水体下与承压水上采煤
三下一上”开采设计的原则
三下一上”开采设计的原则
“三下一上”开采设计原则是指在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上进行采煤，同时不破坏原有地貌。
具体原则如下：
1. 建筑物下开采：需要保证建筑物不受到开采影响而破坏，同时要尽量多采出煤炭。
对于不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压煤层，应进行开采，并做到井筒矿柱的回收，既开采出煤炭，又保护好地面建筑物。
2. 铁路下开采：需要保证铁路干线与支线下所压煤层的开采，同时采取留下矿柱的策略来保护铁路。
3. 水体下开采：包括地面水体下和地下水体下的开采。
水体下开采的实质是如何确定防水和防砂矿柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全开采深度。
在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除要防止矿井发生突水事故外，还要保证它们不受到开采的影响而破坏。
4. 承压水体上开采：指可采煤层以下的承压水体上的煤层开采。
此外，三下一上”采煤技术需要充分考虑安全性和经济性，以及环境保护和资源回收率等因素。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的开采技术和方法，并进行详细的地质勘查和工程设计。
水体下承压水上采煤的理论依据
“上三带”理论对于地面水体、松散层底部和基岩中的强、中含水层水体、要求保护的水源等水体，不容许导水断裂带波及；对于松散层底部的弱含水层水体，允许导水断裂带波及；对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的含水层，允许导水断裂带进入，同时允许垮落带波及。
1、三带的形成213p1-2（1）垮落带不规则垮落带，呈杂乱堆积；规则垮落带，岩块堆积排列较整齐，似层状断块碎胀性：1.3~1.5，体积增大；碎胀系数的选取导水：水、水砂和泥浆容易通过 高度 :覆岩为极坚硬岩层公式 （2）断裂带，曾称做裂隙带 裂隙带（左右断裂，上下离层）弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，离层一般导水，又称导水断裂带。
（一般将垮落带、裂隙带称为导水裂隙带）厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小。
（3）弯曲带断裂带之上至地表，又称弯曲下沉带或整体移动带，保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。
隔水，岩性较软时，隔水性能更好。
采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约3~5m，一定深度后闭合消失。
浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带2、垮落带与断裂带的高度垮落带与断裂带的高度所谓覆岩破坏规律，在研究水体下采煤问题时主要就是指导水裂缝带的分布形态和最大高度。
影响覆岩破坏规律的因素有许多，其中有些因素的影响可以定量地描述，有些只能定性地加以说明。
（1）主要影响因素覆岩力学性质和结构特征顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18~28倍采高顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的9~12倍。
覆岩破坏高度与覆岩力学性质密切相关。
但是，要想全面考虑变形特性和强度特性等力学性质对覆岩破坏的影响是极为复杂和困难的。
因此只能把问题简化，主要考察岩石的强度性质律的影响。
如果采区上覆岩层为脆性岩层，受开采影响后很容易断裂，所以覆岩破坏高度大。
名词解释
1.采煤方法:采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。
2.采区:在阶段范围内,沿走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的块段,每一个块段称为一个采区。
3.盘区:在大巷两侧将井田划分为具有独立生产系统的开采块段,每一个块段称为一个盘区,盘区就是近水平煤层的采区。
4.矿井开拓:5.炮采工艺系统:用爆破方法落煤、装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺。
6.普采工艺系统:用机械化方法破煤、装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺。
7.综采工艺系统:用机械化方法破煤、装煤、输送机运煤和自移式液压支架支护顶板的采煤工艺。
8.正规循环作业:在规定的时间内保质保量的完成循环作业图中规定任务的循环。
9.石门:在岩层中开凿的、不直通地面、与煤层走向垂直或倾斜的岩石平巷。
10.上山:位于开采水平以上,为本水平或采区服务的倾斜巷道。
11.开采水平:将布置有井底车场和阶段运输大巷、并且担负全阶段运输任务的水平巷道。
12.DC624-3-12:符号+轨距+轨型-辙叉号码-道岔曲轨的曲线半径。
符号含义:DK、DC、DX单开、对称、渡线。
轨距:6、9--分别表示600毫米、900毫米。
轨型:15、18、24。
辙叉号码:3、4、5。
道岔曲轨的曲线半径:6、9、12、15、20、25、30米。
13.矿井开拓延深:就是多水平开拓的生产矿井为生产接替而进行的下一开采水平的井巷布置及工程实施。
14.矿井技术改造:在坚持科学技术进步的前提下,利用矿井原有的基础和设施,用现代化新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的井巷工程、生产系统、设备、工艺进行更新和改造。
15.中央边界式通风:进风井位于井田走向的中央,出风井位于井田中央上部边界的通风方式。
16.开拓煤量:是井田范围内已掘进的开拓巷道所圈定的尚未采出的可采储量。
17.放煤步距:在工作面推进的方向上,两次放顶煤之间工作面的推进距离。
18.矿井核定生产能力:矿井移交以后,有些矿井的设计生产能力需要改变,对生产矿井的生产能力进行重新核定,核定后的综合生产能力称为矿井核定生产能力。
煤矿特殊开采方法
软弱
100 M Hd 4.0 3.1 M 5.0
Hd 100 M 3.0 5.0 M 8.0
H d 10
M 5
极软弱
注：Σ—累计采厚；公式应用范围：单层采厚1～3m，累计采厚不超过15m； 计算公式中±号项为中误差。
②急倾斜煤层（55°～90°）
煤层顶板为坚硬、中硬、软弱岩层，用垮落法开采时的垮 落带及导水断裂带高度，可选用表1-4中的公式计算。
h MZ M2 M1 y 2
（1-3）
式中Mz—上下煤层综合开采厚度，m； M2—下煤层厚度，m； M1—上煤层厚度，m； h—上下煤层层间距，m； y2—下煤层 的垮落带高度与采厚之比。 当上下煤层的层间距很小时，综合开采厚度取上下煤层厚度之和， 即 M Z M1 M 2 （1-4） 求出综合开采厚度后，可按单一煤层开采的条件计算垮落带和断 裂带的高度。
图1-4 近距离煤层垮落带和断裂带高度计 算 (a)层间距大于下位煤层开采形成的垮落带高度；(b)层
间距小于下位煤层开采形成的垮落带高度
b.上下两层煤的最小层间距小于下煤层开采形成的垮落带高度 如图1-4(b)所示，上下煤层的层间距h小于下位煤层开采形成的 垮落带高度Hk时，上煤层的断裂带最大高度按该层的厚度计算， 下煤层的断裂带最大高度按上下两煤层的综合开采厚度计算，取 其中标高最高者作为两层煤的断裂带最大高度。上下煤层的综合 开采厚度可按（1-3）式计算。
垮落带高度
M Hk (k 1) cos
a.若煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层，开采后能形成悬顶， 垮落带最大高度Hk按（1-1）式计算。
b.当煤层顶板覆岩为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时， 考虑顶板下沉因素，开采单一煤层的垮落带最大高度Hk 可按（1-2）式计算。
安全生产应知应会知识(采煤)习题及答案
安全生产应知应会知识（采煤）习题及答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、从业人员（ B ）违章指挥和强令进行没有职业病防护措施的作业。
A、无权拒绝B、有权拒绝C、必须听从正确答案：B2、生产经营单位（）对本单位事故隐患排查治理工作全面负责。
A、安全管理机构B、安全管理人员C、主要负责人正确答案：C3、放煤工艺参数包括（）A、放煤步距、采放比和采放配合B、采放配合C、采放比D、放煤步距正确答案：A4、煤矿企业应提供符合防治职业病要求的职业病（）和个人使用的职业病防护用品，改善工作条件。
A、防护设施B、衣服C、工具正确答案：A5、从业人员生病住院不能上班，煤矿企业（）解除与之签订的劳动合同。
A、应该B、不得C、可以正确答案：B6、一个矿井煤（半煤岩）巷掘进工作面不得超过6个A、5B、8C、9D、6正确答案：C7、支架型式选择与支护强度参数选择的依据是（）A、顶板、底板分类B、底板分类及工作面围岩控制难易程度组合类型C、顶板分类及工作面围岩控制难易程度组合类型D、顶板、底板分类及工作面围岩控制难易程度组合类型正确答案：D8、依据煤层倾角，可将煤层分为（）A、缓斜、倾斜和急斜煤层B、简单煤层和复杂结构煤层C、薄、中厚和厚煤层正确答案：A9、生产经营单位应当对从业人员进行安全生产教育和培训，保证从业人员具备必要的（）。
A、安全生产义务B、安全生产知识C、安全生产权利正确答案：B10、放煤工艺制度是（）A、单轮间隔放煤B、单轮放煤C、放煤轮数（单、多轮）和放煤间隔顺序（连续、间隔）的不同组合D、多轮放煤正确答案：C11、企业安全的教育中的“三级教育”是指( )A、学徒教育、上岗教育、带班教育B、厂级教育、车间教育、班组教育C、法规教育、生产教育、技术教育正确答案：B12、处理倒架、歪架、压架，更换支架以及拆修支架的立柱、顶梁、座箱等大型部件时，必须有（）A、设备维修组织设计B、煤矿安全技术操作规程C、安全技术措施正确答案：C13、以下不属于危险物品的是（）A、放射性物品B、易燃、易爆物品C、带电设备正确答案：C14、煤矿、非煤矿山生产经营单位新上岗的从业人员安全培训时间不得少于（）学时。
三下采煤一些概念
1.三下一上采煤：是指在建筑物下，水体下，铁路下和承压水体上采煤。
2.采动影响：煤层大面积采空后，周围岩层失去平衡，在重力作用下产生的变形与移动。
3.充分采动：指地下开采后，地表出现的下沉值达到了改地质条件下应有的最大值。
非充分采动：当采空区的长度和宽度小于开采深度时，地表不出现应有的最大下沉值，移动盆地呈现碗形。
充分采动区：在此区内除了顶板冒落以外，向下沉降之岩层扔平行于它原有的层位，而且层内各点移动量是沿煤层的法线方向并且彼此相等。
4.岩层移动三带的划分：（1）倾斜或缓倾斜煤层可以分为：a冒落带b裂隙带c 弯曲下沉带（2）当急倾斜煤层倾角大于岩石安息角时，出现三带倒置5.移动盆地形成条件：（1）采深大于100—150米或采深大于20倍采高（2）没有大的地质破坏（3）煤层采出一定的面积6.走向主断面和倾斜主断面：通过移动盆地的最大下沉点沿煤层走向或倾向作主断面，称移动盆地的主断面，前者称为走向主断面，后者称为倾斜主断面。
7.移动盆地边界确定：1）根据几何理论法研究解决地表移动问题，使用主要影响范围确定；2）根据不同需要，分别以边缘角，移动角，裂隙角确定8.移动盆地移动和变形的主要参数都包括：下沉，水平移动，倾斜，水平变形，曲率9.充分采动区的主要特点：（1）在某一层面上，各点的下沉达到最大值2）在同一层面上移动是比较均匀的3）各点移动方向基本是沿层面法线的方向4）充分采动区呈现为三角形5）顶点o随着开采范围扩大上移10.下沉w，曲率k，倾斜i三者之间的数学关系：见课本421，倾斜式下沉的导数，曲率是倾斜值的一阶导数或是下沉值的二阶导数11.地表移动和变形的预计的实质目的是：根据已知的地质条件和开采技术条件，在开采之前对地表可能产生的移动和变形进行计算，以便对地表移动和变形的大小和人范围以及对地面建筑物或铁路的危害程度进行估计主要的预计方法有：1）典型曲线法2）经验公式法3）格网法12.典型曲线法预计法德预计步骤：1）根据矿区资料计算最大下沉值w=n*m2）做主断面剖面a确定移动盆地的范围，b特征点的确定，c计算移动盆地半长L，d将L十等分3）用下沉曲线的数值乘最大下沉值可得相应点的下沉值4）用下沉值作图即可得到下沉曲线5）计算其他参数优点：简单易行，符合实际。
“三下一上”采煤 采煤概论课件
三、影响底板突水的因素
• (4)工作面推进速度慢、工作面突然停止推进或在工作 面停采线处，容易发生突水事故。这是由于工作面推 进速度慢或停止推进时，支承压力作用的时间较长， 底板岩层破坏严重。工作面推进速度快时，采空区底 板还来不及形成较大的断裂就会由膨胀状态变为压缩 状态，有利于防止底板突水。
协调开采就是当数个煤层或厚煤层数个分层同时开采时， 控制各煤层或各分层工作闭之间的错距，使地表拉伸变形 与压缩变形互相抵消，以达到减小地表水平变形的目的。
2020/9/29
二、建筑物下和村庄下采煤的开采措施 (四)合理确定工作面与建筑物的相对位置 (1)平行长轴开采 (2)合理地确定停采线与建筑物的相对位置
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(二)垮落带与导水断裂带高度的确定 垮落带与导水断裂带的高度与覆岩性质、
煤层倾角、煤层厚度、厚煤层分层厚度、采空 区尺寸、采煤方法和顶板管理方法以及地质构 造等因素有关。采用长壁垮落采煤法时可参考 相关公式计算。
2020/9/29
四、水体下采煤朗安全技术措施 (一)防治措施 (1)留设安全煤岩柱顶水开采 留设安全煤岩柱的优点是：不改变原有的开采方法，不增
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四、水体下采煤朗安全技术措施 (二)开采技术措施 (1)试探开采 原则是：先远后近、先深后浅、先厚后薄(指
隔水层)和先易后难，逐步接近水体。 (2)分区隔离开采 在采区四周均留设防水隔离煤柱，在运输水平的绕道和石门
内设永久性的防水闸门，一旦发生突水事故，关闭防水闸门， 将采区与外界隔离，缩小灾害的影响范围。
(3)全部充填、部分开采和分层间歇开采 (4)正常等速开采
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第五节、承压水体上采煤
我国华北及华东地区的主要矿区开采石炭二叠纪煤层。煤 系的基底为奥陶系石灰岩(奥灰)，其特点是厚度很大、岩溶 裂隙发育、富水性极强、水的压头高。当遇有构造裂隙时， 奥灰易与上覆本溪群或太原群的薄层石灰岩连通，而发生水 力联系，造成底板突水事故。
第十一章 水体下采煤技术
第十一章水体下（上）采煤技术水体下（上）采煤特点（1）水体下（上）采煤对地表变形量的大小关心较少，主要关心破裂岩体是否触及到水体；（2）保护对象一般来说不是水体而是矿井本身；（3）水体是一整体，只要破裂带触及到水体，就会使水大量溃入井下，淹没矿井，因此水体必须作为整体加以保护矿区水体主要分为地表水和地下水两大类潜水位：潜水面上任意点的绝对标高称为潜水位标高潜水面：潜水所具有的自由表面称潜水面从对水体下采煤的要求出发，将采空区上覆岩层按破坏程度划分为三带：垮落带、裂缝带和整体弯曲带导水裂缝带：冒落带、裂缝带合称导水裂缝带导水裂缝带分为四个区：垮落性破坏区、严重开裂区、一般开裂区、微小开裂区影响覆岩破坏规律的因素（一）覆岩力学性质和结构特征（二）煤层倾角（三）采煤方法和顶板管理方法（四）开采面积（五）开采厚度（六）时间因素（七）重复采动水体下采煤技术措施：留煤柱、处理水体、开采措施一、留设安全煤岩柱目的：使导水裂缝带不触及水体或触及水体但不会使水大量涌入井下，达到安全采矿的目的。
安全煤岩柱：在水体和矿层开采上限之间留设一定垂深的岩层块段和矿层安全煤岩柱可分为：防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱和防塌安全煤岩柱1．防水安全煤岩柱在水体底界面至矿层开采上限之间所留设的防止水体中的水溃入井下的煤和岩层块段称为防水安全煤岩柱2.留设防砂安全煤柱在松散弱含水层底界面至煤层开采上限之间为防止流砂溃入井下而保留的煤岩层区段称为防砂安全煤岩柱3.留设防塌煤岩柱在松散粘土层或已经疏干的松散含水层底界面至煤层开采上限之间设计的用于防止泥砂塌入采空区岩层区段称为防塌煤岩柱二、水体处理措施（一）疏降水体（二）处理水体补给来源三．开采技术措施目的：减小导水裂缝带高度主要有：充填开采、柱式开采、分区开采和分层间歇开采影响底板突水的主要因素（一）地质构造（二）含水层的富水性和水头压力（三）底板隔水层厚度和强度（四）矿山压力（五）开采方法水体上采煤防水安全煤岩柱设计方法（一）防水安全煤岩柱的设计设计防水安全煤岩柱的原则是，不允许底板采动导水破坏带波及水体，或与承压水导升带沟通。