6-03建筑物下采煤 ppt课件
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采煤PPT演示课件2024新版
06 总结与展望
本次演示课件内容回顾
介绍了煤炭资源的重要性以 及采煤技术的发展历程
详细阐述了现代采煤技术的 原理、方法和设备
通过案例分析了采煤技术的 实际应用和效果
探讨了采煤技术面临的挑战 和未来发展趋势
行业发展趋势预测与挑战分析
01
智能化和自动化技术的应用将进一步提高采 煤效率和安全性
02
环保和可持续发展成为行业发展的重要趋势
理能力。
案例分析：成功企业经验分享
成功企业案例介绍
选取行业内成功的企业案例，介绍其在现场管理、实践操作等方 面的经验和做法。
经验借鉴与启示
分析成功企业案例中的优点和亮点，探讨其可借鉴之处和启示意义 。
结合自身实际改进方向
根据自身企业实际情况，提出针对性的改进方向和措施，推动企业 现场管理水平的提升。
03
煤炭资源的枯竭和替代能源的发展对采煤行 业提出严峻挑战
04
国际政治经济形势变化对采煤行业的影响不 容忽视
未来研究方向探讨
深入研究智能化和自动 化技术在采煤过程中的 应用
加强环保和可持续发展 技术的研究和推广
探索新的煤炭资源开发 和利用方式
关注国际政治经济形势 变化，积极应对行业挑 战
谢谢聆听
掩护式液压支架
以掩护为主，适用于顶板破碎、松软 、周期来压明显的煤层。
刮板输送机类型及性能
中部槽刮板输送机
结构简单、适应性强，可用于水 平或倾斜运输。
边双链刮板输送机
运输能力大、运行平稳，适用于长 距离运输。
转载刮板输送机
与带式输送机配合使用，实现煤流 转载和运输。
先进技术在现代化矿井中应用
自动化控制技术
代化采煤技术的应用情况。
采煤概论课件
采煤概论课件一、引言煤炭作为一种重要的能源资源，在我国能源结构中占据着举足轻重的地位。
随着科学技术的不断发展，采煤技术也在不断创新和改进。
本课件旨在对采煤的基本概念、采煤方法、采煤工艺及安全注意事项进行概述，以帮助读者对采煤行业有一个初步的了解。
二、采煤的基本概念1.煤炭资源煤炭资源是指地下蕴藏的煤炭储量和可采储量。
我国煤炭资源丰富，分布广泛，主要分布在华北、华东、中南、东北和西北等地区。
2.采煤方法采煤方法是指根据煤层赋存条件、矿井地质条件、设备条件和技术水平等因素，采用不同的方法进行煤炭开采。
常见的采煤方法有露天开采和地下开采两大类。
3.采煤工艺采煤工艺是指从煤炭资源勘探、矿井建设、煤炭开采、煤炭洗选到煤炭销售等一系列生产环节。
采煤工艺的合理选择和优化对提高煤炭产量、降低生产成本、保障生产安全具有重要意义。
三、采煤方法及工艺1.露天开采露天开采是指在地面直接挖掘煤炭资源的一种采煤方法。
适用于煤层埋藏较浅、地质条件简单、煤炭质量较好的地区。
露天开采具有投资少、建设周期短、生产效率高等优点，但同时也存在环境污染、煤炭资源浪费等问题。
2.地下开采地下开采是指在地下挖掘煤炭资源的一种采煤方法。
适用于煤层埋藏较深、地质条件复杂、煤炭质量较差的地区。
地下开采具有资源利用率高、环境污染小等优点，但同时也存在生产成本高、安全隐患多等问题。
3.采煤工艺流程（1）勘探：通过地质勘探、地球物理勘探等方法，查明煤炭资源的分布、储量、质量等情况。
（2）矿井建设：根据勘探结果，设计矿井布局，建设矿井井筒、巷道、硐室等工程。
（3）煤炭开采：采用合适的采煤方法，进行煤炭资源的开采。
（4）煤炭洗选：对开采出来的煤炭进行洗选，提高煤炭质量，满足市场需求。
（5）煤炭销售：将洗选后的煤炭销售给电厂、钢铁厂等用户。
四、采煤安全注意事项1.遵守安全生产法律法规，加强安全生产管理。
2.提高职工安全意识，加强安全培训和教育。
3.采用先进的采煤技术和设备，提高生产效率，降低安全风险。
采煤工艺与采煤方法PPT幻灯片课件
劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好
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3.4 综合机械化采煤工艺
• 综采工作面主要设备
配置图：
1.采煤机 2.刮板输送机 3.液压支架 4.下端头支架 5.上端头支架 6.转载机 7.可伸缩胶带输机 8.组合开关
பைடு நூலகம்
25
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3.4.1 综采面双滚筒采煤机工作方式
• 滚筒的转向和位置：
15
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3.1采煤工艺概述
• 采煤工艺的概念： • 采煤工艺：在采煤工作面内按照一定的顺序完成
各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一 定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工 序的过程，称为采煤工艺过程。
• 采煤工艺的基本工序：
破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理
• 采煤工艺的分类：
爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺、综合机械 化采煤工艺。
3.2.1爆破落煤
• 爆破落煤的工序：
包括打眼、装药、填炮泥、联炮线、放炮等工序
• 炮眼排数： 取决于煤层的厚度和煤层的硬度
单排
双排
三排
M <1m M=1-2.5m
M > 2.5m
• 炮眼布置图：
（a）单排眼 （b）双排眼 （c）三排眼
18
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3.2.1爆破落煤
爆破落煤器材
炸药
毫秒雷管 其他器材
位于煤之上（煤层没有伪顶时）的一层或 几层岩层。
• 伪顶：是指直接位于煤层之上的较薄岩层
，破碎，随采随落。通常为炭质泥岩、页 岩等，厚度一般在0.5M以下
• 直接底：指直接位于煤层之下的岩层。多
为泥岩
• 老底：指位于直接底或直接位于煤层之下
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3.4 综合机械化采煤工艺
• 综采工作面主要设备
配置图：
1.采煤机 2.刮板输送机 3.液压支架 4.下端头支架 5.上端头支架 6.转载机 7.可伸缩胶带输机 8.组合开关
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3.4.1 综采面双滚筒采煤机工作方式
• 滚筒的转向和位置：
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3.1采煤工艺概述
• 采煤工艺的概念： • 采煤工艺：在采煤工作面内按照一定的顺序完成
各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一 定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工 序的过程，称为采煤工艺过程。
• 采煤工艺的基本工序：
破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理
• 采煤工艺的分类：
爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺、综合机械 化采煤工艺。
3.2.1爆破落煤
• 爆破落煤的工序：
包括打眼、装药、填炮泥、联炮线、放炮等工序
• 炮眼排数： 取决于煤层的厚度和煤层的硬度
单排
双排
三排
M <1m M=1-2.5m
M > 2.5m
• 炮眼布置图：
（a）单排眼 （b）双排眼 （c）三排眼
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3.2.1爆破落煤
爆破落煤器材
炸药
毫秒雷管 其他器材
位于煤之上（煤层没有伪顶时）的一层或 几层岩层。
• 伪顶：是指直接位于煤层之上的较薄岩层
，破碎，随采随落。通常为炭质泥岩、页 岩等，厚度一般在0.5M以下
• 直接底：指直接位于煤层之下的岩层。多
为泥岩
• 老底：指位于直接底或直接位于煤层之下
《建筑物下采煤》课件
03
煤炭资源开发
建筑物下采煤是煤炭资源 开发的重要方式之一，能 够提高煤炭资源的利用率 。
经济效益
建筑物下采煤可以带来显 著的经济效益，降低采煤 成本，提高煤炭产业的经 济效益。
环境保护
建筑物下采煤可以减少对 地面环境的破坏，保护生 态环境，实现采煤与环境 保护的协调发展。
采煤技术发展概述
技术发展历程
《建筑物下采煤》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 引言 • 建筑物下采煤技术 • 建筑物下采煤安全 • 建筑物下采煤案例分析 • 结论与展望
目录
01
引言
主题简介
建筑物下采煤
在建筑物下进行采煤作业，以开 采煤炭资源。
目的
介绍建筑物下采煤的基本概念、 技术、应用和影响。
建筑物下采煤的重要性
01
02
煤安全管理的重要性。
05
结论与展望
结论
01
02
03
04
建筑物下采煤技术是可行的， 但需要采取适当的保护措施来
确保建筑物的安全。
采煤过程中需要综合考虑多种 因素，包括煤层厚度、采煤方
法、地表沉降控制等。
建筑物下采煤技术可以带来显 著的经济和社会效益，但需要 加强技术研发和人才培养。
未来建筑物下采煤技术的发展 方向是实现智能化、绿色化和
发生安全事故后，应按照相关规 定及时报告，并启动应急预案，
组织救援工作。
事故调查
对发生的事故进行调查，查明事 故原因，明确责任人，提出改进 措施，防止类似事故再次发生。
赔偿与处罚
根据事故调查结果，对责任单位 和责任人进行相应的赔偿和处罚
，维护受害者的合法权益。
04
建筑物下采煤--理工大
建筑物下采煤–理工大1. 简介建筑物下采煤是一种煤矿开采方法，将煤矿井口设置在建筑物下方，通过建筑物的基础将煤矿采出。
这种采煤方法一般用于城市中心等不适合传统露天采矿或井下采矿的地区。
本文将详细介绍建筑物下采煤的原理、流程和存在的问题。
2. 原理建筑物下采煤的原理是将采煤井口设在建筑物下方，通过在建设建筑物时预留的基础空间中进行煤炭开采。
其主要步骤包括：1.地质勘探：在建筑物建设前，进行地质勘探确定煤层分布、矿床性质等信息，以确定建筑物下方是否适合进行下采煤开采。
2.建设基础：建设建筑物时，在基础设计中预留煤层开采的空间，通常采用钢筋混凝土基础。
3.采煤井口设置：在建筑底板上设置采煤井门，将其与建筑物地下基础连接。
4.采煤过程：通过井口进入地下煤矿，在建筑物下方进行煤炭开采，一般采用爆破和切割机械等方法。
5.采出煤炭：采煤完成后，将煤炭通过井口运输到地上。
3. 流程建筑物下采煤的典型流程如下：1.地质勘探：进行地质勘探，确定煤层分布、品质等信息。
2.建设基础：在建设建筑物的过程中，根据地质勘探结果，设计并建设基础，同时预留煤层开采的空间。
3.井口设置：在建设基础的过程中，设置采煤井门，确保与建筑物地下基础相连接。
4.采煤过程：采煤人员通过井口进入地下煤矿，使用爆破和切割机械等工具进行煤炭开采。
5.煤炭运输：采煤完成后，通过井口将煤炭运输到地面。
4. 问题与挑战建筑物下采煤虽然在城市中心等不适合传统采矿方式的地区具有一定的优势，但也存在一些问题和挑战：1.工地限制：建筑物上方施工活动可能对煤层开采造成干扰，需要合理协调建筑施工与采煤过程。
2.安全风险：建筑物下采煤过程中存在爆破和切割等高风险作业，需要严格的安全措施和管理，以确保工作人员的安全。
3.环境保护：建筑物下采煤过程中会产生煤尘和排泄物等污染物，需要采取有效的环境保护措施，防止对周边环境造成负面影响。
4.采煤效率：由于采煤空间受限，建筑物下采煤的采煤效率可能会受到影响，需要在设计和施工过程中考虑采煤效率的优化。
6-03建筑物下采煤 ppt课件
1、绪论
❖目前我国煤炭资源的开发使用而言，浅部 的易于开采的资源基本已开采殆尽，下一步 将向深部煤层和“三下”压煤进军。
❖由于条带开采能控制垮落带、断裂带的发 育，减少覆岩与地表沉陷，有利于保护地面 建筑物、构筑物、地形、地貌，有利于安全 生产，因而条带开采在“三下”采煤方面， 将有广泛的应用前景。
4、条带开采覆岩与地表移动 的数值模拟研究
❖数值模拟的结果不仅与工程地质力学 模型试验的结果互为验证，而且还利用 数值模拟的特点，可以方便地模拟多种 方案，得出了工程地质力学模型试验和 现场观测不能得到的结论；然后重点论 述了数值模拟计算模型的建立与计算结 果的分析，这也是本论文主要工作量之 一。现介绍如下：
39
39
35.8
32.5
37.2
36
42
厚 凝 聚 力 (M Pa)
2.57
6.32
8.20
8.90
13.5
8.15
7.76
度 重 度 (KN /m3)
26.2
26.2
25.5
26.2
26.6
14.0
25.8
基 弹 性 模 量 (G Pa) 2.24
3.23
4..2
钻 孔 9 8 -4 为 正 常 厚 度 基 岩 ， 岩 层 平 均 厚 8 8 .7 m 。）
➢ 本部分对太平煤矿工程地质及水文地
质条件的研究是后续研究薄基岩条带开 采建立工程地质力学模型及数值模拟的 基本依据。
3、薄基岩条带开采的工程 地质力学模型试验
❖ 本部分内容为全文最主要工作量之 一，历时2个月，完成了该模型的准备 、建模、“开采”、观测及分析推断 等工作。
❖用工程地质力学模拟方法研究岩层移 动的实质是，根据相似原理，将矿山岩 土层（在研究的范围内）以一定比例缩 小，用相似材料制成模型。然后对模型 中的煤层模拟实际情况进行“开采”， 观测模型上的岩层由于“开采”引起的 移动、变形和破坏情况，分析、推断实 际岩土层及地表所发生的情况。
❖目前我国煤炭资源的开发使用而言，浅部 的易于开采的资源基本已开采殆尽，下一步 将向深部煤层和“三下”压煤进军。
❖由于条带开采能控制垮落带、断裂带的发 育，减少覆岩与地表沉陷，有利于保护地面 建筑物、构筑物、地形、地貌，有利于安全 生产，因而条带开采在“三下”采煤方面， 将有广泛的应用前景。
4、条带开采覆岩与地表移动 的数值模拟研究
❖数值模拟的结果不仅与工程地质力学 模型试验的结果互为验证，而且还利用 数值模拟的特点，可以方便地模拟多种 方案，得出了工程地质力学模型试验和 现场观测不能得到的结论；然后重点论 述了数值模拟计算模型的建立与计算结 果的分析，这也是本论文主要工作量之 一。现介绍如下：
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35.8
32.5
37.2
36
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厚 凝 聚 力 (M Pa)
2.57
6.32
8.20
8.90
13.5
8.15
7.76
度 重 度 (KN /m3)
26.2
26.2
25.5
26.2
26.6
14.0
25.8
基 弹 性 模 量 (G Pa) 2.24
3.23
4..2
钻 孔 9 8 -4 为 正 常 厚 度 基 岩 ， 岩 层 平 均 厚 8 8 .7 m 。）
➢ 本部分对太平煤矿工程地质及水文地
质条件的研究是后续研究薄基岩条带开 采建立工程地质力学模型及数值模拟的 基本依据。
3、薄基岩条带开采的工程 地质力学模型试验
❖ 本部分内容为全文最主要工作量之 一，历时2个月，完成了该模型的准备 、建模、“开采”、观测及分析推断 等工作。
❖用工程地质力学模拟方法研究岩层移 动的实质是，根据相似原理，将矿山岩 土层（在研究的范围内）以一定比例缩 小，用相似材料制成模型。然后对模型 中的煤层模拟实际情况进行“开采”， 观测模型上的岩层由于“开采”引起的 移动、变形和破坏情况，分析、推断实 际岩土层及地表所发生的情况。
采煤方法ppt课件
相关知识
一、急斜煤层开采的特点 二、急斜煤层采区巷道布置方式
（一）单层布置 （二）近距离煤层群联合布置 （三）采区车场布置
一、急斜煤层开采的特点
（1）矿井地质构造复杂、开采难度大、生产能力小。 （2）于煤层倾角已经超过岩石自然安息角，采煤工作面破
落的煤块会沿底板自动向下滑滚，简化了采煤工作面 的装运工作。 （3）采煤工作面的行人、破煤、支护、采空区处理、运料 等各项工序的操作困难，增加了采煤机械化的难度。
1—区段运输巷；
2—假顶材料；
3—绳接头；
4—戴帽点柱
5—溜眼
拆架工作也可以直接在下区段的运输平巷中进行，如图 所示。下区段回风平巷可以在被假顶隔离垮落矸石下方直接 沿空掘进，不留设区段煤柱，以提高采区回收率。
1—工作面运输巷； 2—工作面回风巷； 3—联络巷； 4—掩护支架； 5—采煤工作面； 3、收尾阶段
模块Ⅵ 其他采煤方法
课题十六 急倾斜煤层采煤方法
任务一 急倾斜煤层开采特点和巷道布置 任务二 伪斜长壁采煤法 任务三 伪斜柔性掩护支架采煤法 任务四 水平分段放顶煤采煤法 任务五 仓储采煤法
任务一 急倾斜煤层开采特点和巷道布置
知识点
1、急倾斜采煤法特点 2、急倾斜采煤法采区巷道布置 3、急倾斜采煤法采区车场布置方式
2. 正常采煤阶段
在正常采煤阶段，除了在掩护支架下破煤外，同时要在回风平巷铺 设支架，在工作面下端掩护支架放平位置撤除部分支架。
工作面炮眼爆破后，自下而上铺设溜槽，煤炭装入溜槽自溜到下部 运输平巷。随着煤层的破落，掩护支架会自动下落，操作人员应随时注 意调整，使掩护支架落到预定位置。一般采用点柱来控制掩护支架下 落，使它在工作面中保持平直。支架应垂直顶底板，并根据煤层倾角不 同而保持2°～ 5°。当煤层倾角为90°时，仰角为0°；当煤层倾角为 60°时，仰角为5°。破煤清除后，支架会整体沿走向推进一定距离， 一般为0.8～0.9 m。先拆除溜槽，再进行下循环打眼爆破、出煤调架工 作。
采煤ppt
5-溜煤小眼；6-支架放平位置；7-支架移动轨迹线
1
五、评价及适用
优点： •安全、劳动条件好； •巷道布置简单，掘进率 低； •工序简单，可全天连续 采煤； •材料消耗低； •采面较长，利于高产； •技术经济指标较好
适用： (～ 8使用效果好，在厚度超过10m和倾 角小于60°的煤层中使用比较困难。）M= 2 6m
1、矿井常采用立井（斜井）多水平集中运输大巷和采 区石门开拓方式 开采水平垂高：80 150m。 采区走向长：600 1000m 2、采区用一组上山眼的布置方式，或用伪斜折返上山 。 3、采区一般不设上、中部车场，设下部车场。 4、采煤方法多样
Ⅰ Ⅰ-Ⅰ 8 7 6 4 5 3 2 Ⅰ 1 5 2 9 1 7 6 8
二、柔性掩护支架结构
• 平板型柔性掩护支架是使用最早和最广的一种，主要由钢梁和钢丝绳构成。 •1、钢梁： • 长度比煤厚小0.2～0.4 m，便于支架下放 • 平行排列，每米宽度排放4～５根（间距200～300mm）。 •2、钢丝绳： • 直径25～35 mm 旧钢绳 • 掩护支架上钢绳的宽度按架宽确定，一般架宽3m以下时用2～3根，架宽3m以 上时用4～5根。 •3、钢夹板和螺栓： • 夹板用60mm×12mm的扁铁；螺栓用12mm ～16mm的圆钢做成 • 用钢夹板和螺栓将钢梁固定在钢丝绳上联成整体，梁间用撑木保持间距并固定 。 •4、荆笆： • 在钢梁上交错铺设，2～3层，用铁丝与钢梁联紧，以隔离采空区矸石。 • 荆笆宽度应比钢梁的长度稍短，以避免支架下放时，荆笆挂住顶底板矸石被拉
• 地沟挖好一段后，即可安装掩护支架。其一端紧靠顶板并垫高 ，使梁有3º～5º的倾斜，便于连接钢梁和钢丝绳，而且也有利 于支架下放改为伪倾斜时转动方便。 • 钢梁从初采斜巷以外3～5m处就开始铺设。随着铺梁，不断地挖 地沟并接长钢丝绳。钢丝绳接头处的搭接长度应不小于2m，并 要用5个绳卡夹紧。 • 掩护支架安装超过一定距离后，将平巷支架拆除，使上面的煤 柱自行冒落或放炮崩落，使掩护支架上面有2～3m厚的煤、矸垫 层，用以保护掩护支架。为了防止支架在下放过程中下滑，应 使煤和矸石冒落点距伪斜工作面上部拐点经常保持在5m以上。
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五、评价及适用
优点： •安全、劳动条件好； •巷道布置简单，掘进率 低； •工序简单，可全天连续 采煤； •材料消耗低； •采面较长，利于高产； •技术经济指标较好
适用： (～ 8使用效果好，在厚度超过10m和倾 角小于60°的煤层中使用比较困难。）M= 2 6m
1、矿井常采用立井（斜井）多水平集中运输大巷和采 区石门开拓方式 开采水平垂高：80 150m。 采区走向长：600 1000m 2、采区用一组上山眼的布置方式，或用伪斜折返上山 。 3、采区一般不设上、中部车场，设下部车场。 4、采煤方法多样
Ⅰ Ⅰ-Ⅰ 8 7 6 4 5 3 2 Ⅰ 1 5 2 9 1 7 6 8
二、柔性掩护支架结构
• 平板型柔性掩护支架是使用最早和最广的一种，主要由钢梁和钢丝绳构成。 •1、钢梁： • 长度比煤厚小0.2～0.4 m，便于支架下放 • 平行排列，每米宽度排放4～５根（间距200～300mm）。 •2、钢丝绳： • 直径25～35 mm 旧钢绳 • 掩护支架上钢绳的宽度按架宽确定，一般架宽3m以下时用2～3根，架宽3m以 上时用4～5根。 •3、钢夹板和螺栓： • 夹板用60mm×12mm的扁铁；螺栓用12mm ～16mm的圆钢做成 • 用钢夹板和螺栓将钢梁固定在钢丝绳上联成整体，梁间用撑木保持间距并固定 。 •4、荆笆： • 在钢梁上交错铺设，2～3层，用铁丝与钢梁联紧，以隔离采空区矸石。 • 荆笆宽度应比钢梁的长度稍短，以避免支架下放时，荆笆挂住顶底板矸石被拉
• 地沟挖好一段后，即可安装掩护支架。其一端紧靠顶板并垫高 ，使梁有3º～5º的倾斜，便于连接钢梁和钢丝绳，而且也有利 于支架下放改为伪倾斜时转动方便。 • 钢梁从初采斜巷以外3～5m处就开始铺设。随着铺梁，不断地挖 地沟并接长钢丝绳。钢丝绳接头处的搭接长度应不小于2m，并 要用5个绳卡夹紧。 • 掩护支架安装超过一定距离后，将平巷支架拆除，使上面的煤 柱自行冒落或放炮崩落，使掩护支架上面有2～3m厚的煤、矸垫 层，用以保护掩护支架。为了防止支架在下放过程中下滑，应 使煤和矸石冒落点距伪斜工作面上部拐点经常保持在5m以上。
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图1-1 薄基岩条带开采覆岩与地表移动变形机理研究的工作路线图
2、研究区的地质条件
❖重点介绍一下谢家口村庄及村庄下煤 系及松散层的地质结构特征：
➢ 太平矿谢家口村庄下压煤面积约0.41km2， 压煤量587.33104吨，谢家口位置及周围钻 孔分布图如图2-1。在举村搬迁困难的情况下 ，按目前一般条采的采出率为50%左右，该 村庄下可采出煤炭资源293.67104吨，实现 该矿煤炭资源的可持续发展。
钻 孔 9 8 -4 为 正 常 厚 度 基 岩 ， 岩 层 平 均 厚 8 8 .7 m 。）
➢ 本部分对太平煤矿工程地质及水文地
质条件的研究是后续研究薄基岩条带开 采建立工程地质力学模型及数值模拟的 基本依据。
3、薄基岩条带开采的工程 地质力学模型试验
❖ 本部分内容为全文最主要工作量之 一，历时2个月，完成了该模型的准备 、建模、“开采”、观测及分析推断 等工作。
1、绪论
❖目前我国煤炭资源的开发使用而言，浅部 的易于开采的资源基本已开采殆尽，下一步 将向深部煤层和“三下”压煤进军。
❖由于条带开采能控制垮落带、断裂带的发 育，减少覆岩与地表沉陷，有利于保护地面 建筑物、构筑物、地形、地貌，有利于安全 生产，因而条带开采在“三下”采煤方面， 将有广泛的应用前景。
➢方 案 二 ： 变 化 采 高 ， 开 采 五 个 条 带 （ a=40m，b=40m，h=4.4m和h=6.6m）。
➢方案三：变化采宽，开采五个条带（ a=40m，b=50m，h=8.8m），然后使煤柱 宽度不变，即a=40m，使采宽具有不同的 宽度，即b从左到右的宽度分别为30、50 、60m。
❖计算模型尺寸主要依据研究区钻孔 工程地质岩组柱状图进行设计的，剖 面长800m，深度为210m，煤层平均 埋深188m，表土层厚154m，基岩厚 34m，煤层厚8.8m。计算模型网格划 分如图4-1。
图4-1 计算模型网格划分图
❖条带综放开采数值模拟方案
➢方 案 一 ： 开 采 五 个 条 带 （ a=40m ， b=40m，h=8.8m）。
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厚 凝 聚 力 (M Pa)
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度 重 度 (KN /m3)
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26.6
14.0
25.8
基 弹 性 模 量 (G Pa) 2.24
3.23
4.94
7.08
11.9 3.310 11.2
➢针对薄基岩条件下条带开采覆岩与地表 移动变形机理及优化设计这一研究课题 ，结合山东省济宁市太平煤矿谢家口村 庄下压煤问题，进行了薄基岩条带开采 覆岩与地表移动变形工程地质机理研究 工作。具体采用的技术路线及工作步骤 如图1-1：
工作步骤
研究区工程地质与水文地质资料分析与评价
薄基岩条带开采工程地质力学模型试验
位移观测表
图3-1 位移测点、煤柱压缩变形测点布置及工作面位置示意图
❖覆岩破坏特征观测的主要内容有：
① 对模型开采中的特殊现象进行照相、 素描、丈量等；② 对离层出现的位置、 离层裂缝的宽度等与开采推进进度之间 的关系进行测量记录；③ 对垮落高度进 行测量；④ 对离层后悬梁的跨度进行观 测。开采五个条带后覆岩与地表发育形 态的照片及素描图如下图所示。
0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
-1
图4-6 开采五个条带（a=40m，b=40m，h=8.8m）后地表沉降曲线图
0.4 0.2
0 -0.2 -0.4
图4-7 开采五个条带（a=40m，b=40m，h=8.8m）后地表水平位移曲线图
0
0
40
40
80
80
120
120
160
160
200
200
（2）由工程地质力学模型试验观测 数据，当五个条带开采结束后，地表最 大下沉值807mm，下沉系数为0.0917， 计算得最大曲率为0.28510-3/m，最大 倾斜3.876mm/m，且没有波浪出现。
（3）岩层下沉情况，由于岩体性质 和各部分受力状况的不同，条采后，上 覆岩土层的下沉往往是不十分协调的。 向采空区方向各岩层下沉值随深度的增 加而增大，向煤柱方向则下沉值逐渐减 小。
（4）从地表和上 覆岩土体的下沉曲 线 （如图3-6）来 看，尽管覆岩较薄 ，但其中赋存的风 化带岩层使得裂隙 带的发育受到制约 ，使基岩的不均匀 移动变形变得缓和 ；加之基岩上部有 较厚的松散层，这 就使地表移动变形 比较平缓。
图3-6 五个条带开采完后地表及上覆岩土体的下沉曲线示意图
（5）从模型试验分析中知，上覆岩土 体下沉曲线由波浪形转换为平缓下沉曲 线，其主要影响因素有：覆岩的赋存特 征、松散层的分布及厚度、岩（土）层 的物理力学性质等。
4、条带开采覆岩与地表移动 的数值模拟研究
❖数值模拟的结果不仅与工程地质力学 模型试验的结果互为验证，而且还利用 数值模拟的特点，可以方便地模拟多种 方案，得出了工程地质力学模型试验和 现场观测不能得到的结论；然后重点论 述了数值模拟计算模型的建立与计算结 果的分析，这也是本论文主要工作量之 一。现介绍如下：
图2-1 研究区谢家口位置及周围钻孔分布示意图
➢ 根据研究区 99-2钻孔对谢 家口村庄下煤 田揭露的地层 情况，绘制工 程地质岩组柱 状简图如图22。
图2-2 99-2钻孔工程地质岩组柱状图
➢ 谢家口村庄下压煤具有典型的薄基岩结构
，薄基岩与正常厚度基岩在结构与物理力学 性质上存在较大差异。表2-1对两者进行了对 比。可知，薄基岩的工程地质性质指标中抗 压、抗拉强度及弹性模量较正常厚度基岩的 要小得多，这就使得薄基岩条带开采时，基 岩层不能形成砌体梁一类稳定的“大结构” ，岩层内部的波浪式下沉无疑会向上部土层 延伸，岩层与煤柱的应力应变状态及煤柱的 塑性区分布情况也势必区别于正常厚度基岩 ，这些问题均需要做进一步的讨论。
图3-2 五个条带一分层开采完的照片
图3-3 五个条带两个分层开采完的照片
图3-4 第一条带开采后的素描图 图3-5 第二条带开采后的素描图
❖通过工程地质力学模型试验，揭示了 薄基岩条带综放开采时覆岩与地表移动 变形及破坏的特征和规律，得出以下几 点结论：
（1）薄基岩条件下覆岩变形及破坏情 况总结如下：① 垮落很有限，原因在于 条采中采宽相对较小，以及由于变形范 围的逐步扩展，减少了岩层弯曲的曲率 ，一旦垮落发展到某一岩层内，其所承 受的拉应力小于岩体的允许抗拉强度；
1/400 条带垮落法 采 40m 留 40m 1.5m0.22m0.52m
8.8m 自重
20 1.0
400 0o 倾向
❖模型的铺设由底板开始逐层进行，直 到地表，岩层中各结构体块均设置标点 ，各土层层间埋设标点，地表设置位移 表，均以供读数来量测变形情况。测点 布置及工作面位置示意图如图3-1。
表 2-1 薄 基 岩 与 正 常 厚 度 基 岩 的 工 程 地 质 特 性 对 比 表
工程地质类型
泥岩 粉细砂 中砂岩 粉细砂 细砂岩 煤 细砂岩
岩
岩
岩 石 质 量 指 标 (% ) 70
80
85
80
70
80
85
薄 基 岩 特
内 摩 擦 角 (° ) 凝 聚 力 (M Pa) 重 度 (KN /m3) 弹 性 模 量 (GPa)
730
690
650
610
570
530
490
450
410
性
泊松比
抗 压 强 度 (M Pa)
38 1.65 19.01 0.285 0.351 2.23
36 6.25 23.91 1.870 0.230 30.60
38 6.34 22.44 1.150 0.288 10.80
37 7.08 22.83 0.910 0.303 16.00
37.8 1.57 23.23 2.150 0.208 22.40
薄基岩条带开采覆岩与地表移动的 数值模拟研究
要解决的问题
地表移动变形的特征
覆岩破坏变形的状态
覆岩应力分布特点
岩土体内部由波浪式下沉向均 匀下沉盆地转换的条件、位置
及影响因素
条带煤柱压缩变形量与强度模拟试验 条采煤柱稳定性数值分析及评价
条带煤柱应力分布特点、 塑性区形态与分布
煤柱长期稳定性评价
条采方案对比与优化设计
❖本此建模依据兖州矿区的工程地质 及地质采矿条件，根据99-2及其周围
钻孔工程地质岩组柱状图，设计模型 的原型长600m，深200m，煤层平均埋 深188m，表土层厚154m，基岩层厚 34m，煤层厚为8.8m；具体参数如表31所示。
表 3-1 工程地质力学模型的具体参数
比例 开采方法 条带尺寸 模型尺寸 采放高度 加载条件 时间系数 容重系数 力学相似系数 煤层倾角 模拟方向
240
240
280
280
320
320
360
360
400
400
440
440
480
480
520
520
560
560
600
600
640
640
680
680
720
720
760
760
800
800
765
725
68564560555525485
445
405
365
325
285
245
205
165
125
85
45
5
770
② 离层随着采空区范围的扩大，离
2、研究区的地质条件
❖重点介绍一下谢家口村庄及村庄下煤 系及松散层的地质结构特征：
➢ 太平矿谢家口村庄下压煤面积约0.41km2， 压煤量587.33104吨，谢家口位置及周围钻 孔分布图如图2-1。在举村搬迁困难的情况下 ，按目前一般条采的采出率为50%左右，该 村庄下可采出煤炭资源293.67104吨，实现 该矿煤炭资源的可持续发展。
钻 孔 9 8 -4 为 正 常 厚 度 基 岩 ， 岩 层 平 均 厚 8 8 .7 m 。）
➢ 本部分对太平煤矿工程地质及水文地
质条件的研究是后续研究薄基岩条带开 采建立工程地质力学模型及数值模拟的 基本依据。
3、薄基岩条带开采的工程 地质力学模型试验
❖ 本部分内容为全文最主要工作量之 一，历时2个月，完成了该模型的准备 、建模、“开采”、观测及分析推断 等工作。
1、绪论
❖目前我国煤炭资源的开发使用而言，浅部 的易于开采的资源基本已开采殆尽，下一步 将向深部煤层和“三下”压煤进军。
❖由于条带开采能控制垮落带、断裂带的发 育，减少覆岩与地表沉陷，有利于保护地面 建筑物、构筑物、地形、地貌，有利于安全 生产，因而条带开采在“三下”采煤方面， 将有广泛的应用前景。
➢方 案 二 ： 变 化 采 高 ， 开 采 五 个 条 带 （ a=40m，b=40m，h=4.4m和h=6.6m）。
➢方案三：变化采宽，开采五个条带（ a=40m，b=50m，h=8.8m），然后使煤柱 宽度不变，即a=40m，使采宽具有不同的 宽度，即b从左到右的宽度分别为30、50 、60m。
❖计算模型尺寸主要依据研究区钻孔 工程地质岩组柱状图进行设计的，剖 面长800m，深度为210m，煤层平均 埋深188m，表土层厚154m，基岩厚 34m，煤层厚8.8m。计算模型网格划 分如图4-1。
图4-1 计算模型网格划分图
❖条带综放开采数值模拟方案
➢方 案 一 ： 开 采 五 个 条 带 （ a=40m ， b=40m，h=8.8m）。
39
39
35.8
32.5
37.2
36
42
厚 凝 聚 力 (M Pa)
2.57
6.32
8.20
8.90
13.5
8.15
7.76
度 重 度 (KN /m3)
26.2
26.2
25.5
26.2
26.6
14.0
25.8
基 弹 性 模 量 (G Pa) 2.24
3.23
4.94
7.08
11.9 3.310 11.2
➢针对薄基岩条件下条带开采覆岩与地表 移动变形机理及优化设计这一研究课题 ，结合山东省济宁市太平煤矿谢家口村 庄下压煤问题，进行了薄基岩条带开采 覆岩与地表移动变形工程地质机理研究 工作。具体采用的技术路线及工作步骤 如图1-1：
工作步骤
研究区工程地质与水文地质资料分析与评价
薄基岩条带开采工程地质力学模型试验
位移观测表
图3-1 位移测点、煤柱压缩变形测点布置及工作面位置示意图
❖覆岩破坏特征观测的主要内容有：
① 对模型开采中的特殊现象进行照相、 素描、丈量等；② 对离层出现的位置、 离层裂缝的宽度等与开采推进进度之间 的关系进行测量记录；③ 对垮落高度进 行测量；④ 对离层后悬梁的跨度进行观 测。开采五个条带后覆岩与地表发育形 态的照片及素描图如下图所示。
0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
-1
图4-6 开采五个条带（a=40m，b=40m，h=8.8m）后地表沉降曲线图
0.4 0.2
0 -0.2 -0.4
图4-7 开采五个条带（a=40m，b=40m，h=8.8m）后地表水平位移曲线图
0
0
40
40
80
80
120
120
160
160
200
200
（2）由工程地质力学模型试验观测 数据，当五个条带开采结束后，地表最 大下沉值807mm，下沉系数为0.0917， 计算得最大曲率为0.28510-3/m，最大 倾斜3.876mm/m，且没有波浪出现。
（3）岩层下沉情况，由于岩体性质 和各部分受力状况的不同，条采后，上 覆岩土层的下沉往往是不十分协调的。 向采空区方向各岩层下沉值随深度的增 加而增大，向煤柱方向则下沉值逐渐减 小。
（4）从地表和上 覆岩土体的下沉曲 线 （如图3-6）来 看，尽管覆岩较薄 ，但其中赋存的风 化带岩层使得裂隙 带的发育受到制约 ，使基岩的不均匀 移动变形变得缓和 ；加之基岩上部有 较厚的松散层，这 就使地表移动变形 比较平缓。
图3-6 五个条带开采完后地表及上覆岩土体的下沉曲线示意图
（5）从模型试验分析中知，上覆岩土 体下沉曲线由波浪形转换为平缓下沉曲 线，其主要影响因素有：覆岩的赋存特 征、松散层的分布及厚度、岩（土）层 的物理力学性质等。
4、条带开采覆岩与地表移动 的数值模拟研究
❖数值模拟的结果不仅与工程地质力学 模型试验的结果互为验证，而且还利用 数值模拟的特点，可以方便地模拟多种 方案，得出了工程地质力学模型试验和 现场观测不能得到的结论；然后重点论 述了数值模拟计算模型的建立与计算结 果的分析，这也是本论文主要工作量之 一。现介绍如下：
图2-1 研究区谢家口位置及周围钻孔分布示意图
➢ 根据研究区 99-2钻孔对谢 家口村庄下煤 田揭露的地层 情况，绘制工 程地质岩组柱 状简图如图22。
图2-2 99-2钻孔工程地质岩组柱状图
➢ 谢家口村庄下压煤具有典型的薄基岩结构
，薄基岩与正常厚度基岩在结构与物理力学 性质上存在较大差异。表2-1对两者进行了对 比。可知，薄基岩的工程地质性质指标中抗 压、抗拉强度及弹性模量较正常厚度基岩的 要小得多，这就使得薄基岩条带开采时，基 岩层不能形成砌体梁一类稳定的“大结构” ，岩层内部的波浪式下沉无疑会向上部土层 延伸，岩层与煤柱的应力应变状态及煤柱的 塑性区分布情况也势必区别于正常厚度基岩 ，这些问题均需要做进一步的讨论。
图3-2 五个条带一分层开采完的照片
图3-3 五个条带两个分层开采完的照片
图3-4 第一条带开采后的素描图 图3-5 第二条带开采后的素描图
❖通过工程地质力学模型试验，揭示了 薄基岩条带综放开采时覆岩与地表移动 变形及破坏的特征和规律，得出以下几 点结论：
（1）薄基岩条件下覆岩变形及破坏情 况总结如下：① 垮落很有限，原因在于 条采中采宽相对较小，以及由于变形范 围的逐步扩展，减少了岩层弯曲的曲率 ，一旦垮落发展到某一岩层内，其所承 受的拉应力小于岩体的允许抗拉强度；
1/400 条带垮落法 采 40m 留 40m 1.5m0.22m0.52m
8.8m 自重
20 1.0
400 0o 倾向
❖模型的铺设由底板开始逐层进行，直 到地表，岩层中各结构体块均设置标点 ，各土层层间埋设标点，地表设置位移 表，均以供读数来量测变形情况。测点 布置及工作面位置示意图如图3-1。
表 2-1 薄 基 岩 与 正 常 厚 度 基 岩 的 工 程 地 质 特 性 对 比 表
工程地质类型
泥岩 粉细砂 中砂岩 粉细砂 细砂岩 煤 细砂岩
岩
岩
岩 石 质 量 指 标 (% ) 70
80
85
80
70
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85
薄 基 岩 特
内 摩 擦 角 (° ) 凝 聚 力 (M Pa) 重 度 (KN /m3) 弹 性 模 量 (GPa)
730
690
650
610
570
530
490
450
410
性
泊松比
抗 压 强 度 (M Pa)
38 1.65 19.01 0.285 0.351 2.23
36 6.25 23.91 1.870 0.230 30.60
38 6.34 22.44 1.150 0.288 10.80
37 7.08 22.83 0.910 0.303 16.00
37.8 1.57 23.23 2.150 0.208 22.40
薄基岩条带开采覆岩与地表移动的 数值模拟研究
要解决的问题
地表移动变形的特征
覆岩破坏变形的状态
覆岩应力分布特点
岩土体内部由波浪式下沉向均 匀下沉盆地转换的条件、位置
及影响因素
条带煤柱压缩变形量与强度模拟试验 条采煤柱稳定性数值分析及评价
条带煤柱应力分布特点、 塑性区形态与分布
煤柱长期稳定性评价
条采方案对比与优化设计
❖本此建模依据兖州矿区的工程地质 及地质采矿条件，根据99-2及其周围
钻孔工程地质岩组柱状图，设计模型 的原型长600m，深200m，煤层平均埋 深188m，表土层厚154m，基岩层厚 34m，煤层厚为8.8m；具体参数如表31所示。
表 3-1 工程地质力学模型的具体参数
比例 开采方法 条带尺寸 模型尺寸 采放高度 加载条件 时间系数 容重系数 力学相似系数 煤层倾角 模拟方向
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640
640
680
680
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68564560555525485
445
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285
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② 离层随着采空区范围的扩大，离