼气从下层采空区泄出，并减小上层煤所受的岩层压力，从而避免及沼气突出；2）上部煤层有冲击地压或剧烈周期来压的危险；3）上部煤层为薄煤层、或劣质煤层；4）下部和上部煤层为一厚一薄，可以搭配回采；5）上部煤层对建筑物、铁路和水体的采动影响较大。
采用上行开采的基本条件必须是层间距离较大，使深部煤层或煤组开采不致影响和破坏上层煤或上煤组。
为免除下层开采对上层开采的影响，采下层时可将采空区充填。
开采急倾斜煤层时，不仅顶板岩石会冒落，而且底板岩石也会脱落滑动，造成底板岩层移动。
岩层移动的范围可由岩石塌陷角确定。
如果两个急倾斜煤层相距很近，上层开采造成的底板岩层移动，将使下煤层的平巷维护十分困难，甚至遭到破坏，在开采技术上，应合理安排上、下煤层以及各区段的开采顺序。
二，阶段内沿走向的开采顺序在双翼井田中，阶段沿走向两翼的开采顺序，分为两翼同时开采和两翼逐次开采两种。
逐次开采与同时开采相比，可以减少阶段主要巷道的维护时间和同时维护的总长度，大巷的运输设备集中使用，利用率较高。
但是由于开采工作在某一时间内集中在阶段的一翼，主要巷道的运输、通风工作量相对加大，造成运输紧张、管理复杂，通风阻力和通风费用也相应较大。
当矿井的生产能力大时，为了满足运输通风方面的要求，往往需要增加主要巷道的数目，增加掘进工程量，并使采区的掘进准备和接替紧张，甚至严重影响矿井的年产量。
煤层群的开采顺序
1
b M
20～25m δ L
M
2
Lmin = M⋅ctgδ +（20~25）+ b，（ ） ，（m） ⋅ δ （ ） ，（
M
1
b M
20～25m δ L
M
2
式中： 层间距， ； 式中：M — 层间距，m； δ — 岩石移动角 坚硬岩石为60° （坚硬岩石为 ° ∼ 75°，软弱岩石为 ∼ 55°）。 ° 软弱岩石为45 55°）。 b —上煤层采面最大控顶距，m。 上煤层采面最大控顶距， 。 上煤层采面最大控顶距 注：当M = 0时，即上、下分层开采的合理间 时 即上、 距： 再生顶板假顶，上下分层采面滞后时间至少4 再生顶板假顶，上下分层采面滞后时间至少 ∼ 6个月 个月
思考题
1、同区段内、上下煤层同采时，上下 同区段内、上下煤层同采时， 采面的合理超前距如何定？ 采面的合理超前距如何定？ 2、 如何确定急斜煤层的开采顺序和区 、 段高度？ 段高度？
第十二章 煤层群的开采顺序
一、中倾斜以下煤层的开采顺序 （一）下行式开采顺序 下行式开采顺序： 1、下行式开采顺序： 先采上煤组或煤层， 先采上煤组或煤层，后采下煤组或煤 层。 2、上、下层采面超前关系
2、上、下层采面超前关系 当上、 下层间距较小， 当上 、 下层间距较小 ， 上 、 下采面应保持 合理的超前关系，其最小距离L为 合理的超前关系，其最小距离 为
急倾斜煤层开采顺序
先采下层， 先采下层，影响 上层 β — 顶板岩层移 动角。 动角。
H2
h2 β α
H 2 sin β h2 ≤ sin( α + β )
（三）急斜煤层技术措施
•合理划分区段 、 适当立减小区段 （ 阶 合理划分区段、 适当立减小区段（ 合理划分区段 垂高； 段）垂高； •同区段上、下煤层同采； 同区段上、 同区段上 下煤层同采； •上、下煤层相距很近，（夹矸层 上 下煤层相距很近， 夹矸层0.5 m 同步推进; ±）,同步推进 同步推进 •充填采空区 充填采空区. 充填采空区
煤矿采掘技术
四、 影响矿山压力显现的基本因素
1.地质因素 1）岩石力学性 质 4）节理、裂 隙 2.开采技术因素 1）巷道位置 2）开采深度 5）断层与褶曲 3）煤层倾角 6）挤压与破碎带
2）开采程序
3）支护方法
4）顶板控制方法 5）工作面推进速度 7）上部煤层残留煤柱
6）采高与控顶距
煤矿采掘技术
3．支承压力及其分布规律
（2）普通机械化采煤
普通机械化采煤在工序安排上，应注意避免各道工序相互干扰或造成工 作面顶板应力的叠加。 一般情况下，要紧跟采煤机及时支护，保证挂梁的及时性，一般距离为 5～15m。移输送机后应及时打立柱支撑顶梁，滞后移输送机距离一般不应 超过15m。沿工作面方向，两工序之间一般应错开15—20m，严禁在一处 同时进产作业，否则顶板将出现应力叠加现象，不利于顶板的管理。为避 免发生冒顶事故最好采用回柱放顶在前、割煤在后的方式安排工序。 普采工作面应根据来压和正常生产具体情况，合理有效地确定支护密度， 正常生产期间，支柱密度不宜过大，应有足够的排距以保证人行道的畅通， 并加快推进速度。工作面接近来压时，在合理选择普通支架和特种支架的 同时，还必须保证支架架设的质量。
（二）常用采煤方法的安全管理 1.采煤方法与工艺
采煤方法包括采煤系统和回采工艺两项主要内容，是采煤系 统与采煤的综合及其在时间和空间上的相互配合。地质条件与开采技术 条件的不同，直接影响采煤方法的选择。 按回采工艺、采场支护、采空区的处理等特点，采煤方
法可分为壁式体系与柱式体系两大类。由于我国
煤层赋存条件的复杂性、开采技术的多样性，因而导致采煤方法的多样 性。 我国在采煤方法的应用上是以壁式体系为主的国家，主要有单 一走向长壁采煤法、单一倾斜长壁采煤法、放顶煤长壁采煤法和倾斜分
煤炭开采方法
采煤方法井下采煤1. 开采顺序和方法对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。
开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。
如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。
按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.57%。
旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。
壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。
柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。
2. 生产系统包括采煤系统、掘进系统、通风系统、排水系统、供电系统、辅助运输系统和安全系统等。
采煤系统包括工作面的落煤、装煤，将煤由工作面运往井底车场，直到提升至地面。
主要井巷包括采煤工作面，采区顺槽、采区上山、水平运输大巷、石门等。
主要设备有采煤机、运输机械，支护设备及提升机等。
掘进系统是为了保证生产的持续进行，即在当前生产同时，要开掘出新的工作面、采区及生产水平以备接替。
其包括掘进工作面、矸石运至井底车场由副井提升后送至堆放地。
主要设备包括掘进、支护、运输、提升等所用的设备以及风动凿岩机、空气压缩机及其管路等。
通风系统由进风井巷、回风井巷、通风机和井下通风设施如风桥、风门等构成。
排水系统由巷道中的水沟、水仓、水泵峒室、水泵及排水管路组成。
供电系统要求不得中断、以保安全，因此供电电流为双回路，同时进入采区和回风道的电器设备都必须采用矿用防爆型，防止瓦斯爆炸。
辅助运输系统包括人员上下和材料，设备的运输。
安全系统包括预防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火灾和水灾所需要的救治设备、设施、器材、仪表和监测系统。
11 煤层群的开采顺序
3、围岩平衡法 • 能够形成不发生台阶错动的平衡岩层结构的 岩层称为平衡岩层。 • 从下煤层顶板至平衡岩层顶板的高度叫围岩 平衡高度. • 上行开采的基本准则：当采场上覆岩层中有 坚硬岩层时，上煤层应位于距下煤层最近的 平衡岩层之上； M 当采场上覆岩层均为软岩 H h 层时，上煤层应位于断裂 K 1 带内；
（二）急倾斜煤层开采顺序
先采下层，影响 上层 — 顶板岩层移 动角。
H2
h2 β α
H 2 sin h2 sin( )
（三）急斜煤层技术措施
•合理划分区段、适当立减小区段（阶段）垂高； •同区段上、下煤层同采； •上、下煤层相距很近，（夹矸层0.5 m ），同步 推进; •充填采空区，减少顶底板岩层的移动程度。
第二节 急倾斜煤层开采顺序
急斜煤层开采特点之一：顶、 底板均会滑动。 （一）下行式开采顺序 先采上层，当 时，影 响下层。
H1
h1 λ α
h1 ( H 1 sin )
1 sin( )
H1—— 煤 层 间 距 ； h1—— 区 段 高 度 — 底板岩层移动角；—煤层倾角。
m1
H1
m2 m3 mn
H2 H n-1
当综合比值Kz6.3时，m1煤层 之下的n层煤层先采后，在m1煤 层中可以进行正常采掘活动。
Hn
m n+1
H n 1 Hn H1 H2 K1 , K2 , K n1 , Kn M2 M3 Mn M n1
2、“三带”判别法 三带判别法的基本观点 当上位煤层位于下位煤层开采引起的垮落带之内 时，上位煤层的结构遭到严重破坏，下位煤层先采后 上位煤层无法开采；
第十二章 煤层群开采顺序
第一节 缓斜及倾斜煤层群的开采顺序
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•竖三带；横五区。 •平衡岩层：在回采过程中能够形成不发生台阶错动的平衡岩层 结构的岩层。 •围岩平衡高度：从下煤层顶板至平衡岩层顶板的高度。
4. 近距离煤层群时的裂隙带高度计算
Coal Mining Science
1）最小垂距h > 下层煤垮落带高度Hxm；
分别按上下煤层厚度计算裂隙带高度，取其大值。
2）下层煤的垮落带厚度接触或进入上层煤范围时；
上层煤按其自身厚度计算；
下层煤，看上下开采的综合开采厚度Mz1-2计算 取大值作为两层煤的断裂带最大高度。
K’>6.3时可正常进行上行式开采。
二、上行式开采的技术条件及判别方法
Coal Mining Science
（一）比值判别法
直接建立起煤层间距和采高的关系。 优点：简单，使用方便； 缺点：过于笼统。
其它判别方法：深入考虑采动影响。
依据：采完后，上覆岩层的变形及破坏情况。
•竖三带：I-垮落带、II-断裂带、III-弯曲下沉带 •横五区：A-原始应力区；B-煤壁支撑区；C-离层区；
综合开采厚度 Mz1-2
式中，M1—m1厚度； M2—m2厚度；
M z1-2
M2
(M 1
h12 y2
)
h1-2—m1和m2间的法线距离；
y2—下煤层的冒高和采高之比。
最小垂距h > 下层煤垮落带高度Hxm 最小垂距h < 下层煤垮落带高度Hxm
（三）围岩平衡法
Coal Mining Science
D-重新压实区；E-稳定区
（二）“三带”判别法
Coal Mining Science
（1）当上下煤层的层间距小于或等于下煤层的垮落带 高度时，上煤层整体性将遭到严重破坏，无法进行上 行开采。
（2）当上下煤层间距小于或等于下煤层的断裂带高度 时，上煤层整体性只发生中等程度的破坏，采取一定 措施后，可正常进行上行开采。
煤矿开采学
Coal Mining Science
资源与环境工程学院
第八章 煤层群的开采顺序
Mining sequcence
Coal Mining Science
第一节 缓斜及倾斜煤层群的开采顺序 第二节 急斜煤层群的开采顺序
概念和原则
Coal Mining Science
下行式开采—先采上煤层（组）后采下煤层（组） 上行式开采—先采下煤层（组）后采上煤层（组）,
（3）当上下煤层间距大于下煤层的断裂带高度时，上 煤层整体性只不受破坏，可正常进行上行开采。
上煤层的开采应在下煤层开采引起的岩层移动稳定之 后进行。
1. 垮落带高度的估算
Coal Mining Science
M w Hm K 1
式中，M—采高，m； K—垮落岩石的碎胀系数； w—垮落过程中的顶板下沉值。
累计采厚为8m时， 坚硬：94.9；中硬：66.6；软弱：38.3
3. 急倾斜煤层垮落带和断裂带高度的估算 Coal Mining Science
采厚为2m，区段垂高60m时， 断裂带高度：坚硬：37.9-54.7，中硬、软弱：15.2-27.4 垮落带高度：坚硬：17.7-32.3，中硬、软弱：7.1-16.2
（一）比值判别法
Coal Mining Science
当下部开采多个煤层时，用综合比值K’来判别，即：
K
1
1 1 ...
1
K1 K2
Kn
式中：
K1
H1 M2
K2
H2 M3
Kn
Hn M n1
H1、 H2、…、Hn —分别为m2、m3、…、mn+1至m1煤层的垂距 ，m；
M2、M3、 …、Mn+1—分别为下部各煤层的采高，m
上行开采破坏原始应力平衡上覆岩层的横向及纵向的变形和 破坏。
纵向剪切变形台阶错动. 平衡结构
断裂带上位岩层平衡结构，煤壁及上覆岩层+矸石； 断裂带下位岩层：煤壁+支架+矸石。
关键层:采场上覆岩层中有一定厚度且强度较高的岩层，它控制着 采场上覆岩层的移动，这种岩层称为关键层。
平衡岩层;围岩平衡高度
间距较近时，上层煤采后围岩和煤柱内所产生的支承压力 有可能传递到下煤层而产生应力增高区。 注意： （1）上煤层开采时应尽量不留煤柱或少留煤柱，或使下煤 层的巷道布置在上煤层煤柱之外，躲开应力增高区。 （2）上下煤层的同采工作面错距不易过小，不要使下煤层 回采后顶板岩石移动，波及上煤层的回采工作面。
一、下行式开采
反程序开采。
合理的煤层开采顺序：（考虑煤层采动影响关系）
① 保证（水平、采区、采煤面）接替正常，保证持续稳产高 产，减少煤损；
② 减少巷道掘进及维护工程量，集中生产，发挥设备能力， 提高技术经济效益；
③ 保证生产安全可靠。
第一节 倾斜以下的煤层群的开采顺序
Coal Mining Science
一、常用下行式开采顺序
二、上行式开采的技术条件及判别方法
Coal Mining Science
上下煤层层间距是影响上行开采的主要技别法
当下部开采一个煤层时， K H M
H—上下煤层之间的垂距，m； M—下煤层的采高，m。 K>7.5时，先采下部煤层一般不影响上煤层的准备和回采。
Coal Mining Science
上、下层采面超前关系
当上、下层间距较小，上、下采面应保持合理的超前关 系，其最小距离Xmin为
Xmin = Hctg +（20~25）+ b，（m）
最小同采工作面错距Xmin
m1
b
L
H
δ
m2
Xmin
Xmin = Hctg +（20~25）+ b，（m）
H—煤层间距，m； δ—岩层移动角，坚硬岩石为60~70°，软弱岩石为45~55 ° ； L— 上下煤层安全距离，一般不小于20~25m； b— 上部煤层采煤工作面的最大控顶距，m。 注：当H = 0时，即上、下分层开采的合理间距，再生顶板假顶， 上下分层采面滞后时间至少4-6个月。
1. 垮落带高度的估算
Coal Mining Science
累计采厚为8m时， 坚硬：21.9-26.9；中硬：11.9-16.3；软弱：8.3-11.3；极软：5.5-9.9
2. 断裂带高度的估算
Coal Mining Science
采厚为2m时， 坚硬：36.6-54.4；中硬：23.8-35.0； 软弱：13.9-21.9；极软： 8.1-14.1