深部开采深度分类
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法分析煤矿深部开采是指在地下深处进行煤炭开采的一种方法。
对比于浅部开采，深部开采具有煤层埋深大、煤层厚度大、地应力高、煤与岩石固结变形规律复杂等特点。
深部煤矿开采需要采用适应深部开采的方法和技术。
深部开采方法可以分为传统开采方法和现代开采方法两种。
传统的深部开采方法主要包括工作面采煤、分层开采和提高采高开采。
工作面采煤是指在深部煤矿中，将煤矿分为若干个工作面，通过工作面的开采来提取煤炭。
分层开采是指按照煤层的分布特点，在不同的层次上进行煤炭开采。
提高采高开采是指在深部开采中，通过提高开采层次的高度，来提高开采效率。
现代的深部开采方法主要包括先采后支和先支后采两种。
先采后支是指在深部开采中，先进行开采，然后再进行支护。
这种方法可以降低对煤矿设备的要求，提高开采效率。
先支后采是指先进行支护，然后再进行开采。
这种方法可以保证煤矿的安全和稳定。
在深部开采中，还可以采用非常规的开采方法，如水平长壁开采、放顶煤工作面开采等。
水平长壁开采是指在深部开采中，将工作面设置在水平状的煤层上，然后进行长壁开采。
这种方法可以避免地表下陷和煤矿冲击地压。
放顶煤工作面开采是指在深部开采中，先将上部煤炭开采完毕，然后再进行底部煤炭的开采。
这种方法可以提高开采效率，减少安全隐患。
无论是传统的开采方法还是现代的开采方法，都需要进行支护工程，以保证煤矿的安全和稳定。
支护工程主要包括煤柱支护、岩石支护和煤岩复合支护。
煤柱支护是指通过设置煤柱来支撑煤层和上覆岩石的重力，防止地表下陷和煤矿冲击地压。
岩石支护是指通过设置支架和锚杆来支撑岩石层，防止岩石垮塌。
煤岩复合支护是指通过将煤柱与岩石支护结合起来，来提高支护的稳定性和安全性。
深部煤矿开采方法需要综合考虑煤层的特点和地质条件，选择适合的开采方法和支护工程，以保证煤矿的安全和高效开采。
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。
深部矿床开采技术问题
1）变形地压剧烈
变形地压是因开挖产生的围岩位移所引起 的压力,深部高应力条件下,围岩具有产生大变 形的内外部条件,围岩的过量变形将产生微观 或宏观破裂、岩层移动、巷道底鼓、片帮、冒 顶、断面收缩、支架破坏、采场跨落等等。
2）岩爆频繁 岩爆是一种岩石动力学现象，它是围岩内聚集 的大量弹性变形能在一定诱因下突然释放而表现 出的一种形式。
1.深部岩层高应力作用机理
1）深度因素 随着采深增加，上覆岩层重量随之增大， 形成的支承压力较大，于是巷道围岩产生压 缩变形、剪切破坏等现象，使得顶板与两帮 变形，引起两帮围岩向巷道内移近。
2）构造应力显现加剧 对于深部巷道,构造水平应力一般均大于 应力。在构造应力集中带，由于构造应力的作 用，薄层页岩顶板一般沿层面滑移，厚层砂岩 顶板则以小角度或小断层产生剪切，从而失稳 冒落；在高水平应力作用下，巷道首先从支护 弱面即直接底板破坏，导致底鼓等。
弹 高 地下 脆天 性 然 开挖 岩应 体力
周边岩体中应 力高度集中， 积聚于较高的 弹性应变能
当围岩中应力超过 岩体容许极限状态
• 岩爆
岩爆的产生条件
1)围岩应力条件 判断岩爆发生的应力条件有两种方法： • 一是用洞壁的最大环向应力σ θ 与围岩单轴 抗压强度σ c之比值作为岩爆产生的应力条 件； • 一是用天然应力中的最大主应力σ 1与岩块 单轴抗压强度σ c之比进行判断。
不足之处：常规通风技术对于深井长距离的
掘进面很难达到满意的效果。当进风距离过长， 围岩温度过高，有高温热水涌出或淋水时，增 加风量的降温效果往往不佳。
2）、制冷水降温 包括：井下集中式、地面集中式、井下地面 联合集中式、分散式。在经济上，地面集中和 井上下联合集中式具有其优越性。
矿山规模划分标准
矿山规模划分标准矿山规模是指矿山的开采规模和产量大小，通常根据矿产储量、产量、开采深度、开采方式等因素进行划分。
矿山规模的划分对于矿山的管理、开采、设计等工作具有重要的指导意义。
下面将从矿产储量、产量、开采深度、开采方式等方面来介绍矿山规模划分的标准。
首先，矿产储量是划分矿山规模的重要指标之一。
矿产储量是指在一定条件下可以被开采的矿石数量，通常以吨或者万吨为单位。
根据矿产储量的大小，可以将矿山划分为大型矿山、中型矿山和小型矿山。
大型矿山通常具有数百万吨以上的矿产储量，产量较大，开采规模较大；中型矿山矿产储量一般在数十万吨至数百万吨之间；小型矿山则矿产储量较小，产量相对较小。
其次，产量也是划分矿山规模的重要指标之一。
产量是指矿山单位时间内开采的矿石数量，通常以吨/年为单位。
根据产量的大小，可以将矿山划分为大型矿山、中型矿山和小型矿山。
大型矿山的年产量通常在数百万吨以上，中型矿山的年产量在数十万吨至数百万吨之间，小型矿山的年产量较小。
另外，开采深度也是划分矿山规模的重要指标之一。
开采深度是指矿石所在地下的深度，通常以米为单位。
根据开采深度的不同，可以将矿山划分为浅部矿山和深部矿山。
浅部矿山的开采深度一般在几十米至数百米之间，深部矿山的开采深度则在数百米以上。
最后，开采方式也是划分矿山规模的重要指标之一。
开采方式包括露天开采和地下开采两种。
根据开采方式的不同，可以将矿山划分为露天矿山和地下矿山。
露天矿山通常产量较大，开采规模较大，地下矿山则相对较小。
总的来说，矿山规模的划分标准主要包括矿产储量、产量、开采深度和开采方式等因素。
不同规模的矿山在管理、开采、设计等方面都有着不同的特点和要求，因此合理划分矿山规模对于矿山的管理和生产具有重要的意义。
希望本文的介绍能够对矿山规模的划分有所帮助。
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。
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。
煤矿深部开采方法分析
煤矿深部开采方法分析煤矿深部开采是指煤矿井下从地面到煤层深度超过500米的开采方法。
随着社会经济的不断发展，对煤炭资源需求的不断增加，人们对煤矿深部开采的需求也越来越大。
但是，煤矿深部开采也面临着许多困难和挑战，如煤层地压、瓦斯爆炸、火灾等安全问题，以及采空区、环境污染等环境问题。
因此，煤矿深部开采需要采用多种煤矿工程技术手段和管理措施，以确保工人的安全和生产的正常进行。
当前的煤矿深部开采方法主要有下坡式采煤工艺、长壁采煤工艺、超大采高综采工艺、短壁采煤工艺、长洞复采工艺等。
不同的工艺方法适用于不同的地质条件和煤层性质。
下面将分别介绍几种常见的煤矿深部开采方法。
首先，下坡式采煤工艺是一种较为成熟和常见的深部采煤方法，其主要特点是采用由上到下、由远及近、多点突进的采煤方式，采用煤柱法留设采煤剩余煤柱。
该方法采用长轴向掘进连通采区，采用强实体加强方法，保障了采煤工作面的煤层稳定性，防止了煤层变形、断层变形等地质灾害。
其次，长壁采煤工艺是一种适用于较厚煤层的采煤方法，其主要特点是采用煤壁中央放炮、空间开采、煤层破破碎、煤屑输送和支撑封闭的全断面开采。
该方法对于宽厚煤层和煤层裂隙较多的区域效果更好，采高可以达到10-15m左右，提高了采煤效率。
第三，超大采高综采工艺是一种适用于较厚煤层底部的采煤方法，其主要特点是采用自由落体式的工作面，由倾斜的链式输送机将煤炭运输至上方。
由于其采高非常大，因此需要采用超强加强方法进行保护，以确保生产的安全。
第四，短壁采煤工艺是一种适用于狭窄煤层或煤层间断的采煤方法，其主要特点是采用小型机械设备、强国土和硬化加强的方法进行无底板开采。
该方法采高通常为2.5-3.5m，仅适用于煤层较薄的地段。
最后，长洞复采工艺是一种适用于浅部开采已完成，煤层下部仍有大量煤炭资源待开采的地段，且斜孔较长的采煤方法。
该方法采煤时通过钻孔井、打孔等技术手段，穿过盖层从上面斜向钻进煤层进行采煤，采煤效率高，煤炭资源利用率高。
第二十四章深部矿井开采
采场和巷道中岩爆危险性增加
由原始沉积作用和后期构造作用造成 的含煤岩系的非连续性和非均质性，随着 煤炭采深的增加引起的覆岩自重压力的增 大和构造应力的增强，表现为围岩发生剧 烈变形、巷道和采场失稳、并易发生破坏 性的冲击地压，给巷道支护和顶板管理带 来许多困难。
16 2014-3-1
Number of rockbursts per 10 tons
27 2014-3-1
地应力
垂直应力: 岩层因自 重引起的垂直
开 采 深 度
应力随深度增
加呈线性增大。
垂直应力
(Brown & Hoek, 1978)
28 2014-3-1
地应力
水平应力:
根据世界范围内116 个现场资料: 开 采 深 度
水平应力与垂直应力之比
埋深≤1000m，水平
应力与垂直应力的 比值大约为1.5-5.0
埋深≥1000m，水平
应力与垂直应力的 比值逐渐趋于集中， 约为0.5-2.0
(Brown & Hoek, 1978)
29 2014-3-1
平均水平应力与垂直应力之比
开 采 深 度
水平应力与 垂直应力之比随 深度的变化与国 外实验结果趋于 一致。
(根据中国的有关资料)
U型钢支护翻修
13 2014-3-1
14 2014-3-1
采场矿压显现剧烈
我国煤矿生产实践表明：采深对采场支护方 面的影响不十分明显，而煤壁片帮、端面冒落带高度 却随采深的增加而明显增大。 国外金属矿开采实践表明：深部采场更容易发生 岩爆等动力灾害。
长壁工作面
房柱工作面
15 2014-3-1
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深部开采深度分类、开拓与采准
一、开采深度分类
根据开采工作转向深部面临的问题，开采深度可分为以下几类：
（一）开采深度小于300m，称浅部开采。
在此深度内开采金属矿床，一般地压显现不严重。
即使发生地压活动亦属静压问题，易于处理。
（二）开采深度介于300～600m，称为中等深度开采。
在此深度内采矿时根据矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质，在掘进采准巷道或开拓巷道的过程中，可能发生轻度岩爆，如岩石弹射等。
苏联金属矿山从70年代开始有59座矿山出现深部地压活动，至1984年9月止，于北乌拉尔矾土矿、塔什塔戈尔矿和克里沃罗格矿区，分别记录到125、55和14次岩爆。
其塔什塔戈尔矿第一次岩爆发生在开采深度为300m 的地方。
南非威特沃特斯兰德金矿发生岩爆的深度为600m。
我国盘古山钨矿，杨家杖子钼矿，也不同程度地出现了岩石弹射。
张家洼小官庄铁矿在开凿地下破碎机硐室（距地表500m以下）时，也发生过岩石从硐室顶板弹射下来的现象。
（三）开采深度在600～2000m，为深部开采。
在此深度开采时，具有二类变形特征的岩石会发生频繁的岩爆。
而且某些采矿方法在深度超过700m时，将会遇到难以克服的困难，因而难于或甚至无法在采场中进行正常回采工作。
如吉林石
咀子铜矿应用留矿法，当开采深度大于300m时，矿房间矿柱不等矿房回采完毕，即遭强烈地压作用压碎，行为安全受到威胁，上下盘围岩收敛使采场中矿石难于放出。
（四）回采深度大于2000m为超深开采，目前处于超深开采的矿山不多。
二、开拓与采准
（一）深部矿床开拓
深部矿床开拓大多数是属于在生产矿山原有的开拓工程的基础上进和的延深工作，但也有的是属于深埋矿体的首次开拓工程。
不论何种情况必须进行设计前的可行性研究，以便根据矿床的赋存条件，采矿技术水平及经济条件，合理确定深部矿床开拓深度。
根据开拓深度确定深部矿床工拓方案，选择开拓方案的原是和方法以及深部矿床的开拓任务与浅部矿床开拓基本相同。
在具体设计中，必须根据深部开采的特点，确定采用单一开拓抑或联合开拓；考虑井筒的类型、位置、数目的提升段数。
采用25～50t箕斗多绳提升机一段提升深度可达2000m。
南非“布雷尔”多绳缠绕式提升最大提升深度为2442m。
所以对埋深延展深度小于2000m的矿床，根据矿床倾角要采取单一开拓方式，井筒由地表一次或分次掘至设计深度；或采取联合开拓（竖井—竖井；竖井—斜井）。
在一般条件下，为保证通风及运输材料需要，深部开拓的辅
助井筒数目村多于浅部及中等深度开采时辅助井筒数目。
随开采深度增大，原岩应力增大，巷道开凿后失稳的可能性增大，尤其采准巷道在采动影响下更易失稳。
如据江西大吉山钨矿（开采深度450m）测量原岩应力得知，于矿体下盘分布着一个应力升高区（图1）。
在苏联克里沃罗格矿区开采深度大于400m时，亦得出同样结论。
因此，在考虑开拓、采准巷道布置时，必须顾及此点。
尤其在采用崩落法开采厚矿体时，在矿体下盘分布的应力升高区范围较大，导致位于矿体下盘的阶段巷道受地压作用而破坏，巷道维护费用增加。
为保证深部开采时，阶段采准巷道免遭采动影响而破坏，阶段采准巷道的位置应避开下盘的应力升高区。
一般设于距矿体30～60m处。
图1 大吉山钨矿下盘应力分布图
（二）采准巷道布置
采准巷道的布置应保证采场有贯通风流及必要的风量。
深部开采时，在设计之前必须了解开采阶段的原岩应力场的特点，即应力的大小及作用方向。
根据原岩应力的大小，垂直应力与水平应力分量比，最大主应力作用方向等，合理选择巷道断面形状及其布置方位。
设计巷道断面时，尽量使巷
道断面水平轴尺寸与垂轴尺寸之比等于原岩应力水平分量与垂直分量之比。
并且将其长轴布置于最大来压方向，以使巷道周围岩体中形成一均匀的环向压应力圈，使巷道的稳定性从二次应力场的特征上得到保证。
为些，在深部地压大的地段，主要巷道均应拥有曲线形断面（圆形、椭圆形）。
（三）巷道技护
开采深度超过600m时，不是任何矿山都发生具有动压特征的地压活动，因此可根据岩性及岩体结构特点，地压大小，选择支护方法。
目前广泛应用于深部开采矿山的支护类型有：加固岩石（自强）的喷锚，喷锚网支护；辅强类型的可缩性钢支架，刚性的混疑土支护等。
根据对南非深矿井巷道周围岩石破坏观察和巷道支护经验，可根据原岩应力垂直应力分量（σzz）与岩石单向抗压强度（σc）之比确定是否需要技护类型。
σzz/σc＝0.1 巷道稳定，不需支护；
σzz/σc＝0.2 巷道帮发生轻微片帮，可用锚喷支护；
σzz/σc＝0.3 巷道帮发生严重片邦，需支护，可用锚喷支护；σzz/σc＝0.4 需加强支护，可用金属拱形支架支护；
σzz/σc＝0.5 有发生岩爆可能，可采用锚喷网支护。
南非开采深度大的金矿多采用混凝土支护做为二次支护的永久支护，一般用500号混凝土，墙厚1m。
采用锚喷或锚
喷网时，锚杆长度为巷道宽度0.5倍，金属网规格为6×6～10×10cm，钢丝直径为4.6mm。