煤礦生產(chǎn)技術(shù)系列講座
煤礦生產(chǎn)技術(shù)系列講座
鄭州經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院
礦長安全資格證書培訓(xùn)班
主講：王國際
煤礦生產(chǎn)技術(shù)系列講座
第一講 礦井建設(shè)的基本程序
一、煤田地質(zhì)勘探
(一)煤田普查
1、普查找煤，圈定含煤地層的分布范圍。
2、普查勘探，確定有工業(yè)價(jià)值的含煤地段。
煤田普查是發(fā)現(xiàn)和初步評(píng)價(jià)煤炭資源階段，該階段工作結(jié)束后提交《煤田普查報(bào)告》，報(bào)告中要對(duì)煤礦建設(shè)和礦區(qū)劃分提供必要的資料，為進(jìn)一步勘探工作提出工作方向。
(二)礦區(qū)詳查
在煤田普查工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行。普查工作結(jié)束后，國家規(guī)劃及設(shè)計(jì)部門將煤田劃分為幾個(gè)礦區(qū)，詳查工作就是選擇資源條件好、開發(fā)有利的礦區(qū)，進(jìn)行進(jìn)一步的地質(zhì)勘探工作，查明礦區(qū)內(nèi)的資源分布情況。
詳查工作的成果：提交《詳查地質(zhì)報(bào)告》，為礦區(qū)總體設(shè)計(jì)提供基本的地質(zhì)資料。
(三)井田精查
設(shè)計(jì)部門根據(jù)《詳查地質(zhì)報(bào)告》劃分井田，井田精查就是在一個(gè)井田的范圍內(nèi)進(jìn)行的地質(zhì)勘探工作。該階段對(duì)井田內(nèi)的影響煤層開采的各種地質(zhì)因素進(jìn)行更加深入詳細(xì)的了解。該工作結(jié)束后，提交《井田精查報(bào)告》，為礦井的設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。
(四)地質(zhì)勘探各階段的任務(wù)
1、查明煤的儲(chǔ)量，礦井設(shè)計(jì)最基本的依據(jù)。
2、查明煤的質(zhì)量，確定煤的用途。
3、查明煤層賦存條件及開采技術(shù)條件，這是井田內(nèi)影響開拓開采條件的總和。包括煤層厚度、結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性，地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層頂?shù)装鍘r性、瓦斯、煤塵、自燃等情況。
(五)精查地質(zhì)報(bào)告
1、文字報(bào)告
(1)概況
勘探工作的目的和任務(wù)
勘探區(qū)的位置及交通概況
勘探區(qū)的自然地理：地貌、水文、氣象、地震資料等
勘探區(qū)附近生產(chǎn)礦井情況及老窖、老空分布
本區(qū)過去已進(jìn)行的地質(zhì)工作及評(píng)價(jià)
(2)勘探區(qū)地質(zhì)
描述區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造、巖漿巖分布及特點(diǎn)
詳細(xì)描述區(qū)域內(nèi)含煤地層時(shí)代、層厚和化石，描述煤厚、巖性、巖相、標(biāo)志層特征及其沿走向和傾向的變化情況
說明區(qū)內(nèi)重要的褶曲及斷層的分布情況和控制程度
敘述巖漿巖的分布、名稱、產(chǎn)狀、侵入時(shí)代及對(duì)煤層、煤質(zhì)的影響
(3)煤及其它有益的礦產(chǎn)
描述煤層總厚度、總層數(shù)及可采層數(shù)與總厚度
各煤層的物理特征、煤質(zhì)特征、煤巖特征、煤的工業(yè)牌號(hào)及分布規(guī)律
煤的有害成分，如灰分、硫、磷含量及其變化規(guī)律
煤的風(fēng)化帶及氧化帶的確定方法和依據(jù)
礦區(qū)內(nèi)的其他有益礦產(chǎn)，如鐵礦、油頁巖、鋁土礦、粘土礦等情況
(4)水文地質(zhì)
區(qū)域水文地質(zhì)特征
勘探區(qū)水文地質(zhì)條件：含水層和隔水層的巖性、厚度、深度、分布范圍及變化，裂隙與溶洞的發(fā)育情況與分布規(guī)律、地下水類型及性質(zhì)、含水層的富水性、水位標(biāo)高、水質(zhì)、水溫及地下動(dòng)態(tài)、含水層與地表水之間的水力聯(lián)系等
與鄰近生產(chǎn)礦井水文地質(zhì)條件的對(duì)比情況
初采區(qū)及第一水平礦井涌水量預(yù)測
供水水源
(5)開采技術(shù)條件
勘探區(qū)內(nèi)及鄰近礦井的生產(chǎn)技術(shù)條件描述，老窖老空情況
覆蓋層及可采煤層頂?shù)装鍘r性及其變化規(guī)律
瓦斯、煤塵、自燃情況
(6)地質(zhì)勘探工作
測量工作方法及評(píng)價(jià)
測量工作量及工作成果質(zhì)量描述
地表工程工程量及其描述
物探方法及其成果描述、質(zhì)量描述
鉆探工作量及工作質(zhì)量描述
水文地質(zhì)工作及其質(zhì)量描述
各種樣品的采樣方法、采取地點(diǎn)、數(shù)量及確定依據(jù)
勘探方法、勘探程度及勘探工作的經(jīng)濟(jì)效果
(7)儲(chǔ)量計(jì)算
儲(chǔ)量計(jì)算邊界及工業(yè)指標(biāo)的確定依據(jù)
儲(chǔ)量計(jì)算方法和計(jì)算參數(shù)的確定依據(jù)
劃分各級(jí)儲(chǔ)量的條件，特殊塊段的處理方法
區(qū)內(nèi)各級(jí)儲(chǔ)量及總儲(chǔ)量的計(jì)算結(jié)果
有關(guān)儲(chǔ)量計(jì)算方法的其他說明
(8)結(jié)論
對(duì)勘探成果的總評(píng)價(jià)
提出建井需要注意的問題
總結(jié)勘探工作的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
勘探區(qū)遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)及對(duì)今后工作的意見
2、圖紙
交通位置圖
區(qū)域地形地質(zhì)圖(附綜合地質(zhì)柱狀及地質(zhì)剖面圖)
井田地形地質(zhì)圖(附井田綜合柱狀圖)
鉆孔柱狀圖
煤層對(duì)比圖
勘探線地質(zhì)剖面圖
水平切面圖
煤層底板等高線及儲(chǔ)量計(jì)算圖
井田水文地質(zhì)圖及水文地質(zhì)剖面圖
其他圖件
3、表格、附資料
包括：測量成果表、煤層綜合成果表、煤質(zhì)分析成果表、儲(chǔ)量計(jì)算表、地表水與地下水的水質(zhì)分析報(bào)告，各含水層的抽水實(shí)驗(yàn)綜合表，土、巖、煤物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、老窖老空及生產(chǎn)礦井的調(diào)查材料等。
二、編制可行性研究報(bào)告
1、闡述礦井建設(shè)的外部條件和資源條件
2、初步確定井田開拓方式和采煤方法
3、初選礦井主要技術(shù)裝備
4、對(duì)地面設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃
5、制定環(huán)境保護(hù)措施
6、編制建井工期計(jì)劃
7、初步擬定礦井主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
三、安全預(yù)評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)目的主要是貫徹礦井建設(shè)“三同時(shí)”基本要求，即：礦井安全設(shè)施必須與礦井基本建設(shè)工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入運(yùn)行。
1、對(duì)礦井主要危險(xiǎn)有害因素和危害程度以及對(duì)公共安全影響進(jìn)行定性、定量評(píng)價(jià)
2、對(duì)各種主要危險(xiǎn)源的預(yù)防和控制的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià)
3、對(duì)礦井基本建設(shè)項(xiàng)目可能造成的職業(yè)危害進(jìn)行評(píng)價(jià)
4、對(duì)在礦井基本建設(shè)期間所采取的安全對(duì)策、安全技術(shù)措施、安全設(shè)施設(shè)計(jì)原則做出具體要求
5、客觀實(shí)際地提出預(yù)評(píng)價(jià)結(jié)論
6、其他需要說明的有關(guān)事項(xiàng)
四、礦井初步設(shè)計(jì)
說明礦井的位置、交通、地形地勢、氣象、水文、工農(nóng)業(yè)概況;說明礦井地層、主要地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存情況、煤層及圍巖特征、煤質(zhì)及用途、瓦斯、煤塵、自燃、水文地質(zhì)情況;說明地質(zhì)資料勘探程度、存在問題及補(bǔ)充勘探要求。
井田境界、儲(chǔ)量及礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限。
提出主要幾個(gè)開拓方案，進(jìn)行各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，詳細(xì)說明采用方案及采用理由。選擇采煤方法，確定采區(qū)巷道布置、生產(chǎn)礦井、投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)的采區(qū)布置、采掘機(jī)械裝備等;確定井筒斷面布置、井底車場形式和通過能力;確定通風(fēng)方式和通風(fēng)方法、通風(fēng)系統(tǒng)等。
確定礦井提升及大巷運(yùn)輸方式，選擇礦井通風(fēng)、運(yùn)輸、提升、排水、壓氣設(shè)備。
說明地面運(yùn)輸方式、設(shè)計(jì)線路、車站等。
確定煤的工藝流程和地面生產(chǎn)系統(tǒng)及其各環(huán)節(jié)的設(shè)備和能力，排矸系統(tǒng)、設(shè)備、機(jī)械廠、坑木場面積和設(shè)施。
確定工業(yè)廣場總體布置。
井上下配電設(shè)計(jì)。
地面建筑設(shè)計(jì)、生活區(qū)設(shè)計(jì)。
全礦供水、供電、供熱、井下消防和防塵設(shè)計(jì)。
計(jì)算礦井建設(shè)工程量、建設(shè)程度、工期、編制勞動(dòng)定員及總概算、編制礦井主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
五、礦井基本建設(shè)施工(僅介紹幾種立井開鑿方法)
普通鑿井法：以鑿巖、爆破為主的施工方法。
板樁法：主要用于表土施工。開挖前先用板樁沿井筒周邊外緣密集地打入土中，然后在板樁的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。
沉井法：主要用于表土施工。在土層開挖前，把預(yù)制好的永久井壁，按井筒位置沉入土中，然后在它的保護(hù)之下進(jìn)行掘進(jìn)。
注漿法：將膠結(jié)材料配制成漿液，通過注漿系統(tǒng)注入地層的裂隙和空洞中，漿液凝結(jié)硬化，堵塞空隙和空洞，封閉水源，加固地層，然后再用普通鑿井法施工井筒。
混凝土帷幕鑿井法：在井筒位置周圍用機(jī)械分段鉆成孔槽，并鉆入基巖一定深度(3~5米)，每鉆出一孔用混凝土灌注封孔，最后使各孔槽混凝土連接起來，形成一個(gè)圓筒狀的混凝土帷幕，把周邊水和流沙隔開，然后開挖井筒。
鉆井法：利用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，將井筒全段面一次鉆成，依靠井內(nèi)充滿的泥漿護(hù)壁，利用泥漿循環(huán)沖洗工作面和提升巖屑，井筒鉆成后在泥漿中懸浮下沉井壁，并進(jìn)行永久性支護(hù)。
盾構(gòu)法：一整套掘進(jìn)和支護(hù)裝置，從鉆進(jìn)到永久性支護(hù)一次性完成，整個(gè)過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。既適合于軟土、含水層施工，也可用于硬巖施工，是目前最先進(jìn)的施工方法，廣泛應(yīng)用于立井、平硐、隧道、地鐵施工中。
六、礦井安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)
安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)是在建設(shè)項(xiàng)目竣工試生產(chǎn)運(yùn)行正常后，通過對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)施、設(shè)備、裝置，實(shí)際運(yùn)行狀部的檢測，考察，查找該建設(shè)項(xiàng)目投產(chǎn)后存在的危險(xiǎn)有害因素，提出合理可行的安全技術(shù)調(diào)查方案和安全管理對(duì)策的一種安全評(píng)價(jià)。
安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)是運(yùn)行系統(tǒng)安全工程原理和方法，在建設(shè)項(xiàng)目試生產(chǎn)運(yùn)行正常后，在正式投產(chǎn)前進(jìn)行的一種檢查性安全評(píng)價(jià)。對(duì)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行定性和定量檢查，判斷系統(tǒng)在安全上的符合性和配套安全設(shè)施的有效性，從而做出評(píng)價(jià)結(jié)論，并提出補(bǔ)救和補(bǔ)償措施，以促進(jìn)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。
第二講 井田開拓
一、井田開拓的基本問題
井田開拓要解決的基本問題是確定合理的井田境界，確定礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限，對(duì)井田進(jìn)行合理的再劃分，確定最優(yōu)的井田開拓方式，確定合理的開采順序和生產(chǎn)系統(tǒng)。在解決這些問題時(shí)，必須遵循“安全可靠，經(jīng)濟(jì)效益好，煤炭回采率高”的基本原則。
二、煤田的劃分
煤田：在一定地質(zhì)年代生成的大面積含煤地帶。
煤田的特征
薄煤層：從最小可采厚度~1.3m
1、可采煤層厚度： 中厚煤層：1.3~3.5m
厚煤層：>3.5m
緩傾斜：0°~25°
2、煤層傾角： 傾斜：25°~45°
急傾斜：45°以上
3、埋藏深度：對(duì)礦井開采條件影響很大。
4、圍巖性質(zhì)：指煤層頂?shù)装宓膰鷰r性質(zhì)。
5、地質(zhì)變動(dòng)：由于煤層成因及地質(zhì)構(gòu)造的變化，發(fā)生煤層厚度變化，斷裂、變薄、尖滅、圍巖破壞、傾角變化等。
6、其他特征：水文、自燃、瓦斯、煤塵、層間距、表土層厚度等。這些特征將影響井田開拓、采區(qū)劃分、生產(chǎn)安全等等。
煤田劃分為井田
1、煤田、礦區(qū)、井田
(1)煤田：
?、俑涣棵禾铮喝绱笸禾?，走向150km;渭水煤田，1980km2。
?、谙蘖棵禾铮喝缬莱敲禾铮挥?~6個(gè)井田，儲(chǔ)量有限。
(2)礦區(qū)：將鄰近的幾個(gè)礦井劃歸一個(gè)行政區(qū)管理，稱為礦區(qū)。
(3)井田：劃分為一個(gè)礦井開采的部分煤田叫井田。
2、煤田劃分為井田的原則和方法
(1)井田邊界要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)
(2)一般要依據(jù)自然條件劃分井田邊界：斷層、江、湖、河等
(3)要注意處理礦井本身的發(fā)展及其與相鄰礦井的關(guān)系
(4)人為劃分井田：垂直劃分、水平劃分、按煤組劃分
三、礦區(qū)的開發(fā)順序
1、一個(gè)礦區(qū)同時(shí)期的基建礦井?dāng)?shù)目2~3個(gè)。
2、礦區(qū)開發(fā)：先淺后深、先近后遠(yuǎn)、先易后難
3、大型礦井：一次設(shè)計(jì)、分期建設(shè)、分區(qū)域開拓、連續(xù)施工
近些年來，由于礦井裝備、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)裝備有了快速發(fā)展，礦井建設(shè)周期大大縮短，工作面年產(chǎn)量大大提高，同一個(gè)礦井同時(shí)生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)越來越少，礦井服務(wù)年限也有縮短的趨勢。有些問題值得進(jìn)一步探討，礦區(qū)開發(fā)要和生產(chǎn)技術(shù)裝備相適應(yīng)。
四、礦井儲(chǔ)量、生產(chǎn)能力與服務(wù)年限
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能利用儲(chǔ)量← (表內(nèi)儲(chǔ)量)
暫不能利用儲(chǔ)量 (表外儲(chǔ)量) |
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工業(yè)儲(chǔ)量 (A+B+C)
遠(yuǎn)景儲(chǔ)量(C) |
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可采儲(chǔ)量ZK 開采損失P |
(一)礦井儲(chǔ)量
地質(zhì)儲(chǔ)量
1、地質(zhì)儲(chǔ)量：井田內(nèi)通過地質(zhì)手段查明，符合儲(chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)要求的儲(chǔ)量。
2、能利用儲(chǔ)量：平衡表內(nèi)儲(chǔ)量(厚度、質(zhì)量符合開采條件)。
3、工業(yè)儲(chǔ)量：能利用儲(chǔ)量中，可以作為設(shè)計(jì)和投資依據(jù)的儲(chǔ)量，平衡表內(nèi)A+B+C級(jí)儲(chǔ)量。
4、可采儲(chǔ)量：工業(yè)儲(chǔ)量中，除去設(shè)計(jì)開采損失部分，可以采出的儲(chǔ)量。
(二)礦井可采儲(chǔ)量、生產(chǎn)能力與服務(wù)年限的關(guān)系
ZK=A·T·K
A：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 萬t/a
T：礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限 a
K：儲(chǔ)量備用系數(shù) 1.2~1.4
T=
A T*(南方) T(北方)
>300萬t/a >80a 70a
120~240萬t/a 50~70a 60a
45~90萬t/a 30~40a >750a
30萬t/a 10~20a >730a
南方和北方不一樣，從目前來看有以下特點(diǎn)：
服務(wù)年限普遍縮短
生產(chǎn)能力擴(kuò)大，增加開采強(qiáng)度，服務(wù)年限縮短，帶來許多問題
礦井生產(chǎn)能力(萬t/a)
大型礦井：120 150 180 240 300 400 及以上
中型礦井：45 60 90
小型礦井：9 15 21 30
大型礦井：機(jī)械化程度高，生產(chǎn)集中、效率高、成本低，投資高、設(shè)備多、施工難度大、工期長，服務(wù)年限長。
小型礦井：投資少、建井快、設(shè)備簡單，但生產(chǎn)分散，效率低、成本高，服務(wù)年限短。
井型大小的確定依據(jù)：儲(chǔ)量、煤質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件、煤層賦存條件及開采條件、設(shè)備水平及國家有關(guān)政策。經(jīng)過專家分析，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較擇優(yōu)確定，但這些條件中，儲(chǔ)量、開采技術(shù)條件、煤層賦存狀況是主要因素。
大型礦井：儲(chǔ)量豐富、煤層生產(chǎn)能力大、井田內(nèi)開采技術(shù)條件好、表土層厚、煤層埋藏深、地形復(fù)雜。
中小型礦井：儲(chǔ)量少、埋藏淺、煤層生產(chǎn)能力小、埋藏不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。
煤層生產(chǎn)能力、賦存狀態(tài)和開采技術(shù)條件是確定井型的關(guān)鍵因素。
五、井田再劃分及開采順序
(一)礦井巷道分類
垂直巷道：立井、小井、暗立井、溜井;
1、按傾角大小分類： 水平巷道：平硐、石門、煤門、平巷;
傾斜巷道：斜井、上山、下山
2、按巷道服務(wù)范圍分類：開拓巷道、準(zhǔn)備巷道、回采巷道
(二)階段與水平
1、階段：在一個(gè)井田內(nèi)，沿傾斜方向，按一定標(biāo)高，根據(jù)開采要求，將井田分成若干長條部分，每一部分叫一個(gè)階段，其走向長度等于井田的全長，傾斜長度由垂高確定，一般1000~2000m。
階段有其獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，上部設(shè)階段回風(fēng)巷，下部設(shè)階段運(yùn)輸巷，上一階段采完后，階段運(yùn)輸巷又可作為下一階段的回風(fēng)巷。
2、水平：運(yùn)輸和通風(fēng)巷所在的某一水平面，通稱為水平。以標(biāo)高來表示，也可以和用途或開采順序連系起來，如+50水平、-150水平、+50回風(fēng)水平、-150運(yùn)輸水平、第一水平、第二水平等。
開采水平:具有井底車場和運(yùn)輸大巷的水平。
單水平開拓：一個(gè)井田只有一個(gè)開采水平(上山階段、下山階段)。
多水平開拓：一個(gè)井田有二個(gè)或更多個(gè)開采水平(傾斜煤層)。有多水平上、下山開拓、多水平混合式開拓(中間水平、輔助水平)。
(三)井田內(nèi)再劃分的基本類型
1、分區(qū)式：階段內(nèi)沿走向把階段分成若干部分，每部分叫采區(qū)。
采區(qū)傾斜長度等于階段傾斜長度，走向長度1000~4000 m不等，分采區(qū)要盡量考慮自然邊界，減少煤柱損失和避免工作面布置的難度。
區(qū)段：采區(qū)內(nèi)沿傾斜方向劃分的長條，走向長等于采區(qū)長度，傾斜長100~150 m 不等。
采區(qū)分雙面采區(qū)和單面采區(qū)。
采區(qū)上(下)山：聯(lián)接采區(qū)平巷與開采水平的傾斜巷道。
區(qū)段平巷：區(qū)段回風(fēng)巷(上部)、區(qū)段運(yùn)輸巷(下部)。
采區(qū)聯(lián)合布置：同一個(gè)采區(qū)開采2~3個(gè)煤層，上、下山設(shè)在最下部一個(gè)煤層中或其底板和區(qū)段平巷，以石門或傾巷與上(下)山聯(lián)系。
對(duì)于近水平煤層，由于傾角很小，無所謂上山或下山，而是沿煤層的延展方向劃分成若干個(gè)獨(dú)立的開采單元，每個(gè)開采單元都有其獨(dú)立的通風(fēng)、運(yùn)輸系統(tǒng)，叫盤區(qū)。
2、分段式：階段內(nèi)不劃分采區(qū)，只沿傾斜方向劃分成適合一個(gè)工作面開采的長條部分(小井田)，每部分叫一個(gè)分段。
3、分帶式：階段內(nèi)不劃分采區(qū)，而是沿走向布置成適合一個(gè)回采工作面的傾斜長條，每個(gè)長條叫一個(gè)分帶(傾角12°以下)。
分帶內(nèi)可以仰采，也可以俯采，具體選擇時(shí)要根據(jù)煤層傾角、含水量、圍巖條件來確定。
分帶式開拓的優(yōu)點(diǎn)：
巷道布置系統(tǒng)簡單，掘進(jìn)工作量小，建井期短，見效快。
生產(chǎn)系統(tǒng)單一、簡單、運(yùn)輸費(fèi)用低，通風(fēng)效果好。
沒有準(zhǔn)備巷道、條帶布置靈活，易于提高礦井生產(chǎn)能力。
帶內(nèi)巷道便于定向掘進(jìn)，工作面長度變化小。
有利于減輕礦山壓力顯現(xiàn)，排放瓦斯(俯采)。
分帶式開拓的缺點(diǎn)：
斜巷多，掘進(jìn)困難。
斜巷多，仰采時(shí)煤往上拉，運(yùn)輸困難。
傾角太大了，不適應(yīng)。
設(shè)備不配套，專用設(shè)備少。
4、分區(qū)域建井的井田劃分
指特大型礦井，走向長10~20km，主提采用大型膠帶輸送機(jī)，為解決輔助提升及通風(fēng)問題，將井田劃分為幾個(gè)小區(qū)，每個(gè)區(qū)走向長3~5km，傾斜長1.5~2.0km或更大的獨(dú)立區(qū)域(這是現(xiàn)代化礦井主流)，分區(qū)域建井。
(四)開采順序
1、沿煤層傾斜方向的開采順序
下行式開采順序：由淺入深，初期工程量小、投資少、投產(chǎn)快。
階段內(nèi)：不論是分區(qū)或分帶，均采用下行式開采順序，個(gè)別情況有可能采用上行式。
2、沿煤層走向的開采順序
采區(qū)前進(jìn)式，區(qū)內(nèi)后退式，條帶前進(jìn)式，個(gè)別可以跳采。
3、煤層群開采順序
煤層群分組：間距近，煤質(zhì)同的煤層分為一組，集中開拓。組與組之間，組內(nèi)各煤層之間，一般采用下行式開采順序。層間距較大，通過論證，開采下部煤層，不致于破壞上部煤層者，可以采用上行式(永城礦區(qū))。對(duì)于急傾斜煤層，上行、下行差不多，可以任選。
六、井田開拓方式
在井田范圍內(nèi)，從地面向井下開掘一系列井巷進(jìn)入煤層，建立礦井提、運(yùn)、通、排及動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)，叫井田開拓。這些井巷的形式、數(shù)量、位置及其之間的配合方式，叫井田開拓方式。配合的方式不同，可以形成不同的開拓方式，如立井開拓、斜井開拓、平硐開拓、混合開拓、露天開采等幾種形式。
(一)合理確定開拓方式應(yīng)考慮的問題
開拓部署要貫徹執(zhí)行煤炭工業(yè)技術(shù)政策和發(fā)展要求，要盡可能做到布局合理、生產(chǎn)集中、系統(tǒng)簡單、環(huán)節(jié)暢通，因地制宜的做到四集中、一聯(lián)合，采用新技術(shù)、新裝備，提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平。
四集中：礦井集中、水平集中、采區(qū)集中、工作面集中。
一聯(lián)合：采區(qū)聯(lián)合布置。
貫徹執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》，落實(shí)安全生產(chǎn)方針。
充分利用國家資源，減少儲(chǔ)量損失，不同煤種分采分運(yùn)，注意伴生礦床的開采。
開拓部署力求經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、成本低、回采率高。
(二)開拓方式分類
1、斜井開拓 2、立井開拓 3、開硐開拓 4、混合式開拓
?、倨P斜井開拓 ①立井單水平分區(qū)式開拓 ①走向平硐開拓 ①一立一斜開拓
?、谛本畣嗡介_拓 ②立井多水平分帶式開拓 ②垂直平硐開拓 ②二立一斜開拓
?、坌本嗨介_拓 ③立井多水平分區(qū)式開拓 ③階梯平硐開拓 ③分區(qū)域建井
開拓方式多種多樣，但一個(gè)井田究竟采用什么樣的開拓方式，需要提出多種方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較，優(yōu)中選優(yōu)，才能最后確定。由于礦井建設(shè)是一種長期投資，一旦決定下來，這種投資是不可逆的，確定時(shí)必須慎之又慎。
(三)開拓方式分析及混合式開拓
平硐開拓：
優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，施工技術(shù)簡單，建井期短，基建投資和生產(chǎn)成本低，井下無井底車場，地面無提升設(shè)備，礦井水可以自流，礦建土建工程量少。
缺點(diǎn)：受地形和煤層賦存條件限制，煤埋藏淺，且必須賦存在山區(qū)、丘陵，主要儲(chǔ)量在地面標(biāo)高之上。
斜井與立井相比
優(yōu)點(diǎn)：
斜井施工技術(shù)簡單、建井快、工期短、投資少。
井筒裝備和地面設(shè)施簡單，井底車場工程量少。
斜井建設(shè)材料消耗少，但相對(duì)設(shè)備容量也少。
多水平開拓時(shí)，石門掘進(jìn)工程量少，運(yùn)輸量小。
井筒壓煤少(沿底板掘進(jìn))。
新水平延伸方便，尤其采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，提升能力大。
增產(chǎn)措施簡單。
實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
采用分段布置，井筒可以直接與分段巷道連接，環(huán)節(jié)少。
缺點(diǎn)：
井筒長，各種管道鋪設(shè)長。
斜井鉸車能力小，速度慢(大型礦井的副井均用立井)。
斜井開鑿遇到流砂層時(shí)，難以采用凍結(jié)法施工，困難大。
斜井穿越不良地層，維護(hù)工程量大。
斜井傾角受煤層傾角限制，井筒傾角大于煤層傾角時(shí)，用穿層斜井，同樣要留井筒保護(hù)煤柱，煤柱損失也比較大。
斜井、立井各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)隨機(jī)應(yīng)變，取長補(bǔ)短。
混合式開拓
平硐斜井開拓
斜井立井開拓
平硐立井開拓
分區(qū)域開拓
七、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦井田開拓中存在的主要問題
(一)井筒位置與形式的選擇問題
合理地井筒位置
地面因素：要求井口標(biāo)高要高于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位，盡可能少占良田，不遷村莊，減少工業(yè)廣場平整時(shí)的土石方工程量。
地下因素：要把井筒位置選在沖積層較薄的地方，盡可能避開含水層、流砂層、地質(zhì)構(gòu)造和采空區(qū)，要考慮井筒延深時(shí)也不能穿越含水層，尤其采用斜井開拓時(shí)，井筒所在層位巖性要好。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素：要力求提升、運(yùn)輸環(huán)節(jié)簡單，生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用低;盡可能使井筒位于井田儲(chǔ)量中心，形成兩翼均衡生產(chǎn);盡可能把斜井井筒布置在底板巖層中，少留井筒保護(hù)煤柱;盡可能使井筒靠近儲(chǔ)量富集區(qū)。
合理的井筒形式
應(yīng)根據(jù)煤層賦存情況、表土層沉積情況以及地表與積巖的含水性、井田開采技術(shù)條件及礦井類型確定合理的井筒形式。一般情況下，開采深度不大，表土層薄，表土層中沒有大的含水層，可采用斜井開拓。反之煤層埋藏較深，表土層厚，尤其表土層中有較強(qiáng)的含水層，斜井施工難以通過，必須采用立井開拓方式。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中井筒位置與形式存在的問題
井口標(biāo)高低于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位。
井口位于井田邊界，給井下開采單元?jiǎng)澐衷斐梢欢ɡщy。
井筒形式不合理，尤其某些煤礦斜井長度在800m以下，給輔助提升造成相當(dāng)大的困難。
井筒斷面太小，提升能力有限。
井筒支護(hù)形式落后，安全沒有保障。
馬頭門支護(hù)條件太差，安全出口受到威脅。
井底車場沒有形成系統(tǒng)，通過能力太小。
井底水倉容量不夠，抗災(zāi)能力太低。
(二) 開采單元?jiǎng)澐植缓侠?/p>
井田內(nèi)整體開拓步署缺少統(tǒng)籌規(guī)劃
開采順序安全不合理，個(gè)別煤礦采動(dòng)了護(hù)井煤柱，造成井筒變形，形成隱患。
開拓巷道系統(tǒng)不完善，沒有正規(guī)的水平運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)巷。
主要運(yùn)輸巷道支護(hù)條件太差，通風(fēng)斷面不夠，運(yùn)輸能力不足。
(三) 水平接替缺少計(jì)劃性
沒有安排正規(guī)的水平接替計(jì)劃。
水平接替期間產(chǎn)量沒有保證，影響礦井的正常生產(chǎn)。
水平接替期間通風(fēng)紊亂，安全沒有保障。
(四) 下山開采問題
下山開采只有在煤層傾層較小、低瓦斯礦井、礦井涌水量不大的情況下，才能采用。
許多煤礦存在有嚴(yán)重的底板水威脅，但實(shí)施了下山開采。
下山排水系統(tǒng)不完善，排水能力不足，淹下山事故較多。
下山的開采范圍過大，給通風(fēng)造成一定困難。
(五) 水平垂高問題
合理的水平垂高缺少論證。
水平垂高的確定缺少理論依據(jù)。
水平服務(wù)年限太小，技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理。
第三講 采煤方法
一、采煤方法的定義
采煤方法有兩個(gè)含義。一是采煤系統(tǒng)，即采準(zhǔn)巷道的布置形式，掘進(jìn)、回采順序安排及其所構(gòu)成的運(yùn)輸、通風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。二是采煤工藝，指在回采工作面所形成的“破、裝、運(yùn)、支、回”等工作及這些工作的安排與配合方式。
不同的采煤系統(tǒng)和回采工藝，就形成不同的采煤方法。正確選擇采煤方法，對(duì)礦井生產(chǎn)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大。合理的采煤方法應(yīng)該是生產(chǎn)安全可靠、產(chǎn)量高、成本低、回采率高。
二、影響采煤方法選擇的因素
(一)地質(zhì)因素
1、煤層的厚度和傾角：急傾斜、傾斜、緩傾斜;厚煤層、中厚煤層、薄煤層。
2、煤層的構(gòu)造和性質(zhì)：有無夾矸、瓦斯大小、硬度大小。
3、煤的生成條件：穩(wěn)定性、頂?shù)装鍘r性、含水性等。
(二)技術(shù)因素
1、應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，選擇先進(jìn)的采煤方法。
2、所選的采煤方法必須和地質(zhì)條件、開采技術(shù)裝備相適應(yīng)。
3、好的采煤方法必須配置合理的巷道布置系統(tǒng)。
4、好的采煤方法機(jī)械化、自動(dòng)化程度要高，盡可能減少工人體力勞動(dòng)。
三、采煤方法分類
(一)旱采
1、壁式體系采煤法(94%)
①整層開采
單一長壁采煤法：包括單一長壁走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法，從頂板管理的角度看有全部跨落法和刀柱法、緩慢下沉法。這是我國目前使用最多的采煤方法，是中國采煤技術(shù)的主流。
厚煤層放頂煤采煤法：包括一次采全高的放頂煤采煤法、先采頂層、鋪網(wǎng)，再采下部所有厚度的放頂煤采煤法。
掩護(hù)支架采煤法：主要用于急傾煤層中的薄及中厚煤層，一次采全高。
?、诜謱娱_采
傾斜分層采煤法：包括厚煤層走向長壁傾斜分層采煤法、厚煤層傾斜長壁傾斜分層采煤法。從分層間開采順序上分，又可分為上行跨落采煤法、上行充填采煤法，個(gè)別地方也有上行跨落采煤法。
水平分層：用于急傾斜煤層。
斜切分層：由水平分層演變而來，只能適用于急傾斜煤層。
水平分段放頂煤采煤法;是急傾斜煤層采煤法中用得最好的一種采煤方法，尤其綜采設(shè)備的應(yīng)用，使得這種采煤方法有較好的發(fā)展前景。
2、柱式體系采煤法
房式：中國古代傳統(tǒng)的采煤方法。
房柱式：美國、澳大利亞用得很好，有專門的配套設(shè)備，效率很高。
(二)水采
1、柱式體系漏斗式水力采煤法
2、走向小階段式水力采煤法
(三)地下氣化
采煤方法的高級(jí)階段，將煤在地下變成煤氣，自動(dòng)抽出來作工業(yè)燃料。這種方法目前處在實(shí)驗(yàn)階段，近幾年取得了突破性進(jìn)展，估計(jì)很快進(jìn)入實(shí)用階段。
(四)壁式體系采煤法的特點(diǎn)
1、有較長的工作面。
2、工作面上下兩端各有一條回采巷道，用于運(yùn)輸、通風(fēng)和排水。
3、隨工作面推進(jìn)有計(jì)劃地處理采空區(qū)。
4、采下的煤沿平行于工作面的方向運(yùn)出采場。
(五)柱式體系采煤法的特點(diǎn)
工作面短，但工作面數(shù)目多，采房和回收煤柱設(shè)備合一。
工作面壓力很小，礦壓顯現(xiàn)輕微，支護(hù)及采空區(qū)處理工作簡單。
工作面通風(fēng)條件較差，通風(fēng)效率不高。
回采率較低。
采下的煤沿垂直于工作面的方向運(yùn)出采場。
采煤設(shè)備可以自行、靈活性強(qiáng)。
四、采區(qū)巷道布置
(一)薄及中厚煤層走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置系統(tǒng)
(二)薄及中厚煤層傾斜長壁采煤法巷道布置系統(tǒng)
仰斜開采與俯斜開采
單工作面和對(duì)拉工作面
前進(jìn)式和后退式回采
條帶斜巷布置及其聯(lián)系方式
工藝特點(diǎn)：
礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)：
仰采工作面頂板容易破碎，支架向后傾斜;俯采工作面頂板巖石受壓而不易破壞，比較穩(wěn)定。
工藝特點(diǎn)：
仰采：工作面涌水可以自動(dòng)流向采空區(qū)，工作面無積水，機(jī)械裝備不易受潮，裝煤效果好;煤層傾角大于10°時(shí)，采煤機(jī)在自重影響下，偏離煤壁，影響截深;運(yùn)輸機(jī)也會(huì)由于采下的煤滾向溜槽下側(cè)而發(fā)生斷鏈現(xiàn)象;當(dāng)傾角大于17°時(shí)，采煤機(jī)工作不夠穩(wěn)定。
俯采：隨傾角增大，采運(yùn)設(shè)備工作不穩(wěn)定，裝煤效率低。采煤機(jī)重心偏向滾筒，機(jī)組不穩(wěn)定，易出現(xiàn)掉道或斷鏈現(xiàn)象。
優(yōu)點(diǎn)及適用條件
優(yōu)點(diǎn)：
巷道布置簡單，巷道掘進(jìn)與維護(hù)費(fèi)用低，投產(chǎn)快;
運(yùn)輸系統(tǒng)簡單，占用設(shè)備少，運(yùn)輸費(fèi)用低;
工作面等長，消除了由于工作面長度變化帶來的不利影響，尤其是綜采，這一優(yōu)點(diǎn)更為突出;
通風(fēng)線路短，通風(fēng)構(gòu)筑物少，通風(fēng)效果好;
對(duì)某些地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng);
技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。
適用條件：
煤層傾角小于12°,應(yīng)重點(diǎn)推廣;
采煤設(shè)備采取有效的防滑措施，可推廣至12°~17°;
傾斜斷層較多的煤礦，易采用這種采煤方法。
五、回采工藝
(一)炮采工藝
炮采工藝的演變與發(fā)展
炮采工藝中幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問題：頂板支護(hù)、毫秒煤破、端頭支護(hù)
炮采工藝的適應(yīng)條件
中小型礦井
大型礦井邊角煤
地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的礦井
(二)普通機(jī)械化采煤工藝
(三)綜合機(jī)械化采煤工藝
六、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦采煤方法存在的主要問題
多數(shù)礦井仍然使用巷柱式采煤法，回采率低，通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，資源沒有得到充分利用，安全狀況較差。
正規(guī)的走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法普及率太低。
個(gè)別礦井盡管布置有較為正規(guī)的走向長壁或傾斜長壁采煤系統(tǒng)，但并沒有按炮采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)進(jìn)行采煤，而采用滾幫采煤法，給頂板管理造成一定困難，生產(chǎn)能力也受到一定的限制。
回采工作面技術(shù)裝備落后，工作面單產(chǎn)偏低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)太差。
相當(dāng)多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦采用手鎬落煤，嚴(yán)禁放炮落煤，但限制了回采工作面的生產(chǎn)能力。
使用放炮落煤的工作面，大多選用瞬發(fā)雷管，爆破效果差，對(duì)頂?shù)装逭饎?dòng)較大，而毫秒微差爆破需要進(jìn)一步普及。
回采工作面上下安全出口支護(hù)條件太差，通風(fēng)斷面不夠，瓦斯防治效果有待進(jìn)一步提高。
炮采放頂煤工作面較多，放煤口設(shè)置、放煤方法、放煤順序安排不合理，頂煤放出率偏低，回采工作面煤塵較大，瓦斯偏高，這方面的管理需要進(jìn)一步加強(qiáng)。
回采工作面大多采用木支柱，單體支柱工作面普及率太低，頂板管理不到位，頂板事故偏多。
回采工藝順序安排不合理，正規(guī)循環(huán)作業(yè)執(zhí)行不好。
七、我國煤層賦存條件及產(chǎn)量比重
(一)現(xiàn)有可采儲(chǔ)量中，各種厚度煤層所占比例
薄煤層：占18.4%。其中四川省占40.02%，貴州省占32.89%
中厚煤層：33.9%。其中四川省占57.32%，安徽省占51.15%
厚煤層：47.7%。其中甘肅省占93.96%，新疆占70.14%。
(二)現(xiàn)有可采儲(chǔ)量中，各種傾角的煤層所占比例
緩傾斜煤層：86.3%。山西省占100%，陜西省占98.71%
傾斜煤層：10.1%。四川省占29.45%，東北三省占26.44%
急傾斜煤層：3.6%。新疆占83.8%，北京市35.92%
(三)統(tǒng)配煤礦的產(chǎn)量比重
按煤厚分：薄煤層9.43%，中厚煤層44.46%，厚煤層46.11%
按傾角分：緩傾斜86.85%。其中小于12°的煤層產(chǎn)量占55.58%，傾斜煤層9.76%，急傾斜煤層3.39%。
目前我國薄煤層產(chǎn)量偏低，主要由于綜采程度偏低。緩傾斜煤層產(chǎn)量比重太大，主要是由于山西省煤炭工業(yè)大力發(fā)展，大型礦井增多。
八、中國采煤方法發(fā)展方向
(一)緩傾斜、傾斜長壁式開采技術(shù)發(fā)展方向：關(guān)鍵是發(fā)展機(jī)械化采煤技術(shù)，不斷推進(jìn)和改進(jìn)回采工藝，多層次地，因地制宜地發(fā)展先進(jìn)的，適應(yīng)性的機(jī)械化采煤技術(shù)。
發(fā)展綜合機(jī)械化采煤：目前我國已奠定了良好的基礎(chǔ)，能生產(chǎn)適用于多種煤層賦存條件及圍巖條件的成套設(shè)備。關(guān)鍵是：
努力提高操作水平和管理水平;
提高設(shè)備可靠性、設(shè)備利用率和利用時(shí)間;
提高工作面單量和經(jīng)濟(jì)效益，有條件的工作面要努力達(dá)到日產(chǎn)萬噸的水平;
開發(fā)研制困難條件下(三硬、三軟、大傾角、大采高)的綜采技術(shù)裝備，擴(kuò)大綜采的應(yīng)用范圍。
普機(jī)采仍不失為先進(jìn)的采煤技術(shù)，產(chǎn)量高、成本低、安全可靠，適用性強(qiáng)，是當(dāng)前推廣應(yīng)用的重點(diǎn)。
(二)走向長壁開采：技術(shù)簡單、應(yīng)用成熟，具有廣泛的適用性，是我國開采緩傾斜、傾斜煤層的主要手段，今后仍將廣泛使用。
研究重點(diǎn)：
1、改進(jìn)巷道布置
2、優(yōu)化采區(qū)系統(tǒng)和參數(shù)
3、為集中、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造條件
(三)傾斜長壁開采：系統(tǒng)簡單，工程量小，在傾角12°以下煤層中應(yīng)用能取得良好效果，應(yīng)大力推廣。有條件的地區(qū)，可以應(yīng)用于傾角更大的煤層。
(四)緩傾斜、傾斜厚煤層開采：比重很大，合理開采這種煤層可以采用不同的技術(shù)途徑。
傾斜分層下行跨落采煤法：比較成熟，已經(jīng)成功實(shí)踐了機(jī)械化、綜合機(jī)械化采煤。在分層，尤其是中下分層回采工藝、人工假頂?shù)慕ㄔ旌凸芾?、安全生產(chǎn)等多方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。今后應(yīng)進(jìn)一步應(yīng)用，并廣泛推廣。進(jìn)一步改進(jìn)機(jī)械化采煤工藝，研究分層采高的控制，假頂材料選擇(經(jīng)緯網(wǎng)、菱形網(wǎng)、塑料網(wǎng)、鋼板等)。減少巖石巷道掘進(jìn)，改進(jìn)巷道布置。
大采高綜采：一次采全高(3.5~4.5m)已經(jīng)獲得成功。這種工藝可以簡化巷道布置系統(tǒng)，減少假頂材料，減少巷道掘進(jìn)、維護(hù)工程量。在傾角不大，圍巖條件較好的工作面，將進(jìn)一步推廣使用。
緩傾斜特厚煤層放頂煤開采：
特點(diǎn)：
不增加工作面采高，可大大增加一次開采厚度。
簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，減少掘進(jìn)工作量。
工作面單產(chǎn)大幅度提高，成本降低。
不足：
(1) 如何提高回采率。
(2) 防止瓦斯事故。
注意煤層自燃、防火條件要好。
工作面降塵問題要得到更好的解決。
需要研究問題：
(1) 合理的采放比，盡可能提高頂煤放出率。
(2) 頂板破碎及下放規(guī)律。
(3) 放煤位置及放煤順序。
(4) 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及控制措施。
目前放頂煤技術(shù)發(fā)展很快，開采強(qiáng)度大，但大大降低了礦井的服務(wù)年限，如何提高回采率是一個(gè)緊迫而重要的研究課題。
(五)無煤柱護(hù)巷技術(shù)應(yīng)用目趨廣泛
在緩傾斜薄及中厚煤層中應(yīng)用沿空留巷、沿空掘巷技術(shù)。
在受采動(dòng)影響帶中研究巷道支護(hù)、巷旁支護(hù)技術(shù)，包括高水水泥的應(yīng)用及連續(xù)充填技術(shù)等。
研究擴(kuò)大沿空留巷的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)往復(fù)式回采、“Z”字形回采，減少工作面搬家次數(shù)。
推廣跨上山回采、跨石門回采，為實(shí)現(xiàn)工作面連續(xù)推進(jìn)創(chuàng)造條件，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。盡而啟發(fā)我們打破原來的模式，研究新的巷道布置形式。
(六)急傾斜煤層產(chǎn)量比重小，但分布范圍廣，采煤方法多，應(yīng)用中受到很大局限。
1、偽傾斜柔性支架采煤法，是我國特有的一種采煤方法，在煤厚變化不大的條件下應(yīng)用，效果良好。
研究機(jī)械化的應(yīng)用。
支架結(jié)構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)液壓化。
減少巷道掘進(jìn)率。
2、水平分段放頂煤采煤法已經(jīng)實(shí)驗(yàn)成功，為急傾斜特厚煤層開采提供了一個(gè)安全高效的采煤方法。系統(tǒng)簡單、工效高、成本低、工藝簡單、巷道掘進(jìn)率低、噸煤費(fèi)用低，可以推廣。
研究：
(1)放煤規(guī)律、放煤順序和方法。
(2)合理的分段高度。
(3)完善的安全措施。
(4)如何提高回采率。
3、薄及中厚煤層臺(tái)階式采煤法：回采率高、單產(chǎn)工效低，成本高、安全條件差。特別是倒臺(tái)階采煤法。而俯偽斜走向長壁分段密集采煤法克服了上述缺點(diǎn)，應(yīng)大力推廣。
(七)“三下”采煤任務(wù)越來越重。要重點(diǎn)發(fā)展水砂充填采煤法，小條帶采煤法。研究的主要問題有：
地表巖層移動(dòng)規(guī)律，加強(qiáng)移動(dòng)現(xiàn)測工作。
巖層移動(dòng)控制及相應(yīng)的支護(hù)手段。
自動(dòng)化充填工藝和廉價(jià)的充填材料。
(八)水力采煤法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件，適當(dāng)選用。
適應(yīng)條件：
傾角大于10°，中等厚度以上，頂?shù)装逯械确€(wěn)定，煤層賦存不穩(wěn)定，用旱采較為困難的條件。
瓦斯不大，急傾斜，構(gòu)造復(fù)雜，水力采煤有更好的適用性。
需要研究的問題：改進(jìn)工藝，發(fā)展新設(shè)備，改善通風(fēng)條件，提高回采率。
(九)發(fā)展以連續(xù)采煤機(jī)為特征的柱式體系采煤法。
適用條件：煤層淺，瓦斯小，埋藏不穩(wěn)定，圍巖條件好，不易自燃的礦井。
研究：
研制和引進(jìn)專用成套設(shè)備。
提高操作技術(shù)和管理水平。
加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，提高回采率。
(十)進(jìn)一步研制新型綜采設(shè)備，尤其是液壓支架和端頭支架、防滑裝置、大傾角綜采支架，加強(qiáng)職工培訓(xùn)，提高管理水平，研究快速搬家技術(shù)。綜采設(shè)備向小型化、輕型化發(fā)展。
(十一)采煤方法是一個(gè)發(fā)展的體系，回采工藝的改進(jìn)將促進(jìn)巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，而巷道布置的改進(jìn)能為充分發(fā)揮設(shè)備的效能創(chuàng)造條件。必須用發(fā)展的、系統(tǒng)地觀點(diǎn)分析采煤方法參數(shù)及其組合，發(fā)展采煤方法選擇及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，把采煤方法的研究和完善提高到一個(gè)新的水平。
(十二)無人工作面的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用情況。
化學(xué)采煤法：煤的地下氣化、地下液化，油頁巖地下分溜。
機(jī)械采煤、水力采煤：國外發(fā)展很快，目前我國的是空白。
無人工作面把工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，工人在采面以外的安全地帶操作設(shè)備，完成采煤、運(yùn)輸和頂板管理工作，安全性好、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。但由于地下煤層賦存條件的復(fù)雜性，該項(xiàng)技術(shù)基本上還處于實(shí)驗(yàn)階段，需要大量的科學(xué)研究和試驗(yàn)工作。
第四講 礦山壓力及頂板管理
一、采場及巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律
(一)有關(guān)礦山壓力的基本概念
原巖應(yīng)力：地下巖體在采動(dòng)以前，由于自重的作用在其內(nèi)部引起的應(yīng)力叫原巖應(yīng)力。由于開采以前的巖體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以原巖體是處于應(yīng)力平衡狀態(tài)。
二次應(yīng)力場：由于采掘的影響，破壞了巖體原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部應(yīng)壓力重新分布，當(dāng)重新分布后的應(yīng)力超過煤巖體強(qiáng)度時(shí)，使圍巖發(fā)生破壞。這種情況將持續(xù)到煤巖體內(nèi)部形成新的應(yīng)力平衡為止。此時(shí)，采場或巷道周圍將形成一個(gè)與原巖應(yīng)力場顯然不同的應(yīng)力場，叫二次應(yīng)力場。
礦山壓力：由于開采活動(dòng)而引起的作用在井巷硐室和采場周圍巖體內(nèi)和支護(hù)物上的力叫礦山壓力，簡稱“礦壓”。
礦山壓力顯現(xiàn)：由于礦山壓力的作用，使圍巖、煤體和各種支護(hù)物上產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象叫礦山壓力顯現(xiàn)，簡稱“礦壓顯現(xiàn)”。如：圍巖變形或擠入巷道、巖體破碎、移動(dòng)或冒落，煤被壓松、片幫或突然拋出、支柱變形或壓彎等。
礦山壓力控制：指人為地調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力作用的各種措施，簡稱“礦壓控制”。如：采場支護(hù)、軟巖加固、充填采空區(qū)、沿空留巷、沿空送巷、巷道卸壓等。
自重應(yīng)力：由巖體本身的重量而引起的應(yīng)力。
構(gòu)造應(yīng)力：由地質(zhì)構(gòu)造而引起的作用于地下巖體的應(yīng)力。
支承壓力：指巷道或采場周邊改變后的垂直應(yīng)力或集中應(yīng)力。支承壓力是礦山壓力的一部分，是巷道支柱及采場支架主要的支護(hù)對(duì)象。
二、采場礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律
(一)采場礦壓的基本概念
初次跨落距：工作面自開切眼推進(jìn)以后，直接頂懸露達(dá)到一定跨度，采空區(qū)開始初次放頂，直接頂開始跨落，此時(shí)直接頂?shù)目缇嘟谐醮慰缏渚唷?/p>
老頂?shù)某醮蝸韷海汗ぷ髅孀蚤_切眼開始推進(jìn)，直接頂跨落后，老頂懸露，在經(jīng)歷兩端固定梁、懸臂梁及裂隙體梁等結(jié)構(gòu)平衡之后，發(fā)生第一次失穩(wěn)，給工作面帶來的第一次大面積來壓現(xiàn)象叫老頂?shù)某醮蝸韷骸４藭r(shí)工作面推進(jìn)的距離叫老頂?shù)某醮蝸韷翰骄唷?/p>
老頂初次來壓時(shí)，工作面會(huì)出現(xiàn)劇烈的壓力異?，F(xiàn)象，如頂板下沉速度加快、煤壁片幫、局部冒頂、支架折損等，必須加強(qiáng)頂板管理，增加采場支撐體系的整體剛度，使工作面安全度過來壓影響期。
老頂?shù)闹芷趤韷?自老頂初次來壓之后，隨著工作面推進(jìn)，老頂巖梁會(huì)發(fā)生周期性的失穩(wěn)，給工作面帶來較大的來壓現(xiàn)象叫老頂?shù)闹芷趤韷骸纱沃芷趤韷浩陂g工作面推進(jìn)的距離叫老頂?shù)闹芷趤韷翰骄唷?/p>
周期來壓期間，工作面礦山壓力顯現(xiàn)劇烈，來壓強(qiáng)度是工作面支護(hù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。
(二)采場上覆巖層變形破壞特征及支承壓力分布規(guī)律
采場上覆巖層的橫三區(qū)(圖1)
煤壁支撐影響區(qū)：煤層上方的巖層在開采的影響下，在工作面前方20~30m處開始變形，其特點(diǎn)是水平移動(dòng)劇烈，垂直運(yùn)動(dòng)很小，當(dāng)工作面推過此區(qū)，才能引起垂直位移急劇增加。
離層區(qū)：此區(qū)垂直位移急劇增加，但各層位移速度不盡相同，特點(diǎn)是上位巖層移動(dòng)緩慢，下位巖層移動(dòng)較快，因此，此區(qū)內(nèi)會(huì)形成離層現(xiàn)象。
重新壓實(shí)區(qū)：工作面后方已斷裂的老頂遇到矸石支撐后，下位巖層下沉速度慢，上位巖層下沉速度快，原來發(fā)生離層的地方又重新被壓實(shí)，故該區(qū)叫重新壓實(shí)區(qū)。
2、采場上覆巖層的豎三帶(圖2)
(1)冒落帶：指直接頂巖層。冒落后成塊狀，彼此間失去了力的聯(lián)系，不規(guī)則地堆積在底板上。如果直接頂比較厚，冒落后由于其碎脹性，可以充滿采空區(qū)，對(duì)老頂巖層會(huì)起到支撐作用，這將大大減輕老頂?shù)膩韷簭?qiáng)度。
(2)裂隙帶：指老頂巖梁組合。工作面推過以后，老頂巖梁組合斷裂、下沉，但由于塊度很大，巖層斷裂后，各巖塊間并沒有失去力的聯(lián)系，而是彼此間相互咬合，形成諸如“砌體梁、懸臂梁、壓力拱、鉸結(jié)巖塊”等之類的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)將上覆巖層的重量一方面?zhèn)鬟f到工作面前方煤壁，另一方面?zhèn)鬟f給工作面后方冒落矸石，而工作面支護(hù)工作空間則在這種結(jié)構(gòu)的保護(hù)下，承受較小的壓力。
(3)彎曲下沉帶：裂隙帶之上至地表的巖層。采動(dòng)以后，這部分巖層只發(fā)生下沉和彎曲，并沒有斷裂。但下沉的結(jié)果會(huì)使地表產(chǎn)生下沉盆地，嚴(yán)重時(shí)可能使地表形成局部裂縫、塌陷或臺(tái)階下沉，給地表建筑物造成破壞。
3、工作面前后方支承壓力分布規(guī)律(圖3)
(1)工作面在正常推進(jìn)期間，上覆巖層所形成的結(jié)構(gòu)，由“煤壁——已冒落矸石”支撐體系來支撐，下位巖層(直接頂)由“煤壁——工作面支架——已冒落矸石”所形成的支撐體系來支撐。
(2)由于上覆巖層的結(jié)構(gòu)大多是半拱式的，因此煤壁一端幾乎支撐著回采工作空間上方懸露巖層的大部分重量，而采空區(qū)后方只承受壓實(shí)區(qū)的重量。
(3)工作面前后方形成三個(gè)不同的支承壓力區(qū)。即工作面前方壓力增高區(qū)、工作面支護(hù)空間前后減壓區(qū)及工作面后方穩(wěn)壓區(qū)。
(4)隨著工作面不斷向前推進(jìn)，這三個(gè)區(qū)不斷向前移動(dòng)，使工作面承受的壓力顯現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的過程。
三、影響工作面礦壓力顯現(xiàn)的因素
(一)直接頂?shù)膸r性與厚度
1、直接頂是工作面直接支護(hù)的對(duì)象。直接頂?shù)耐暾灾苯佑绊懝ぷ髅娴陌踩肮ぷ髅嫔a(chǎn)能力的發(fā)揮，而且直接影響到工作面的支護(hù)方式，如支架選型、頂板控制設(shè)計(jì)等。
2、頂板的穩(wěn)定性取決于兩個(gè)因素：一個(gè)是巖層本身的力學(xué)性質(zhì)，一個(gè)是直接頂巖層內(nèi)節(jié)理裂隙的發(fā)育程度。
3、直接頂?shù)姆诸愔笜?biāo)：
?、賻r石的強(qiáng)度：D=RC·C1·C2
RC——巖石的單向抗壓強(qiáng)度kg/cm2
C1——節(jié)理裂隙影響系數(shù)
C2——分層厚度影響系數(shù)
?、谥苯禹敵醮慰缏洳骄?L0)
直接頂分類方法(分四級(jí))
?、癫环€(wěn)定頂板，D≤30 L0≤8m
?、蛑械确€(wěn)定頂板，D=31-70 L0=9-18m
?、蠓€(wěn)定頂板，D=71-100 L0 =19-25m
Ⅳ堅(jiān)硬頂板，D>25 L0>25
(二)老頂
老頂對(duì)工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響取決于兩個(gè)因素。一是直接頂?shù)暮穸?，顯然直接頂越厚，老頂距煤層越遠(yuǎn)，破斷后的老頂就越易形成結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)緩慢下沉式平衡結(jié)構(gòu)的可能性就越大。二是老頂巖層本身的強(qiáng)度。老頂巖層越厚、越硬，形成結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)越多，因而初次來壓步距就越大，初次來壓的強(qiáng)度也就越大。
老頂?shù)姆诸愔笜?biāo)
直接頂厚度與采高的比值：Km=
其中
h——直接頂厚度，m——采高。
老頂初次來壓步距(L)
分類方法(分四級(jí))
?、窭享攣韷翰幻黠@頂板，Km=3~5
?、蚶享攣韷好黠@頂板，0.3≤Km<3~5 L=25~30m
?、罄享攣韷簭?qiáng)烈頂板，0.3≤Km<3~5 L>50m 或Km<0.3
L =25-30m
Ⅳ老頂來壓極強(qiáng)烈頂板，Km<0.3 L>25
(三)采高與控頂距
采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致上覆巖層破壞嚴(yán)重。
控頂距大小，取決于直接頂?shù)姆€(wěn)定性。直接頂破碎應(yīng)盡量縮小控頂距;直接頂比較完整，上覆巖層壓力重心后移，應(yīng)盡量擴(kuò)大控頂距，以保持支架的穩(wěn)定性。
(四)工作面推進(jìn)速度
工作面支柱所承受的壓力是時(shí)間的函數(shù)。支撐時(shí)間越長，柱子受壓越大，故應(yīng)加快工作面推進(jìn)速度。
工作面推進(jìn)速度太快，工作面放頂、破煤工序發(fā)生頻率就高，對(duì)頂板下沉量的影響增大，加速了頂板破碎。因此，加快工作面推進(jìn)速度，只能在一定程度上減輕礦山壓力，但不能避免礦山壓力的影響。
(五)開采深度的影響
(六)煤層傾角的影響
(七)分層開采的影響
四、工作面常見頂板事故類型的防治方法(舉例)
(一)老頂初次來壓期間的頂板事故。
(二)工作面上、下端頭壓力增高區(qū)的頂板事故
(三)復(fù)合頂板條件下的大面積冒頂事故
(四)破碎頂板條件下的“漏頂、片幫”事故
(五)比較穩(wěn)定頂板條件下“人字劈、梯形劈”冒頂事故
五、采區(qū)巷道礦壓的基本知識(shí)
(一)移動(dòng)性支承壓力和固定性支承壓力的概念
移動(dòng)性支承壓力：工作面大面積回采以后，采空區(qū)上方巖層的重量將向周圍支承壓力區(qū)轉(zhuǎn)移，在采空區(qū)四周形成支承壓力帶(圖4)。工作面前方形成超前支承壓力，由于超前支承壓力隨著工作面的推進(jìn)不斷向前移動(dòng)，故稱之為移動(dòng)性支承壓力。
固定性支承壓力：工作面沿傾斜方向上下及工作面后方附近煤休上形成的支承，壓力并不隨工作面前進(jìn)而變化，故稱之類固定性支承壓力。
(二)采區(qū)巷道礦壓顯現(xiàn)一般規(guī)律
沿空留巷條件下，回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律(圖5)
掘進(jìn)影響帶
無采掘影響帶
工作面前方采動(dòng)影響帶
工作面后方采動(dòng)影響帶
工作面后方采動(dòng)影響穩(wěn)定帶
二次采動(dòng)影響帶
采區(qū)斜巷礦壓顯現(xiàn)一般規(guī)律(圖6)
煤壁邊緣卸載帶：該帶內(nèi)由于支承壓力的作用，煤體產(chǎn)生變形破壞，承載能力降低，于上方覆巖層的支承點(diǎn)向深部轉(zhuǎn)移，在此處形成比原巖應(yīng)力更低的應(yīng)力卸載帶(2~6m)。
支承壓力影響帶：也叫壓力增高區(qū)或增壓區(qū)，范圍為30~40m，如果采區(qū)巷道開在這一影響帶內(nèi)，壓力很大，很難維護(hù)。該區(qū)還可以細(xì)分為三個(gè)帶。即支承壓力上升帶、支承壓力高峰帶和支承壓力下降帶。
原巖應(yīng)力帶：已超出采動(dòng)影響范圍。
六、減輕采區(qū)巷道受壓的措施
(一)使巷道處于低壓區(qū)
應(yīng)用沿空巷道
沿空掘巷
沿空留巷
2、進(jìn)行跨巷回采
跨越平巷回采
跨越上山回采
跨越石門回采
3、掘前預(yù)采
4、在采空區(qū)中形成巷道
5、采用寬面掘進(jìn)(薄煤層)
(二)將巷道布置在巖性較好的巖層中
為巷道選擇性質(zhì)穩(wěn)定的巖層
使巷道處于均質(zhì)的煤和巖體中
避免將巷道布置在地質(zhì)破壞區(qū)。
(三)對(duì)巷道進(jìn)行卸壓
鉆孔卸壓法
切槽卸壓法
爆破卸壓法
第五講 礦井水災(zāi)防治
一、目前我國煤炭企業(yè)礦井水災(zāi)防治的現(xiàn)狀
隨著開采深度的增加，礦井涌水系數(shù)不斷增大，涌水量越來越大。
大的突水事故不斷發(fā)生，甚至造成重大的人身傷亡事故。
部分煤炭企業(yè)對(duì)礦井水災(zāi)防治重視程度不夠，措施不力。
各礦區(qū)輕視水文地質(zhì)工作，水文地質(zhì)人員奇缺，水平較低。
對(duì)礦井水災(zāi)防治策略缺少研究，認(rèn)識(shí)模糊，防止水災(zāi)策略不適當(dāng)。
注漿堵水技術(shù)普及程度太低，缺少有效的堵水手段，面對(duì)水災(zāi)，束手無策。
部分礦井長期疏放水，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，降低了煤炭企業(yè)的市場競爭能力，企業(yè)效益下降。
二、目前對(duì)礦井防治水策略的學(xué)術(shù)爭議
降壓開采策略
計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期長期形成的防治水策略，認(rèn)為必須采取疏干降壓措施，將水位降到開采水平之下，再進(jìn)行煤炭開采，可以從根本上消除礦井突水的威脅。這一觀點(diǎn)的主要問題有：
1、礦井水源補(bǔ)給太廣，長期排水并不能降低水壓，反而增加了開采成本。
2、井下斷層、裂隙并不是全部都能導(dǎo)水，某些涌水通道可以通過注漿的方法進(jìn)行封堵，采用長期排水措施，費(fèi)用太高。
3、長期排水并不能改變帶壓開采的局面。
帶壓開采策略
認(rèn)為井下所有的突水點(diǎn)都必須注漿封堵，不能讓水出來，礦井不排水，實(shí)行完全帶壓開采策略。主要問題是：
1、某些突水很難通過注漿的手段進(jìn)行封堵。如采空區(qū)底板滯后突水、大面積底板裂隙突水、開放式斷層復(fù)雜區(qū)突水等。
2、某些突水不能堵。如靜貯量水源突水點(diǎn)、老空水、老窯水等，水越放越少，時(shí)間長了就可以疏干，不必封堵。
3、有些突水由于涌水通道復(fù)雜，堵水難度較大，堵水成本過高，不易封堵。
堵放結(jié)合的帶壓開采策略
對(duì)水文地質(zhì)簡單區(qū)，采用降壓開采策略;對(duì)于水文地質(zhì)復(fù)雜區(qū)，水源補(bǔ)給太廣，涌水量太大的礦井采用帶壓開采策略，靈活掌握。這一觀點(diǎn)代表了現(xiàn)代礦井水防治技術(shù)的主流，是經(jīng)過長期礦井水災(zāi)防治實(shí)踐而得出的結(jié)論。但采取這一策略必須做到：
加強(qiáng)對(duì)礦井水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的研究，進(jìn)一步探索礦井突水機(jī)理和規(guī)律。
制定強(qiáng)有力的防治水措施。包括礦井主排水系統(tǒng)的排水能力，局部突水的治理方法，和防治水有關(guān)的開采技術(shù)，日常的水文地質(zhì)工作等。
各礦區(qū)必須建立自己的注漿堵水隊(duì)伍，研發(fā)廉價(jià)的注漿堵水材料，有效的注漿設(shè)備和先進(jìn)的堵水工藝。
建立完善的水文地質(zhì)觀測網(wǎng)，摸清井下水文地質(zhì)實(shí)際狀況，做到心中有數(shù)。
三、礦井水文地質(zhì)基本知識(shí)
礦井的主要涌水水源
按埋藏條件對(duì)地下水進(jìn)行分類
上層滯水：埋藏在離地表不深的飽氣帶中局部隔水層之上的重力水。分布范圍有限、水量少，季節(jié)性存在。
潛水：埋藏在地表以下第一個(gè)隔水層之上的，且有自由水面的重力水。是礦井主要的涌水水源之一。其特征是：水面之上無隔水層存在，水量隨季節(jié)變化，水主要由大氣降水補(bǔ)充;無水壓，可能會(huì)在地表覆蓋層中形成流砂層，對(duì)建井影響很大。
承壓水：充滿于兩個(gè)隔水層之間的含水層中的重力水，又稱自流水。其特征是：承壓含水層與地表之間存在隔水層，受氣候影響較小，動(dòng)態(tài)變化穩(wěn)定，水質(zhì)不易污染;承壓水以側(cè)向補(bǔ)給為主，使補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)不致，由于承壓水存在兩個(gè)隔水層之間，承受靜水壓力，壓力大小由測壓水頭決定。
按含水層的空隙性對(duì)地下水進(jìn)行分類
孔隙水：存在于松散巖層中的水，其存在條件取決于巖石孔隙的發(fā)育程度。常見的空隙水含水層有流砂層、礫石層等。
裂隙水：埋藏在基巖裂隙中的地下水。裂隙的性質(zhì)和發(fā)育程度決定了裂隙水的存在和富水性。巖石的裂隙可分為風(fēng)化裂隙、成巖裂隙和構(gòu)造裂隙。這些裂隙分布廣，發(fā)育不規(guī)則，有些呈層狀裂隙，有些是脈狀裂隙。尤其是斷層，富水性更強(qiáng)，但主要是張性斷層。常見的裂隙水主要是砂巖裂隙含水層和石灰?guī)r含水層。
巖溶水：埋藏于巖層溶隙、溶槽和溶洞中的水。象石灰?guī)r、石膏巖、鹽巖、白云巖都有極強(qiáng)的巖溶性質(zhì)，形成大量的卡斯特現(xiàn)象，是礦井主要的含水層。
礦井主要的涌水水源
孔隙水
裂隙水
巖溶水
地表江、河、湖、水庫中的水
大氣降水
老窯水和老空老巷積水。
礦井主要涌水通道
巖石的孔隙。
巖石的裂隙(主要是縱向裂隙和張性斷層)。
巖石的溶隙、溶槽和溶洞。
人工通道：全部跨落法造成的裂隙、巷道揭露含水層或?qū)ǖ?、鉆孔打通含水層等。
影響礦井涌水量大小的因素
覆蓋層的透水性和巷道圍巖的出露條件。
地形條件的影響。
地質(zhì)構(gòu)造的影響。
四、礦井水災(zāi)的防治措施
做好地面的水文地質(zhì)工作
收集地面氣象、降雨量，河流等水文地質(zhì)資料。
收集井下涌水隨季節(jié)的變化規(guī)律。
調(diào)查地面老空、老窯分布范圍及其他礦井水文地質(zhì)情況。
調(diào)查地表江、河、湖、水庫、海洋對(duì)礦井水的影響
建立地表礦區(qū)水文觀測網(wǎng)，長期觀測并記錄各水源水位、水壓的變化情況，繪制礦區(qū)等水位線圖，繪制水位變化曲線，探索水位變化規(guī)律。
做好礦井水文地質(zhì)工作
掌握沖積層厚度、組成、分層厚度、含水性、透水性
掌握斷層位置、落差、延展長度、方位、破碎帶寬度及其含導(dǎo)水性。
掌握含水層與隔水層的相對(duì)位置、層數(shù)、厚度、巖性、水壓、涌水量、補(bǔ)給水源的位置及補(bǔ)給強(qiáng)度，鉆孔的導(dǎo)水性、分布范圍。
調(diào)查老空區(qū)、老巷的分布，積水情況及對(duì)本礦開采的影響。
將以上情況編制水文地質(zhì)圖。
建立穩(wěn)定的礦井主排水系統(tǒng)
根據(jù)實(shí)際需要，在井下做放水實(shí)驗(yàn)，掌握礦井正常涌水量和最大涌水量。
按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)并建立足夠排水能力的礦井主排水系統(tǒng)，保證可靠運(yùn)行，使礦井有一定的抗災(zāi)能力。
定期對(duì)礦井主排水系統(tǒng)的排水能力進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取措施。
建立可靠的井下二級(jí)排水系統(tǒng)(下山排水、二水平排水)
井下探水
礦井正常生產(chǎn)期間、建井期間、延深期間，井下探水尤為重要，是礦井水災(zāi)防治的重要手段。井下探水要貫徹“物探先行，鉆探驗(yàn)證，有疑必探，先探后掘”的基本方針，并加強(qiáng)這方面的設(shè)計(jì)和管理工作。
配備足夠的鉆機(jī)和勘探設(shè)備
培養(yǎng)一支專門的探水隊(duì)伍。
加強(qiáng)物探工作(電測、聲測、地震波測、視測等)
與科研部門、高等院校加強(qiáng)聯(lián)系，加強(qiáng)探水工作。
井下疏放水
主要疏放靜儲(chǔ)量含水層的水、老窯水和老空水。但疏放水要講究策略和方法，提高放水的安全性。一般采用直接疏放、先堵后放、先放后堵幾種方法。對(duì)于老空水疏放，一定要在先行控制的情況下，再行疏放。對(duì)于疏放含水層的水，可以采用地面打鉆疏放，井下疏水巷道疏放及井下鉆孔疏放。
井下防止突水的措施：主要是收集突水征兆，提前發(fā)現(xiàn)，早作準(zhǔn)備，防患于未然。
與承壓水有關(guān)的縱向裂隙、斷層突水預(yù)兆
頂板壓力增大
小的突水點(diǎn)水量明顯增大
有底鼓、底軟現(xiàn)象發(fā)生
采場及巷道涌水量明顯增大
沖積層突水征兆
涌水處水有增大趨勢，且伴有細(xì)砂
大量噴水噴砂
局部發(fā)生冒頂，并涌出流砂
老空水突水征兆
煤層發(fā)潮，暗淡無光
煤層掛汗
掘進(jìn)工作面或采場溫度下降、發(fā)涼
煤體內(nèi)部有吱吱的聲音
水呈紅色、褐色、發(fā)臭
注漿堵水
五、注漿堵水的基本知識(shí)
注漿技術(shù)的發(fā)展歷史
注漿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和科研成果
注漿材料的研究成果
注漿設(shè)備的研究成果
注漿工藝的研究成果
注漿技術(shù)的應(yīng)用前景及科研方向
注漿堵水的基本方法
按注漿工作與采掘工作的先后順序分類
預(yù)注漿
后注漿
按使用的注漿材料分類
水泥注漿
粘土注漿
化學(xué)注漿
按注漿壓力形式分類
靜壓注漿
高壓噴射注漿
按漿液在地層中的運(yùn)動(dòng)方式分類
充填注漿
滲透注漿
擠壓注漿
置換注漿
按注漿目的分類
加固注漿
堵水注漿
注漿材料
對(duì)注漿材料性能的一般要求
粘度低，流動(dòng)性好，可注性強(qiáng)。
凝膠時(shí)間可在寬域內(nèi)控制，漿液流程可控。
穩(wěn)定性好，長期存放不變質(zhì)。
無毒、無味、不污染環(huán)境、不損害人體。
不腐蝕設(shè)備。
固化后不收縮、無龜裂。
結(jié)石率要高。
結(jié)石體強(qiáng)度高，耐老化。
有一定細(xì)度，能注入巖體微裂隙中。
價(jià)格便宜，配制方便、操作簡單、材料來源廣。
注漿材料分類
無機(jī)系列：單液水泥漿、水泥粘土漿、水泥水玻璃漿、水玻璃漿。
有機(jī)系列：丙烯酰胺類、脲醛樹脂類、糖醛樹脂類、聚胺脂類、其他。
水泥——水玻璃漿液的凝固機(jī)理
2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O +3Ca(OH)2
硅酸三鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣
2(3CaO·SiO2)+4H2O →3CaO·2SiO2·3H2 O+Ca(OH)2
硅酸二鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣
3CaO·Al2O3)+6H2O →3CaO·2 Al2O3·3H2O+Ca(OH)2
鋁酸三鈣 水化鋁酸鈣 氫氧化鈣
由于Ca(OH)2的存在，水泥凝固時(shí)間較長，難以滿足注漿的要求，必須采取措施，研究縮短水泥凝膠時(shí)間的方法，水玻璃是有效的速凝劑之一。
水玻璃也叫硅酸鈉或泡花堿，分子式為Na O·SiO2。
Ca(OH)2+ Na O·nSiO2→CaO·nSiO2·mH2O↓+Na (OH)。
水玻璃把Ca(OH)2置換為水化硅酸鈣。使水溫快速凝固，凝固時(shí)間一般可控制在30~60秒之內(nèi)，并且可以調(diào)節(jié)。
衡量水玻璃性質(zhì)有兩個(gè)重要參數(shù)。
模數(shù)：M=
一般情況下M=2.4~3.3
濃度：用玻美度(Bé)表示，實(shí)際應(yīng)用時(shí)有兩種水玻璃：
38 Bé M=3.1~3.3 注漿用
51 Bé M=2.4~2.6 堵漏用
如果想進(jìn)一步縮短CS漿液的凝膠時(shí)間，也可以在其中加入其他的化學(xué)添加劑，如三乙醇胺、氯化鈉、硅粉等，可將CS漿液的凝膠時(shí)間縮短至7~15秒。如果要延長CS漿液的凝膠時(shí)間，可在其中加入緩凝劑，如磷酸二氫鉀等。
注漿設(shè)備
鉆孔設(shè)備(鉆機(jī))
MK-300 風(fēng)鎬
MK-400 煤電鉆
深孔鉆機(jī) MK-500 淺孔鉆機(jī) 鑿巖機(jī)
Q2J-100 錨桿鉆機(jī)
Q2J-200 錨索鉆機(jī)
注漿設(shè)備
常用的設(shè)備有：KBY50/70、KBY30/120、2TGZ60/120、2TGZ50/210等
配套設(shè)備：注漿管、混合器、攪拌機(jī)、貯漿池等
注漿工程案例
立井地面預(yù)注漿
立井工作面預(yù)注漿
立井工作面后注漿
壁后注漿、壁內(nèi)注漿、圍巖注漿
井下集中突水的注漿封堵
井下大面積的高壓突水的注漿封堵
溶洞突水的注漿封堵
井下特大突水事故的地面注漿治理
