特殊开采理论与技术-专题
第1章 特殊矿产资源开采与技术(绪论)
中国粗钢产量与世界钢012年能源消费总量36.2亿吨标准煤，同比增长3.9%,能源自给率 91.7%。其中，消费煤炭35.15亿吨，同比增长2.5%；原油4.66亿吨，增 长6.0%；天然气1438.44亿立方米，增长10.2%。 能源消费结构为：煤炭占66.6%,石油占18.8%，天然气占5.2%，水 电、核电、风电等占9.4%,中国能源资源消费稳步增长。 中国能源消费以煤炭为主，占总消费量的七成左右，石油约占两成 ，近年来皆呈缓慢下降态势。天然气和非化石能源消费比重逐年上升（ 下页图）。
能源消费结构变化
据统计，2012年中国精炼铜、精炼铝、精炼铅、精炼锌、精炼镍和 精炼锡的消费量均居世界第一。 有色金属 精炼铜 精炼铝 消费量（万吨） 884.0 2027.5 同比增长 12.2% 14.5% 占世界比例 43.3% 45.0%
我国累计发现矿床种类171种，其中探明一定储量的158种，发现矿 床和矿化点20多万处，探明储量的矿区1.4万多处。
截至1989年底，我国的钨、锑、钒、钛、锌、锂、锡、硫铁矿、稀 土、菱美矿、萤石、重晶石、石墨、石膏等矿产的探明储量均居世界首 位，铜、钽、铌、汞、煤、石棉、滑石等矿产的探明储量居世界第二、 第三位，铁、镍、铝、锰等矿产的探明储量居世界第四、第五位。
（6）海洋资源 中国海域辽阔，总计300万km2；海岸线长，总计32 647 km；岛屿 众多，达6536个；大陆架宽广，黄海、渤海全部位于大陆架上，东海大 陆架宽200—600 km，南海大陆架宽180—250 km；深海资源丰富，现有 深海面积计14.07万km2；鱼类繁多，经济鱼类捕捞量400万—470万 t； 海底石油可观，总面积100多万 km2；石油地质储量100亿t；海滨砂矿 床多，达124个，探明储量4.36亿t，可以说各种海洋资源的绝对数量都 不少，但与上述情况一样，若按13亿多中国人口的人均计算，上述各项 指标在世界上所处的位置仍然是很低的。
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。
金川特大型复杂难采矿体开采支撑理论与关键技术
μm
2014年第五届中国矿业科技大会
三、金川资源开发中的技术难题与成功经验
2、金川镍矿大面积连续开采的成功经验 针对金川Ⅱ矿区1#矿体所特有的深、大、碎等不利的开采技术 条件，金川矿山与国内外高等院校和科研院所长期开展广泛而深入 的研究工作。 （1）从矿区工程地质特征和矿岩力学特性入手，进行开采方案 的优化设计； （2）以采场地压显现规律为理论依据，开展了矿区地压控制技 术研究，提出了金川岩体的岩组划分以及稳定性评价方法。 （3） 重在工程实践，并以理论指导实践，以实践检验理论；
2014年第五届中国矿业科技大会
四、金川镍矿深井开采亟待开展的重大攻关课题
¾ 深部矿岩体力学特性与参数评价技术 采场地压控制、采矿工艺优化以及灾变预测与防治依赖于深部 采场的采矿技术条件。因此，对深部矿岩体力学性质以及采场应力 环境进行客观评价和准确预测，是进行深部采矿优化设计与地压控 制的基础。只有合理预测深部采场矿岩体力学变形参数和采场地应 力与地下水条件，才可能实现对深部采矿工艺、回采顺序以及支护 类型和参数的定量分析和优化决策。所以，通过已经完成的矿岩力 学试验、现场测试数据以及采矿工程实践，对深部采场地应力环境、 矿岩力学与变形参数进行分析和研究，建立深部高应力环境下围岩 本构模型和特征参数，提出深部地应力参数和地下水条件，为深部 大面积连续开采的定量分析和参数优化奠定基础。
2014年第五届中国矿业科技大会
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三、金川资源开发中的技术难题与成功经验
（2）1150m中段水平矿柱消失的采场地压显现规律与控制 对采场起到支撑作用，抵抗矿区水平构造应力的1150m水平矿 柱，不仅对采场的整体稳定性起到至关重要的作用，而且还有效地 抑制采场地压。一旦水平矿柱回采结束转入850m中段开采，势必对 1000m和850m中段的采场地压显现规律产生根本性影响，并随着采 深增加，影响程度加大，影响范围扩大。因此，1150m中段水平矿 柱回采结束后，深部采场地压显现规律以及地压控制也是人们密切 关注的问题。
《煤矿特殊开采方法》PPT课件
主要参考书
• 国家煤炭工业局制定．建筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规 程．北京：煤炭工业出版社， 2000．6
• 朱银昌．陈庆禄．张铁岗．难采复杂煤 层的开采．北京等：世界图书出版社， 1998．１
• 何国清．杨伦．凌娣等．矿山开采沉陷 学．徐州：中国矿业大学出版社， 1991．4
垮落带 上部岩块下滑或滚动
上部继续离层、断裂、 破碎和垮落， 下部垮落带高度较小。
(b)
断裂带
上大下小，上部的轮廓大致呈抛物线，与采空 区边界齐或略偏外。
m li
H H
（3）=5590
岩块滚动下滑，迅速充填 下部，
上部，边界煤柱片帮、碎 裂、抽冒，
垮落带和断裂带上边缘急 剧向上发展，大大超出 上边界
Hd
10M 0 h7.3 7.5h293
注： h—区段或分段垂高，m；M—煤层法线厚度，m。
近距离煤层垮落带和断裂带高度
h H 2k
Hd
层间距大于下煤层
开采形成的垮落带
高度
M1
上下煤层的垮落带
M2
高度不重合，而断
裂带高度可能重合
上下煤层的断裂带最大高度可按近距离上下煤层的厚度 分别计算，取其中标高值大者作为两层煤的断裂带高度；
煤层倾角对两带的影响
倾角小于35时，岩块就地堆积。垮落带和 断裂带上边界离煤层的高度基本上是相 等
倾角35 54时，垮落岩块下滑。 倾角大于54时，岩块下滚，下部垮落的发
展很小，上部发展很高
采高及厚煤层分层次数对两带的影响
一次采全高或分层初次开采时，两带高度 与采高呈近似直线关系
分层或近距离煤层群重复开采，两带高度 随分层次数增加而递减
浅析特殊矿产资源采矿方法及技术
浅析特殊矿产资源采矿方法及技术特殊矿产资源是指那些不属于金属矿、非金属矿和能源矿类别的矿产资源，具有特殊的经济和技术价值。
该类矿产资源的开采主要包括以下方法和技术：1. 碳酸锂固体矿物的采矿方法：碳酸锂矿大多存在于盐湖中，基于盐湖提锂的方法可以将碳酸锂从盐湖中提取。
采矿的主要方法是将盐湖水池的水引入带有离子交换树脂的装置中，将锂离子从水中吸附到树脂上，随后进行再生。
这种方法的优点在于采集到的水池水仅需简单的处理即可回收，而且它避免了传统开采碳酸锂矿时可能造成的环境破坏和开采成本的问题。
2. 稀土元素采矿方法：稀土元素有时会分散于多种矿物中，因此稀土元素的开采方法需要考虑选择出可能含有它们的矿物，然后进行富集和提纯。
富集的方法包括萃取法、离子交换法或溶出法。
提纯的过程发生在较后的矿物处理中，它使用化学或物理手段，在稀土元素间进行分离，获得单独的元素。
3. 钙钛矿采矿方法：钙钛矿是一种重要的钛矿石，它存在于沉积岩、火成地层中。
采矿方法主要有以下几种：（1）沙漠沉积物表面采矿：通过地形图和卫星图像确定钛矿区域，然后进行开采和矿物分离。
（2）分层开采法：这种方法可以追踪钛矿石分布层次，在开采的时候避免浪费。
（3）细粒度分离法：由于钛矿石存在于细粒度矿物中，因此需要使用新的分离技术以提高采矿效率。
4. 石墨采矿方法：石墨通常通过开采矿物本体、治理有机物来采集。
有机物处理需要使用化学物质将其分离出来，而石墨本体则可以用地面挖掘技术开采。
开采矿物本体需要使用公路或轨道交通运输模拟货物运输。
特殊矿产资源的采矿方法需要具备专门的技术和设备，例如化学分离法、物理分离法或吸附技术等。
对于采集过程中可能对环境造成的影响，需要在采集位置采取防止环境损伤的措施。
煤矿特殊开采方法复习题库(含答案)
特殊开采方法习题及答案单选题1.引起矿区内地表移动与变形，并导致地面建筑物破坏的主要原因是（C）。
A.掘进作业B.地震C.地下开采D.地下水位下降2.积聚在江、海、河、湖、水库、沼泽、水渠、坑、塘和塌陷区中的水统称为（B）。
A.地下水B.地表水C.矿井水D.大气降水3.按照水体的类型、流态、规模、赋存条件以及水体的允许采动程度，将地下开采影响水体的采动等级分为（C）。
A .一个B.二个C.三个D.四个4.当底板含水层上部存在承压水导升带，则底板安全煤岩柱高度应大于或等于阻水带厚度、承压水导升带高度和（D）。
A.隔水带深度之和B.原岩带厚度之和C.裂隙带厚度之和D.导水破坏带深度之和5.为防止底板承压水沿断层面进入煤层，断层两侧需留设（D）。
A.区段煤柱B.阶段煤柱C.境界煤柱D.防水煤柱6.跨落上行顺序开采时，在层间距较近的条件下，下煤层中开采技术应采用（D）。
A.长壁开采B.短壁开采C.留煤柱开采D.无煤柱开采7.当强制放顶工作在工作面上、下端头及中部位置，并与采煤工作同步进行时，称为（B）。
A.预先爆破强制放顶法B.同步爆破强制放顶法C.一字形强制放顶法D.台阶式强制放顶法8.通过钻孔向顶板注压力水，一方面起软化作用，另一方面对顶板有（B）。
A.加固作用B.压裂作用C.卸压作用D.离层作用9.反映地表移动和变形程度的一项重要参数是（C）。
A.主要影响半径B.主要影响角C.最大下沉值D.移动速度10.开采影响可能会波及到地表，引起地表下沉，一般情况下，当采煤工作面距开切眼的距离达到平均采深的（B）。
A.1/8~1/4B. 1/4~1/2C.1/2~2/3D. 2/3~111.我国水力充填的大部分是利用水的自然压头，一般充填倍线控制在（C）。
A .2以下B 4.以下C. 6以下D. 8以下12.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程将煤层之下的承压水采动等级划分为（A）。
A.二种B.三种C.四种D.五种13.一般认为，极薄煤层厚度小于（C）。
第六讲-特殊采矿法
特殊采矿方法的基本技术特征是： 特殊采矿方法的基本技术特征是： ① 可用钻孔开拓矿床，人员无需进入地下作业； 可用钻孔开拓矿床，人员无需进入地下作业； ② 应用化工技术采矿，对矿床进行原地加工，只提取 应用化工技术采矿，对矿床进行原地加工， 矿石中的有用成分，而将其余成分留在原地； 矿石中的有用成分，而将其余成分留在原地； ③ 采出的矿产品不是矿石，而是含有有用成分的溶液 采出的矿产品不是矿石， 或熔融体。 或熔融体。
（一）露天开采
盐湖固体矿床通过疏干开采，常用挖掘机，前端 式装载机，拖拉铲运机，连续作业式铲装机等采掘 设备，其开采工艺与工作组织与一般露天矿大体相 同。
（二）轨道式联合采盐机开采
开采工艺流程包括铺移轨道、剥离盐盖、盐层采 掘，矿石装运等程序。 轨道式联合采盐机是针对矿床充水特点，以用水 为主实现连续采掘的一种设备。它往返行驶在平பைடு நூலகம் 于台阶坡面铺设的轨道上。能顺利完成盐盖剥离， 盐层松碎，盐卤混合，吸取和固液分离，固盐洗涤 和装车等一套完整的采装工序。
第二十九章 法
特殊采矿方
概述
特殊采矿法：利用某些矿物特殊的物理化学性质， 特殊采矿法：利用某些矿物特殊的物理化学性质， 通过钻孔将水或其他溶剂注入矿层， 通过钻孔将水或其他溶剂注入矿层，将矿层中的 固态矿物转化为液态， 固态矿物转化为液态，并通过钻孔或地下坑道将 其提出地面， 其提出地面，而将矿石中的其余成分留在原地的 一类采矿方法。 一类采矿方法。 如：岩盐的地下水溶、自然硫的地下热熔和铜等 岩盐的地下水溶、 金属矿物的地下溶浸等。 金属矿物的地下溶浸等。 一般适用：开采岩盐（NaCl）、天然碱、自然硫、 ）、天然碱 一般适用：开采岩盐（NaCl）、天然碱、自然硫、 钾盐、芒硝、 银等矿产。 钾盐、芒硝、铜、铀、金、银等矿产。
特殊条件下煤层上行开采技术的研究与应用
现
代
矿
业
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ． ２ ０１ ４
Ｍ０Ｄ ＥＲＮ ＭＩ Ｎ Ｉ ＮＧ
总 第５ ３ ７期 ２ ０ １ ４ 年 １月 第 １ 期
特殊条件 下煤层 上行开 采技术 的研究 与应用
杨 明明
（ 大同煤炭 职 业技 术 学院）
摘
要
针对 某矿 由于地质条件的复杂性和历史的原 因， 造成 了采空区上方遗留了具有开采
价值的煤层 ， 研 究了该特殊条件下上行开采技术的可行性 ， 并采取措施加 以应用， 取得 了良好的经 济 效益 ， 为今后 煤 矿 的整合 开采提 供 了可借鉴 的 经验 。 关键词 上行 开采 特殊条件 高档普采 由于周边小煤窑的乱采滥挖 、 超层越界 ， 破坏了 某矿井田。１ １ 煤层位于 ７ 煤层下部 ， 由于 １ ｌ 煤层 依据这个理论 ， 利用 比值判断法可算 出上下煤层间 距与下煤层厚度的比值 ：
万 ｔ 。
式中， Ｈ为上 下 煤 层层 间 距 ， ７ ８ ． ９ ５ ｍ； Ｍｚ为下 位 煤 计算 得 Ｋ＝３ ９ ． ４ ７ ． 上行 开采 的生产 实践 和研 究 证 明 ， 当 比值 Ｋ＞
依据雁 １ ４ ５ 钻孔分析 ， ７ 层顶板岩性从下 向上 ： 直接顶 ３ ． １ ９ Ｉ ｎ 、 细沙岩 ０ ． １ ｍ、 煤线 、 ２ ０ ． ４ ｍ中细沙 岩互 层 ， 底板岩性 ０ ． ４ ３ ｍ粉砂 岩、 ６ ． ９ ３ ｍ 细 粒 砂 岩、 ４ ． ９ ３ ｍ粉 砂岩 、 ４ ． １ ５ ｍ 中粒 砂 岩 、 １ ３ ． １ ９ ｉ ｎ含 砾 粗砂 岩 。１ １ 层与 ７ 层 间距平 均 ７ ８ ． ９ ５ ｍ， １ １ 层煤 厚
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《特殊开采理论与技术》课程专题
专题一：开采沉陷预计理论与技术
1.剖面函数法
2.影响函数法
3.概率积分
4.预测软件、模型
专题二：建（构）筑物下采煤理论与技术
1.线性建（构）筑物-铁路、公路等采煤理论与技术
2.方形建（构）筑物-村庄、工业广场等采煤理论与技术
3.井筒煤柱留设与保护采煤理论与技术
4.充填采矿方法与工艺
5.注浆减沉方法与工艺
6.条带开采方法与工艺
专题三：水体下和水体上采煤理论与技术
1. 海、湖、河、顶板水等水体下采煤理论与技术
2. 承压水上采煤理论与技术
3. 水害及防治对策
专题四：其它特殊开采理论与技术
1. 煤与瓦斯共采理论与技术（无煤柱卸压开采理论、卸压瓦斯抽采方法）
2. 地下气化理论与技术
3. 地下液化理论与技术
专题五：复杂条件煤炭资源开采理论与技术
1. 深部开采高地温控制理论与技术
2. 煤层复采技术
3. 分岔合并煤层或近距离煤层群开采理论与技术
附：课程考核总体要求
1. 每个人根据拟定的专题按照学术论文要求写不少于5000字的综述报告，需要翻译题目和摘要，参考文献中至少有5篇英文文献。
2. 每个人编制一个5分钟的PPT，集中讨论学习。