深部矿井开采
井下深部开采存在的问题及对策
井下深部开采存在的问题及对策目前我国煤矿开采的总局势浅度的储存量偏少，而在1000m以下的深度总储量占得比较多，据资料调查，深度的储藏量约占总量的70%多。
而且，在我国东部，煤矿深度以快速速度增长，预计在未来几十年，大部分的煤矿深度将延伸到1000m～1500m之间。
那么，随着开采深度的延伸，由于地表和岩层移动的问题相当复杂，随之新的地表沉陷预测和控制问题也出现了。
另外，在煤矿深部开采中，关于在河流下、建筑物下和铁路下遇到的问题以及矿压、保护煤柱留设、瓦斯、地热等多种技术难题也日趋渐多，严重影响着煤矿生产和矿井建设的发展。
1 我国煤矿深部开采的现状煤矿深部开采问题一直是世界各发展中国家关注的问题。
在世界主要采煤国家中，都领先进入深部开采，而且快速发展。
我国的主要国有煤矿中，采深大于800m的大约占总数的13%，它们主要分布在我国的北京、沈阳、徐州等东部地区，这些矿区的开采时间都比较长。
其中，在开采深度超过1000m以上的还有几个。
2 煤矿深部开采存在的问题2.1地表沉陷预测和控制问题在对矿区进行地表沉陷预测和控制设计所用的参数，我国大部分地区都采用深度小于300m的观测站资料，如果按照比较严格的要求，这些参数资料都只适合在开采深度小于300m的地表沉陷预测和控制。
那么，在《“三下采煤”和主要的井巷煤柱留设及压煤开采规程》中给予的移动角，一般都是达到深部开采条件下的实测值。
在同个矿区，给出的移动角值都是固定的。
但经过实践证明，在具备深度开采条件下，移动角值是否固定无法提供科学依据。
在当前有限的条件下，在深部开采适合条件下采用实测求取岩层移动角的这种方法并不简单。
另外，很多重复建立地表移动观测站实测求取岩石移动角的方法因为所需要的时间相当长，很多都中途而废，导致大量浪费人力财力物力。
2.2 矿井的生产维护费用高在煤矿深度开采中，岩体塑性大和原岩应力大导致矿压明显强烈。
随着采深程度的延伸，覆石自重压力会越加增大，构造压力也会越来越增强，导致围岩会严重变形，巷道和采场失去平衡，顶板管理起来有相当的难度。
矿区深部煤层开采水文工程地质测试与条件探讨
矿区深部煤层开采水文工程地质测试与条件探讨一、引言在煤矿开采过程中，水文工程地质测试是非常重要的环节，其目的是为了有效地了解矿区地下水系统的特征和分布规律，确保煤矿开采的安全和高效。
尤其是在煤矿深部开采中，地下水位的变化和水质的监测更是至关重要。
本文将就矿区深部煤层开采水文工程地质测试与条件进行探讨。
二、煤矿深部开采的特点煤矿深部开采是指地下深度超过300米的煤层开采。
相比浅部开采，深部开采面临的地质条件更加复杂，地下水的压力和渗透性都会增加。
这就需要更加精细的地质测试和水文工程分析，以确保矿井的安全稳定。
三、水文地质测试的内容和方法1. 水文地质测试内容水文地质测试的内容主要包括地下水位监测、水文地质勘探、水质分析等方面。
地下水位监测是为了了解地下水位的变化规律，预测矿井开采过程中可能出现的地下水涌出情况。
水文地质勘探则是为了了解地下水的分布规律和水文地质条件，包括渗透性、压力等参数的测试。
水质分析则是为了评估地下水的可用性和水质状况，以及了解地下水对矿井设备和工艺的影响。
2. 水文地质测试方法水文地质测试的方法主要包括地下水位监测站的建立和地下水位的实时监测、地球物理勘探方法如地震勘探、电阻率勘探、声波勘探等，以及水质分析方法如采样分析、现场测试等。
还可以利用数值模拟和地质雷达等高新技术手段进行水文地质测试。
四、深部煤层开采水文工程地质的条件探讨1. 深部煤层开采的水文地质条件深部煤层开采的水文地质条件通常包括以下几个方面：（1）压力条件：随着深度的增加，地下水的压力也会增加。
这就需要在水文地质测试中对地下水的渗透压力进行准确测试和分析。
（2）渗透性条件：地下水在深部煤层中的渗透性通常较大，这就需要对煤层的裂隙结构和渗透性进行详细测试和分析。
（3）水质条件：地下水的水质也是影响深部煤矿开采的重要因素。
地下水中可能存在硫酸盐、氯化物、铁、锰等对矿井设备和矿石品质有一定影响的成分，需要进行水质测试。
地下开采矿山深部开采存在的问题及解决措施
地下开采矿山深部开采存在的问题及解决措施摘要：在矿山不断发展的过程中，要对矿山开采技术进行合理选择，技术的选择与应用会直接影响开采质量及效率。
井工矿深部开采是当前矿山在发展过程中重要的采矿形式，包含多种不同方式，能有效满足矿山高效生产需求。
在新时期背景下，矿山开采工作要在兼顾效率的同时提高安全性。
本文以矿山深部开采为主，分析现存问题并提出切实可行的应对措施。
关键词：地下开采；深部开采；原则；问题；策略引言当前中国对矿产资源的需求十分强劲，必须加大开发利用矿产资源力度以适应国家的发展需要。
然而，在发展矿产资源的过程中，虽然带动了经济社会的持续发展，但也对环境造成了严重损害和污染，对经济社会发展的可持续性产生了重大风险和影响。
由此产生的环境问题包括：在选矿和开采过程中产生大量有害、有毒气体、普通硅酸盐建筑材料、金属尾矿等，并伴随巨大噪音的危害，对附近的环境和土地造成了巨大的危害；尾矿库和废石堆占用了大量耕地等。
因此，对矿山工程的管理势在必行，基于此，需要对复杂地质条件下的矿山工程开采管理技术展开研究。
1矿山深部开采过程中存在的问题分析1.1安全设施不完善安全设施不完善是矿山安全问题的重要表现之一。
矿山由于历史原因、经济条件限制等原因，安全设施建设不到位，缺乏必要的安全设备和保障措施，导致矿工在生产过程中面临很高的安全风险。
例如，某些矿山可能缺乏必要的安全警示标志和设备，或者缺乏必要的防护措施，从而导致矿工在生产过程中面临很高的安全风险。
1.2严重影响生物的多样性无论是动物还是植物，它们的发育和繁殖都依赖于特定的自然环境。
矿山开采会导致区域环境的破坏，包括破坏森林资源、改变地区的气候和湿度条件等。
这些环境变化会导致动植物及其赖以生存的自然环境消失。
当动植物失去赖以生存的自然环境时，它们面临着灭绝的威胁，这对保护动植物多样性十分不利。
1.3土壤调查生态修复的目标是建植与周边环境相协调的植物群落，从而绿化、美化。
深部开采的国内外现状
深部开采的国内外现状深部开采的国内外现状1 基本概念金属矿床深部开采的定义,各国不尽相同,我国采矿手册规定,开采深度600～900m 为深部开采,深度大于2000m 为超深开采;而美国则认为,所谓深部开采通常解释为5000 英尺以上, 即相当于1524m; 南非深部金矿开采, 是指平均作业深度1600m。
2 国内深部开采现状及技术2.1 国内深部开采现状我国除1969 年闭矿的石嘴子铜矿外,近年已有一批金属矿山进入深部开采,即垂直开采深度超过600m 以上。
例如红透山铜矿目前开采已进入900～1100m 深度;冬瓜山铜矿矿体埋深达1000m ,现建成2 条超1000m 竖井正进行深部开采;弓长岭铁矿设计开拓深度- 750m ,距地表达1000m;夹皮沟金矿已有2 个坑口工作深度超过600m ,其中二道沟坑口工业矿体延深至1050m ,湘西金矿开拓38 个中段,垂深超过850m。
此外,还有寿王坟铜矿、凡口铅锌矿、金川镍矿、乳山金矿等许多矿山,已经或将进行深部开采。
2.2 国内深部开采技术石嘴子铜矿是国内深部开采矿山之一,共22 个阶段,最深达950m。
曾使用各种不同结构的浅孔留矿法,回采厚度1～35m ,平均613m ,平均倾角82°的矽卡岩型铜矿床,后期由于地压大,上下盘岩石收敛,顶板管理复杂,以大量矿石损失与贫化而结束回采作业。
可以说是一座不成功的深部开采矿山。
红透山铜矿使用胶结与尾砂充填采矿法,垂直矿体走向连续分Ⅰ、Ⅱ两期矿房回采,第一步采Ⅰ期矿房浅孔留矿法,嗣后尾砂、废石、水泥胶结充填;第一步采Ⅱ期矿房小分段中深孔留矿法,嗣后尾砂充填。
二步矿房用分段回采嗣后尾砂充填，效果较好。
夹皮沟与湘西金矿用干式充填或削壁充填法。
3 国外深部开采现状及技术3.1 国外深部开采现状据不完全统计,国外开采超千米深的矿山有80 多座,其中最多为南非。
南非绝大多数含金、铀变质砾岩矿床,埋藏深度大都在1000m 以下。
我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析
2、数值模拟技术：利用数值模拟软件对矿井内复杂的采掘条件进行模拟预 测，为采煤工作面的安全生产提供科学依据。
3、新型通风技术：开发和应用新型通风技术，如横向通风、多元通风等， 改善矿井内部的空气质量和通风效果，降低瓦斯等有害气体的浓度。
4、充填开采技术：采用充填开采技术，对采空区进行充填加固，防止顶板 垮落和地面沉降等问题，降低水灾和地面塌陷等灾害的发生风险。
1、瓦斯灾害：瓦斯主要成分为甲烷，是煤矿生产过程中的主要有害气体。 瓦斯灾害的主要危害是造成人员窒息、燃烧和爆炸。防治瓦斯灾害的重点包括加 强通风管理、瓦斯监测与预警、瓦斯抽放等措施。
2、水灾：矿井水灾主要是由于地下水涌入矿井，造成人员伤亡、设备损坏 等危害。水灾的防治重点包括完善防水设施、加强排水设备维护、水文地质监测 等措施。
目前，我国煤矿深部开采灾害防治仍存在以下不足之处：
1、灾害防治技术还需进一步提高，特别是针对深部开采条件下灾害发生的 复杂条件和特点，需要加强研究和应用新技术、新方法。
2、部分矿井的灾害防治措施仍不完善，存在一定的管理漏洞和安全隐患。
3、职工安全意识仍需加强，部分员工对灾害防治的重要性认识不足，存在 违规操作等现象。
3、火灾：煤矿火灾主要是由于煤炭自燃、电气设备故障、违规使用明火等 原因引起。火灾的防治重点包括加强火源管理、建立防火墙、使用阻燃材料等措 施。
பைடு நூலகம்
4、煤尘灾害：煤尘是煤矿生产过程中产生的微小颗粒，主要成分为煤炭。 煤尘灾害的主要危害是造成人员窒息、尘肺病等。防治煤尘灾害的重点包括加强 通风除尘、湿式作业、佩戴防尘口罩等措施。
5、煤与瓦斯共采技术：利用先进的瓦斯抽放技术和煤与瓦斯共采技术，降 低矿井内的瓦斯浓度和压力，减少瓦斯灾害的发生。
深矿井开采
深矿井开采技术一、绪论1、国内外煤矿深井开采的现状煤炭资源从浅部开始开采，随着煤炭采出，开采煤层的埋藏深度必然要增加，开采规模扩大和机械化水平提高加速了生产矿井向深部发展。
煤矿深井开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题，我国东部地区经济发达，能源需求量大，矿井延深速度快，一些国有煤矿已开始转向或即将进入深部开采。
由于不同的产煤国家在煤层赋存的自然条件、技术装备水平和开采技术上的差异、以及在深部开采中出现问题的程度不同。
因此国际上尚无统一和公认的根据采深划分深井的定量标准。
根据本国国情以及地质条件的实际情况，不同的国家有不同的标准。
一些采煤国家的学者对深井的界定提出的一些见解和论述。
苏联的一部分学者将采深超过600m的矿井归于深井，而另一部分学者把采深800m 作为统计深井的标准。
德国学者把采深800～1200m定为深部开采，把1200m以下称为超深开采。
英国与波兰把煤矿深部开采的起点定为750m，日本定为600m。
我国对深井的界定无明确规定，中国煤矿开拓系统一书提出按开采深度将矿井划分为4类，各类的深度范围如表1。
在世界主要采煤国家中，德国、英国、波兰、俄罗斯、日本等都有深部开采矿井。
英国煤矿的平均采深为700m，最深的达1000m。
德国煤矿矿井的平均采深为947m，最深的达1713m。
波兰煤矿的平均采深为690m，最深的达1300m。
俄罗斯已经有许多矿井采深达到1200～1400m。
我国国有煤矿生产矿井中，采深大于700m的有50处,占总数的8.35％，采深已超过800m的矿井有25处，分布在开滦、北京、鸡西、沈阳、抚顺、新汶和徐州等开采历史较长的老矿区，特别是东部矿区。
在采深超过1000m的矿井中，有沈阳彩屯矿(1199m)、开滦赵各庄矿(1160m)、新汶孙村矿(1055m)、北票冠山矿(1059m)和北京门头沟矿(1008m)。
开滦唐山矿、马家沟矿和林西矿、北票台吉矿、新汶华丰矿和阜新王家营矿等矿井的开采深度接近1000m。
煤矿开采的工艺有哪些类型
煤矿开采的工艺有哪些类型
煤矿开采的工艺主要有以下几种类型：
1. 深部开采：采用井下采矿机等设备，在煤矿地下进行矿井开采的一种方式。
主要适用于深部煤矿。
2. 露天开采：采用挖掘机、铲车等设备，在地面上进行矿山开采的一种方式。
主要适用于浅部煤矿。
3. 整层采掘：采用箍板煤机等设备对整个煤层进行采掘的一种方式，不需要进行矿井开采和支护。
主要适用于厚煤层矿区。
4. 房柱式采掘：采用房柱支护和箍板煤机等设备对煤柱进行采掘的一种方式，可以减少土地破坏和地质灾害的发生。
主要适用于薄煤层矿区。
5. 填充式采掘：采用水泥或煤矸石等填充物填充已采空的矿井，形成支撑结构，保证地面不塌陷和安全稳定。
主要适用于旧矿区的修复工程。
深部开采技术
近年来，采用应力解除法保护永久和半 永久巷道，预先用正规工作面回收保护 煤柱，然后在采空区的上下方掘进开拓 巷道(图3—1)，该巷由于处在应力释放 圈内，不会再受大的采动影响，容易维 护。这种布置方法对深井压力大和松软 地层内需长时间维护的巷道，具有明显
年代以来，美、澳两国不断创造综采工作面日产、
月产和年产的世界纪录，除了其开采自然条件好
外，这种多巷布置方式也是重要因素之一。
近年英国也引进了这种巷道布置方式，作为 促进其综采工作面实现高产高效的重要技术措施。
开采
图3—3长壁工作面的多巷布置
三、深井开采主要灾害防治
深部开采出现了一系列新问题和新
图3—7 巷道在采空区内的布置 a一 宽工作面掘进的留巷；
b一 采区上山布置在老采空区内； c一 回采巷道布置在老采空区内
图3—2 巷道在采空区内的布置 a一 宽工作面掘进的留巷； b一 采区上山布置在老采空区内；
c一 回采巷道布置在老采空区内。
3．长壁开采的多巷布置
传统的长壁工作面，其回采巷道多采用单
深井巷道矿压显现的显著特点之一是巷道 开挖就产生大的收敛变形量。这一特点是由深井 巷道围岩处于破裂状态和深井巷道围岩有较大的 破裂范围决定的。
俄罗斯和乌克兰的研究表明，随开采深度加 大，巷道变形量呈近似线性关系增大；从600m 开始，开采深度每增加100m，巷道顶底板相对 移近量平均增加10％～11％(图3—1)。
一、深部矿井开采的基本状况
1.概念与意义
深部矿井开采的深部标准，目前我国尚无 明确规定。根据我国煤矿的地质条件，开采技 术水平，矿井装备水平，巷道矿压显现的特征， 一般认为采深800m及以上为深部开采，软岩 矿井采深600m及以上为深部开采。
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煤矿冲击地压显现的特征
(1)突发性。发生前一般无明显前兆，冲击过 程短暂，持续时间由几秒到几十秒。
(2）多样性。一般表现为煤爆、浅部冲击和 深部冲击。发生煤爆时，煤壁爆裂，并伴 随有小块煤体抛射现象;浅部冲击发生在煤 壁2一6m范围内;深部冲击发生在煤体深处， 声如闷雷，但破坏程度不同。最常见的是 煤层冲击，也有来自岩层的顶底板冲击。 在煤层冲击中，多数表现为煤抛出，少数 表现为数十平方米的煤体整体移动，并伴 随有巨大声响、岩体00m时便出 现热害问题，而开滦矿区在开采深900~1200
米时仍然无热害问题；在巷道矿山压力显现 方面，采深大于700m的巷道普遍显现出比 较严重的底鼓现象。因此，深矿井开采技 术的采用不能严格局限于开采深度的多少。
1.2 巷道围岩变形
随开采深度增大，地应力显著增大，巷道周围
3)掘进后巷道持续变形、流变成为深部巷道 变形的主要特征。浅部巷道掘进影响期一般
为3~5 d ，之后能基本稳定下来;深部巷道 掘进后，巷道一直难以稳定，当支护不合 理时，其变形可直至巷道完全闭合.特别是 当受动压影响时，其敏感程度更高，影响 范围更大.煤柱稳定宽度增大，留煤柱护巷 在技术和经济上更加不合理.
为超深部开采。我国采矿工作者一般把大于 或者等于800m的成为深部开采。这个定义 也不是绝对的，由于矿井的地质赋存条件 和开采技术条件的不同，不同的矿井在采 深不同时的显现特征不一样，在深部延伸 时遇到的问题与采深有一定的差异。如唐 山矿在520m的临界深度发生冲击地压，而 孙村矿为720m；瓦斯涌出量随开采深度的 增加而增加的这一特点在新汶和徐州矿区
1) 巷道变形速度快、变形量大，底鼓严重. 深
部高应力环境下，岩体储备了较高的能量，
巷道开挖后的卸荷作用，使岩体中积聚的
能量在较短的时间释放出来.深部围岩最大 与最小主应力差有增大趋势，如在平煤800 m深处地应力测量表明，最大主应力为29. 7, 最小为6. 6 MPa，主应力差高达23. 1MYa，致使剪应力增大，加速围岩破坏.工 程表现为巷道掘进过程中冒顶片帮机率和
1.3 煤与瓦斯突出和冲击地压
1》 煤层内的瓦斯含量、瓦斯压力和地应力 随开采深度增加而增大，当垂深增大时突 出危险性增大。由于地质构造带存在着一 定的构造应力，其储存有较高的煤岩弹性 应变能，突出危险性较大;并且在此区域， 煤层裂隙较为发育，瓦斯含量和压力较高， 瓦斯内能较大，突出危险性较大。同时， 在地质构造带，由于煤岩层受到不同程度 的破坏，煤层的坚固性系数较低，软分层 较为发育，抵抗突出破坏的能力较差。
应力增高，在浅部相对较硬的围岩，到达深部后 成为“工程软岩”，表现出强烈的扩容性和应变 软化特征，巷道岩体强度降低，巷道与支护体破 坏严重，特别是不良岩层巷道掘进与支护困难.据 部分统计，深部巷道实际返修比例高达90%以上. 不仅使巷道维护费用大大增加，而且造成矿井生 产系统不畅，运输能力不足，风、水、电系统脆 弱等一系列问题，成为矿井安全生产的重大隐患. 具体表现在如下几个方面:
规模增大，巷道支护后支架变形迅速，同 等条件下煤层巷道从500 m开始，埋深每增 加100 m，巷道变形速度和变形量平均增加 20 % ~30%左右;井深1 km时的巷道失修 率约是500 ~600 m时的3~15倍，底鼓成为
道失稳破坏的主要形式.如某矿掘进埋深1. 1
km的煤层巷道时，底鼓量达到0. 8 m/d;深部 回采巷道，前掘后修已成为巷道施工的基 本工序.
2)岩性对巷道稳定性的影响更加显著.浅部岩 性变化对巷道变形影响较小，一般情况下， 决定巷道位置时，岩性不是主导因素，同 一巷道，不同岩性常采用相同支护方式和 参数即能保持巷道长期稳定;到深部后，不 同岩性围岩变形差异大大增加，岩性成为 巷道位置选择的主导因素，同一巷道不同 岩性的非等强支护方法成为巷道维护的主 要手段.
据1995年的统计，我国国有重点煤矿的最 终开采深度到达700M的有194处，其中到 达1000M的有60处，达到1200M的有24处。 这些矿井主要分布在开滦，鸡西，沈阳， 新汶，平顶山，徐州，淮南等矿区。每年 正以8~12m的速度向深部延伸。
在国外主要产煤国家中，英国煤矿的平 均开采深度为700m，最深的达1000m；德 国的煤矿平均深度约为947m，最深的1713 m;波兰煤矿的平均开采深度为690m，最深 的达1300m。
1.1深部开采的概述
矿井开采深度是反映矿井开采难易程度的综合 性指标。近几年来，随着我国经济持续高速稳定 发展，能源需求旺盛，煤炭产量大幅度增加， 2001年我国煤炭产量为10. 98亿1,2005年接近22 亿t.2009年30多亿吨。这使得矿井开采延伸速度 加快，采深进一步加大，一些中老矿井及深部矿 井，已经进人深部开采阶段，东北及中东部地区 的多数矿区开采历史长，开采深度大，如平煤集 团十二矿深部已经达到1 150 m，与浅部开采相比， 深部开采不仅大大地提高采矿成本，而且随着深 度的增加，采矿环境也将发生不利的变化，给煤 矿生产和安全带来了极大的问题，矿压大、温度 高，潜伏着难以预料的地质灾害，如突水、岩爆、 冲击地压等然而用浅部开采条件下的地质等特征 和规律来分析处理深部问题，无疑远远不够，且 蕴含着极大的风险。
由于不同的产煤国家在煤层赋存的条件、 技术装备和开采技术上的差异，以及在深 部开采中出现的问题的程度不一样，国际 上尚无统一和公认的根据开采深度划分深 矿井的定量标准。不同的国家的深矿井的 定义不同，英国和波兰定位750m，日本定
位600m，前苏联定位800m，德国则把 800~1200m定为深部开采，把1200m以上定
所以成为突出的多发区域。随着开采深 度的增加不少浅部非突出型的矿井，转
变成煤与瓦斯突出型矿井。
2》井巷或工作面周围煤岩体，由于弹性变形 能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力 现象称为冲击地压。它是在高应力状态下 发生的，该状态下积聚有大量弹性能的煤 岩体突然发生破坏、冒落或抛出，使能量 突然释放，并伴随有声响震动和冲击波， 也被称作煤爆或岩爆。煤矿冲击地压有其 明显的特征。采取行之有妙的防范措施。