煤礦生產(chǎn)開(kāi)采復(fù)雜構(gòu)造煤層

1、煤礦生產(chǎn)煤礦生產(chǎn) 開(kāi)采復(fù)雜構(gòu)造煤層開(kāi)采復(fù)雜構(gòu)造煤層 l相關(guān)知識(shí)回顧相關(guān)知識(shí)回顧 一、煤層的賦存條件一、煤層的賦存條件 l（一）煤層賦存的形態(tài) l1、層狀：穩(wěn)定、連續(xù)、厚度變化小且有規(guī)律；：穩(wěn)定、連續(xù)、厚度變化小且有規(guī)律； l2、似層狀：較穩(wěn)定、有一定連續(xù)性、厚度變化大且沒(méi)規(guī)：較穩(wěn)定、有一定連續(xù)性、厚度變化大且沒(méi)規(guī) 律；律； l3、非層狀：常分岔、尖滅，厚變無(wú)常，常見(jiàn)雞窩煤、扁：常分岔、尖滅，厚變無(wú)常，常見(jiàn)雞窩煤、扁 豆?fàn)罨蛲哥R煤等。豆?fàn)罨蛲哥R煤等。 l（二）煤層結(jié)構(gòu)（指煤層內(nèi)是否有較穩(wěn)定的夾石層）（指煤層內(nèi)是否有較穩(wěn)定的夾石層） l1、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)（不含穩(wěn)定的夾石層，有時(shí)含矸石透鏡體）（不含穩(wěn)定的

2、夾石層，有時(shí)含矸石透鏡體） l2、復(fù)雜結(jié)構(gòu)（含有較穩(wěn)定（含有較穩(wěn)定1-2層的夾石層，甚或有多層層的夾石層，甚或有多層 。若有。若有0.5m以上的矸層宜作為隔層頂板；或分采分運(yùn)，以上的矸層宜作為隔層頂板；或分采分運(yùn)， 不矸煤混雜而降低煤質(zhì)。）不矸煤混雜而降低煤質(zhì)。） l（三）煤層厚度（煤層頂?shù)装鍘r層之間的垂直距離，從（煤層頂?shù)装鍘r層之間的垂直距離，從 數(shù)厘米到兩百米不等。特厚煤數(shù)厘米到兩百米不等。特厚煤8m以上，厚煤以上，厚煤3.5m以上以上 ，中厚煤，中厚煤1.33.5m薄煤薄煤1.3m以下。）以下。） 具體分具體分總厚度、有益厚度、可采厚度。 二、煤層的頂?shù)装宥?、煤層的頂?shù)装?l（一）煤層的

3、頂?shù)装甯拍?l1、煤層底板：先于煤層沉積的巖層；：先于煤層沉積的巖層； l2、煤層頂板：后于煤層沉積的巖層；：后于煤層沉積的巖層； l（二）頂板結(jié)構(gòu) l1、偽頂（隨采隨落，幾厘米至幾十厘米，（隨采隨落，幾厘米至幾十厘米， 多炭質(zhì)泥巖、泥巖、頁(yè)巖）多炭質(zhì)泥巖、泥巖、頁(yè)巖） l2、直接頂（采后不久即垮落，常數(shù)米，是（采后不久即垮落，常數(shù)米，是 一至多層泥巖、頁(yè)巖或粉砂巖）一至多層泥巖、頁(yè)巖或粉砂巖） l3、基本頂（難于垮落，厚度大，常是砂巖（難于垮落，厚度大，常是砂巖 、礫巖、灰?guī)r）、礫巖、灰?guī)r） 三、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層的影響三、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層的影響 l（一）單斜構(gòu)造（產(chǎn)狀要素有（產(chǎn)狀要素有3：走向、

4、傾向、傾角：走向、傾向、傾角 ） l1、走向：煤（巖）層面與水平面的交線方向（兩端：煤（巖）層面與水平面的交線方向（兩端 延伸方向）；延伸方向）； l2、傾向：真傾斜線、傾向箭線；：真傾斜線、傾向箭線； l3、傾角：煤（巖）層面與水平面的銳角。：煤（巖）層面與水平面的銳角。 l煤層傾角：煤層傾角：10度，近水平煤層；度，近水平煤層；45度，急傾斜煤層。度，急傾斜煤層。 l（二）褶皺構(gòu)造（水平力擠壓，巖層成波狀彎曲且連（水平力擠壓，巖層成波狀彎曲且連 續(xù)）續(xù)） l1、向斜 l2、背斜 三、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層的影響三、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層的影響 l（三）斷裂構(gòu)造 l1、斷層要素：斷（層）面，斷盤（上盤、下盤

5、）（上盤、下盤） ，斷層線（斷面與地面的交線）及斷煤交線（上（斷面與地面的交線）及斷煤交線（上 盤斷煤交線、下盤斷煤交線），盤斷煤交線、下盤斷煤交線），斷距（地層斷距（地層斷距 、水平斷距、垂直斷距）、水平斷距、垂直斷距） l2、斷層分類： l（1）按斷盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分類： 正斷層，逆斷層，水平斷層 l（2）按斷面走向與巖層面走向的相對(duì)關(guān)系分類： 走向斷層，傾向斷層，斜交斷層 構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，斷層常以組合形式出現(xiàn)，如，階梯 狀斷層、地壘、地塹 四、巖槳侵入體與巖溶陷落柱四、巖槳侵入體與巖溶陷落柱 l（一）巖槳侵入體概念（一）巖槳侵入體概念 巖槳侵入到含煤地層時(shí)，即形成巖槳侵入到含煤地層時(shí)，即形成巖

6、槳侵入體 。 其主要影響有：使煤揮發(fā)分降低、灰分增高、黏（其主要影響有：使煤揮發(fā)分降低、灰分增高、黏（ 粘）結(jié)性減低，降低使用價(jià)值。粘）結(jié)性減低，降低使用價(jià)值。 l（二）巖槳侵入體主要產(chǎn)狀（二）巖槳侵入體主要產(chǎn)狀 l1、巖床（巖槳沿煤層層面侵入而形成的層狀（巖槳沿煤層層面侵入而形成的層狀 體）體） l2、巖墻（巖槳沿?cái)嗔严断蛏锨秩攵纬傻膲Γ◣r槳沿?cái)嗔严断蛏锨秩攵纬傻膲?狀體）狀體） l（三）巖溶陷落柱（三）巖溶陷落柱 可溶性灰?guī)r、白云巖等受地下水溶蝕而形可溶性灰?guī)r、白云巖等受地下水溶蝕而形 成空洞，上部煤系地層塌陷，形成不規(guī)則柱體成空洞，上部煤系地層塌陷，形成不規(guī)則柱體 。 引例：引例：

7、“套路與散打套路與散打” 復(fù)雜煤層概念：復(fù)雜煤層概念： l1 1、正常煤層的地質(zhì)情況、正常煤層的地質(zhì)情況： l煤層中存在斷裂（斷層）煤層中存在斷裂（斷層） l煤層中存在褶皺（褶曲）煤層中存在褶皺（褶曲） l煤層中存在火成巖侵入和陷落柱煤層中存在火成巖侵入和陷落柱 l2 2、復(fù)雜煤層的地質(zhì)情況、復(fù)雜煤層的地質(zhì)情況： l煤層中，斷裂（斷層）發(fā)育或很發(fā)育，即斷層多而密煤層中，斷裂（斷層）發(fā)育或很發(fā)育，即斷層多而密 集，煤層受到較大破壞；集，煤層受到較大破壞； l煤層中，褶皺（褶曲）緊密而復(fù)雜，產(chǎn)狀變化劇烈，煤層中，褶皺（褶曲）緊密而復(fù)雜，產(chǎn)狀變化劇烈， 煤層受到較大破壞；煤層受到較大破壞； l煤層中

8、，火成巖侵入影響大并破壞煤層嚴(yán)重及陷落柱煤層中，火成巖侵入影響大并破壞煤層嚴(yán)重及陷落柱 更大更復(fù)雜。更大更復(fù)雜。 復(fù)雜煤層概念：復(fù)雜煤層概念： l 各地區(qū)的地質(zhì)條件是千差萬(wàn)別的，但其 共同點(diǎn)是煤層都遭受地質(zhì)構(gòu)造作用的嚴(yán)重破壞 ，而以各自不同的復(fù)雜形式賦存著。 l 所謂構(gòu)造復(fù)雜煤層構(gòu)造復(fù)雜煤層，系指井田內(nèi)煤系地系指井田內(nèi)煤系地 層沿走向及傾向產(chǎn)狀變化較大，斷層發(fā)育，有層沿走向及傾向產(chǎn)狀變化較大，斷層發(fā)育，有 時(shí)受到巖漿巖嚴(yán)重影響的煤層時(shí)受到巖漿巖嚴(yán)重影響的煤層，包括：“煤系煤系 呈緊密復(fù)雜褶皺，并伴有較多斷層，產(chǎn)狀變化呈緊密復(fù)雜褶皺，并伴有較多斷層，產(chǎn)狀變化 劇烈；或煤系地層具有密集斷層，煤層受

9、到較劇烈；或煤系地層具有密集斷層，煤層受到較 大的破壞；或煤系地層受到巖漿巖侵入破壞，大的破壞；或煤系地層受到巖漿巖侵入破壞， 使構(gòu)造更復(fù)雜化，同時(shí)煤層受到嚴(yán)重破壞使構(gòu)造更復(fù)雜化，同時(shí)煤層受到嚴(yán)重破壞”。 從煤層穩(wěn)定程度上看從煤層穩(wěn)定程度上看構(gòu)造復(fù)雜構(gòu)造復(fù)雜 煤層煤層可分為可分為不穩(wěn)定型不穩(wěn)定型和和極不穩(wěn)定型極不穩(wěn)定型。 l 不穩(wěn)定型不穩(wěn)定型即煤層厚度或煤質(zhì)變化較大，或 構(gòu)造復(fù)雜，煤層具有變薄、尖滅或分叉現(xiàn)象， 且有部分煤層的厚度不可開(kāi)采或煤質(zhì)達(dá)不到工 業(yè)指標(biāo)的要求，但尚有一定規(guī)律可尋。 l 極不穩(wěn)定型極不穩(wěn)定型即煤層厚度或煤質(zhì)變化極大， 或結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，煤層常呈大小不等的透鏡狀 或雞窩狀，一

10、般不連續(xù)，不易尋出規(guī)律，僅局 部地段煤層厚度及煤質(zhì)達(dá)到工業(yè)指標(biāo)。 l例如，我省的嘉禾煤礦（湘煤嘉禾礦業(yè)公司） 。 本課程主授內(nèi)容本課程主授內(nèi)容 l斷裂構(gòu)造煤層開(kāi)采方法（12h）； l向斜構(gòu)造煤層開(kāi)采方法（8h）； l盆地構(gòu)造煤層開(kāi)采方法（6h）； l其他構(gòu)造煤層開(kāi)采方法（8h）； l不穩(wěn)定煤層開(kāi)采方法（6h）； l地應(yīng)力顯現(xiàn)及其控制專題（4h）； l案例分析專題（4h） 。 第一章第一章 斷裂構(gòu)造煤層開(kāi)采方法斷裂構(gòu)造煤層開(kāi)采方法 第一講：第一講： 斷裂構(gòu)造的影響及開(kāi)拓部署 中斷層的處理方法（上） 一、斷裂構(gòu)造對(duì)開(kāi)拓開(kāi)采的影響一、斷裂構(gòu)造對(duì)開(kāi)拓開(kāi)采的影響 生產(chǎn)中常遇到的煤層很少有連續(xù)不斷 、平整

11、如一的，大多數(shù)被斷裂構(gòu)造所破壞 ，煤層被切割成不同的斷塊，大塊煤田被 斷層分成更少的部分，成為礦田（井田） 或采區(qū)。即使在這些小斷塊內(nèi)，由于斷裂 構(gòu)造作用的結(jié)果，巖層產(chǎn)生不同方向的裂 縫，使巖層遭到破壞，為其冒落和充水創(chuàng) 造條件，給開(kāi)采帶來(lái)困難。 1763年，俄國(guó)學(xué)者M(jìn).B.羅蒙諾索夫就對(duì)斷 裂做過(guò)生動(dòng)而確切的描述，他說(shuō)：“平躺的（ 煤巖）層并不總是連續(xù)不斷的在地下延展著的 ，而往往被石墻割斷了，這種石墻把其他與含 煤層位置相同的巖層也都一起隔斷開(kāi)來(lái)。在這 種情況下，想打通這種石墻要花費(fèi)許多勞力和 金錢，尤其是，如果過(guò)墻以后煤層位置和原來(lái) 的對(duì)不上了，而比原來(lái)煤層位置或者高了，或 者低了；這一

12、點(diǎn)可以根據(jù)開(kāi)采一邊的煤層的上 下各層的性質(zhì)猜測(cè)出來(lái)。凡是遇見(jiàn)隔墻的地方 ，巖層差不多總是不向上折就是向下折，這些 從下邊獲到的情況就清楚了：如果石墻前面的 煤層向下彎的，過(guò)了墻就向上彎了，或是平的 ；反之，原來(lái)向上彎的，過(guò)墻以后就向下傾斜 了”。 （一）在被斷層破壞的井田中，進(jìn)行開(kāi)拓、（一）在被斷層破壞的井田中，進(jìn)行開(kāi)拓、 布置巷道和進(jìn)行開(kāi)采必須考慮斷層的影響布置巷道和進(jìn)行開(kāi)采必須考慮斷層的影響 l1、劃分水平和采區(qū)時(shí)，斷層所處的位置及 對(duì)開(kāi)采的影響； l2、主要巷道（運(yùn)輸大巷，回風(fēng)巷道和采區(qū) 上、下山）與斷層的相互位置關(guān)系； l3、各斷塊之間的聯(lián)系方式，即所采用的巷 道形式和數(shù)量； l4、掘

13、進(jìn)和開(kāi)采遇斷層時(shí)的技術(shù)措施及過(guò)斷 層的難易程度； l5、各生產(chǎn)系統(tǒng)之間是否協(xié)調(diào)。 （二）開(kāi)拓或開(kāi)采方案合理的要求（二）開(kāi)拓或開(kāi)采方案合理的要求 ？ l 上述幾個(gè)問(wèn)題處理得當(dāng)，也就是在開(kāi)拓或 開(kāi)采方案中，把斷層對(duì)安全生產(chǎn)的影響減少到 最低限度（安全、高效、低成本），那么這個(gè) 開(kāi)拓或開(kāi)采方案就是比較合理的。 l 總之，斷裂構(gòu)造對(duì)煤層的作用結(jié)果，把煤 層分割成四分五裂的狀態(tài)，在有斷層的情況下 ，巷道布置的實(shí)質(zhì)就是要把孤立的各斷塊用巷 道聯(lián)系在一起，使其在構(gòu)成的生產(chǎn)系統(tǒng)中成為 一個(gè)整體，在開(kāi)拓、掘進(jìn)和回采時(shí)，就要提出 具體的施工措施，使采掘工程順利通過(guò)斷層破 碎帶。 （三）處理斷層的原則要求（三）處理

14、斷層的原則要求 l 在設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備和生產(chǎn)工程工作中，處理斷層在設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備和生產(chǎn)工程工作中，處理斷層 的原則要求的原則要求應(yīng)當(dāng)是在保證安全生產(chǎn)的前提下，最 大限度的減少斷層對(duì)安全對(duì)生產(chǎn)的影響，減少處 理巖石的工程量，降低成本及煤炭損失，盡快的 通過(guò)斷層。 （經(jīng)濟(jì)工作的基本原則：多快好省多快好?。。?根據(jù)斷層在井田中的位置、落差大小及其對(duì)根據(jù)斷層在井田中的位置、落差大小及其對(duì) 開(kāi)拓和生產(chǎn)的影響程度來(lái)分別對(duì)待及處理之開(kāi)拓和生產(chǎn)的影響程度來(lái)分別對(duì)待及處理之 。 根據(jù)斷層在井田中的位置和落差大小以及 對(duì)開(kāi)拓和生產(chǎn)的影響程度的不同來(lái)進(jìn)行技術(shù)處 理，這就是斷層處理的斷層處理的“方法策略方法策略”。 對(duì)落差大的

15、斷層，應(yīng)在開(kāi)拓部署中考慮處 理；對(duì)落差小的斷層，由于難以預(yù)測(cè)，只好在 掘進(jìn)和開(kāi)采中處理。因此，我們將從以下幾方 面談?wù)剶鄬拥奶幚磙k法： 1、開(kāi)拓部署中斷層的處理；2、掘進(jìn)巷 道中斷層的處理；3、采煤工作面中斷層的處 理。 二、開(kāi)拓部署中斷層的處理方法二、開(kāi)拓部署中斷層的處理方法 在遭受斷層破壞的地區(qū)，煤炭?jī)?chǔ)量的分 布將發(fā)生變化：有些斷塊局部可采；有些斷塊 由于斷層密布，喪失開(kāi)采價(jià)值而無(wú)法開(kāi)采；有 些斷塊雖然可采，但由于落差和破碎帶的影響 ，可采儲(chǔ)量可采儲(chǔ)量大大減少。由于儲(chǔ)量的變化，我們 必須調(diào)整開(kāi)拓部署，針對(duì)不同的斷塊，改變巷 道布置的方法。 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) l一、巷道類別（開(kāi)拓巷道、準(zhǔn)備巷道、回采

16、巷道）及作用 l二、斷裂構(gòu)造 l1、斷層要素：斷（層）面，斷盤（上盤、下盤），（上盤、下盤），斷層線（斷面（斷面 與地面的交線）及斷煤交線（上盤斷煤交線、下盤斷煤交線），與地面的交線）及斷煤交線（上盤斷煤交線、下盤斷煤交線）， 斷距（地層斷距、水平斷距、垂直斷距）（地層斷距、水平斷距、垂直斷距）斷面產(chǎn)狀（三點(diǎn)：走 向、傾向、傾角）。 l2、斷層分類： l（1）按斷盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分類： 正斷層，逆斷層，水平斷層 l（2）按斷面走向與巖層面走向的相對(duì)關(guān)系分類： 走向斷層，傾向斷層，斜交斷層 構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，斷層常以組合形式出現(xiàn)，如，階梯狀斷層、地壘、 地塹。 （一）劃分井田處理法（一）劃分井田處理法

17、煤田中存在著大斷層，要根據(jù)斷層落差、 斷層分布和煤炭?jī)?chǔ)量情況，在劃分井田時(shí)處理 ，大型礦井和中型礦井，可將落差大于100m 的斷層作為礦田邊界，小型礦井可將落差大于 50m的斷層作為礦田邊界。 案例分析：案例分析： 例如，鶴壁礦區(qū)即以落差100m以上的走向 NE、傾向NW的高角度正斷層將煤田劃分為礦 （井）田，分別以7個(gè)斷層，依次作為九礦、四 礦、一礦、二礦、三礦、五礦和六礦的自然邊 界，礦井生產(chǎn)能力為25萬(wàn)t/a120萬(wàn)t/a（符號(hào)t 噸，a年） 參見(jiàn)，圖1-1。 提示提示1： 相鄰礦井開(kāi)采同一煤層時(shí)，必須在礦井邊 界處留出40m（參考值）以上的隔離煤柱；如 果礦井是以斷層分界時(shí)，要在斷層兩

18、側(cè)各留出 隔離煤柱；如斷層是含水?dāng)鄬?，須要?jì)算隔離如斷層是含水?dāng)鄬?，須要?jì)算隔離 煤柱尺寸煤柱尺寸。這樣就劃出了礦井開(kāi)拓的技術(shù)邊界 。 我國(guó)礦區(qū)大部分是以斷層劃分井田的，井 田邊界兩側(cè)須留設(shè)防水煤柱，以防止發(fā)生突水 事故后波及鄰礦。 提示提示2： 礦井以斷層作為井田邊界時(shí)，應(yīng)考慮斷層導(dǎo) 水的可能性，如屬含水或?qū)當(dāng)鄬?圖1-2），則 斷層煤柱尺寸應(yīng)以承受承壓水的壓力而保持煤柱 的穩(wěn)定來(lái)確定其尺寸。目前計(jì)算斷層防水煤柱的 尺寸有以下公式： l（1）煤層直接與含水層接觸）煤層直接與含水層接觸(圖1-3），亦稱裘布 衣公式，即 l A=0.5l l 式中 A煤柱寬度，m； l l巷道（采場(chǎng)）寬或高，

19、m； l P水頭壓力，MPa； l k p巖石抗張強(qiáng)度，MPa。 p k p30 l （2）煤層與含水層相隔一定距離）煤層與含水層相隔一定距離（圖14），亦稱斯列薩烈夫 公式，即 l = l l式中: l 、 巷道底板及頂板隔水層厚度，m（圖15）； l 、 巷道底部及頂部寬度，m； l 、 水頭壓力，MPa； l 、 巷道底板及頂板隔水層容重，kg/ ； l 、 巷道底板及頂板隔水層巖石抗張強(qiáng)度，MPa。 l = l 用上兩式計(jì)算，選取較大值留置煤柱，并用下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算尺 寸 1 t 1 t 2 t 1 1 4 8 111 2 1 2 11 p p K lrHKlrl 1 l 2 l 1 H

20、 2 H 1 r 2 r 3 m 1 p K 2 p K 2 t 2 2 4 8 222 2 2 2 22 p p K lrHKlrl 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煤柱尺寸（經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煤柱尺寸（1） 峰峰、焦作和新汶等礦區(qū)對(duì)上述公式都做了驗(yàn)證 ，并提出了修正的經(jīng)驗(yàn)公式。見(jiàn)圖16。 A=0.5lk + n 式中： l l巷道（采場(chǎng)）寬或高，m； l k安全系數(shù)，25； l P水頭壓力，MPa； l kp巖石抗張強(qiáng)度，MPa； ln 開(kāi)采后采空區(qū)邊界煤柱破壞寬度，m； lt 隔水層厚度（圖16）按上式 計(jì)算后加N修正 ； lN 開(kāi)采后底板破壞深度，m。 p K p30 2 t 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煤柱尺寸（經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

21、煤柱尺寸（2） 我國(guó)學(xué)者根據(jù)采動(dòng)覆巖的破壞參數(shù)、靜水壓力的破壞尺寸 和礦山測(cè)量誤差等因素，綜合考慮并提出分別計(jì)算斷層上、下 盤的防水煤柱尺寸。 l1、斷層下盤防水煤柱尺寸（圖18)計(jì)算公式： l W= + + l W= Wp + Wf + l式中 ： lW邊界防水煤柱寬度，m; l 煤柱邊界受支承壓力作用而形成的屈服帶寬度，m； 對(duì)中硬覆巖可取=(0.005MH); l M煤層開(kāi)采厚度（圖18中以m 表示煤層采厚），m； l H煤層埋藏深度，m； l 抗靜水壓力破壞所需的煤柱寬度，m; lmT礦井邊界處確定煤柱位置的測(cè)量誤差，取mT=3m; lWf抗覆巖破壞（導(dǎo)水裂縫帶和巖層破壞角）導(dǎo)水所需的

22、煤柱 寬度，m。 y W y W p W p W T m T m 抗靜水壓力破壞所需煤柱寬度抗靜水壓力破壞所需煤柱寬度 的計(jì)算的計(jì)算 =0.5KM lK安全系數(shù)，23； lP水頭壓力，MPa; lM煤層開(kāi)采厚度，m； lkp巖石抗張強(qiáng)度，MPa； p W p k P p W Wf應(yīng)據(jù)具體情況分別加以考慮：應(yīng)據(jù)具體情況分別加以考慮： 1、當(dāng)斷層面走向與煤層走向垂直時(shí)： lWf=H柱（ctg1+ ctg ) 式中:H柱抗覆巖破壞導(dǎo)水所需巖柱高度，m; l H柱=H裂+H保 l H裂導(dǎo)水裂隙帶高度，m; l 對(duì)初次采動(dòng)的煤層H裂：軟覆巖 H裂=10M1； 中硬覆巖 H裂=20M1； 硬覆巖 H裂=3

23、0M1； M1單一煤層首次采厚，m; l 對(duì)煤層分層開(kāi)采或近距離煤層群開(kāi)采H裂： 軟覆巖 H裂=10M+10 ；中硬覆巖 H裂=20M+10； 硬覆巖 H裂=30M+10； M厚煤層各分層或近距離煤層群的累計(jì)采厚，m lM厚煤層各分層或近距離煤層群的累計(jì)采厚 ，m； lH保保護(hù)層厚度，取10m； l 1 斷層面傾斜角； l巖層沿走向方向的裂縫角。 2、當(dāng)斷層面走向與煤層反向相交時(shí)： Wf=H柱ctg2+ ctg (- ) l 上山方向的巖層裂縫角。 3、當(dāng)斷層面走向與煤層順向相交時(shí)： Wf=H柱ctg2+ ctg (- ) l下山方向的巖層裂縫角。 l 按上述兩種計(jì)算公式得出的煤柱尺寸W值 ，

24、取其中大者，在首采煤層煤柱尺寸確定后， 從其端點(diǎn)引相應(yīng)的裂縫角劃定各煤層的煤柱尺 寸。 l2、斷層上盤防水煤柱尺寸計(jì)算（圖19) ： l當(dāng)斷層面傾角小于相應(yīng)的煤層頂板巖層裂 縫角時(shí)，首采煤層僅考慮水壓的影響，按式 ：W=Wy+Wp+mT計(jì)算。 l如果斷層面的傾角大于相應(yīng)的煤層頂板巖 層裂縫角時(shí)，視斷層面和煤層的關(guān)系，采用 相應(yīng)的公式計(jì)算煤柱尺寸，此時(shí)注意ctg2 的符號(hào)， 2 90 時(shí)取“+”，2 90時(shí)取“- ”。 第一章第一章 斷裂構(gòu)造煤層開(kāi)采方法斷裂構(gòu)造煤層開(kāi)采方法 第二講：第二講： 斷裂構(gòu)造的影響及開(kāi)拓部署 中斷層的處理方法（下） （二）井田內(nèi)開(kāi)拓中的斷層處理方法（二）井田內(nèi)開(kāi)拓中的斷

25、層處理方法 l1、落差小，用單水平主要石門開(kāi)拓、落差小，用單水平主要石門開(kāi)拓 礦井開(kāi)采水平的數(shù)目，決定于煤層的埋礦井開(kāi)采水平的數(shù)目，決定于煤層的埋 藏深度、沿傾斜的延長(zhǎng)距離、煤層的傾角和煤藏深度、沿傾斜的延長(zhǎng)距離、煤層的傾角和煤 層間距等。當(dāng)煤層被斷層破壞后，由于其相互層間距等。當(dāng)煤層被斷層破壞后，由于其相互 位置發(fā)生了變化，井田內(nèi)斷層落差和斷塊的相位置發(fā)生了變化，井田內(nèi)斷層落差和斷塊的相 對(duì)位置影響了礦井開(kāi)采的水平的設(shè)置。對(duì)位置影響了礦井開(kāi)采的水平的設(shè)置。 如煤層被斷裂錯(cuò)動(dòng)，其淺部和深部的各 斷塊趨近于同一部位，此時(shí)可用（立井）單水 平主要石門貫通各斷塊煤層，這有利于巷道布 置（圖110）。

26、 l2、落差大，用多水平開(kāi)拓、落差大，用多水平開(kāi)拓 當(dāng)斷層落差很大時(shí)，則必須用多水平開(kāi) 拓各斷塊如圖111所示 。 案例：吉林蛟河煤礦開(kāi)采煤層四層，被走 向斷層切割為四個(gè)斷塊，其下部有三個(gè)斷塊位 置相近，設(shè)+75水平開(kāi)采一塊段，設(shè)-75水平開(kāi) 采二、三和四塊段，斷層的作用將深部的煤層 錯(cuò)動(dòng)抬起，給深部開(kāi)拓開(kāi)采創(chuàng)造了有利條件（ 圖112）。 l3、礦田深部被斷層切割時(shí)，可以以斷層作為、礦田深部被斷層切割時(shí)，可以以斷層作為 井田的深部自然邊界井田的深部自然邊界 l 礦田深部被斷層切割時(shí)（圖113）， 可以以斷層作為礦田的自然邊界，但這會(huì)使各 煤層的斜長(zhǎng)不一致，如果仍用石門聯(lián)系各煤層 ，勢(shì)必造成石門

27、過(guò)長(zhǎng)，最下層煤開(kāi)掘很長(zhǎng)的下 山，或用兩段下山開(kāi)拓，給運(yùn)輸、提升、通風(fēng) 、排水和巷道維修帶來(lái)困難。因此，在這種情 況下，應(yīng)當(dāng)采用傾斜巷道（巖石斜巷）來(lái)代替 石門開(kāi)拓傾斜長(zhǎng)度較大的煤層。 4、煤層被若干走向斷層所斷裂，用石門暗、煤層被若干走向斷層所斷裂，用石門暗 井方式的開(kāi)拓井方式的開(kāi)拓 l 當(dāng)煤層被若干走向斷層所斷裂，用主要石 門開(kāi)采不便時(shí)，可用石門暗井的方式聯(lián)系各斷 塊。 l 圖114為石門暗井開(kāi)拓實(shí)例，該礦每一 斷塊都有石門和暗井獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)輸和通風(fēng)。 l5、礦井深部部分煤層被斷至開(kāi)采水平以下時(shí)、礦井深部部分煤層被斷至開(kāi)采水平以下時(shí) ，可用暗井開(kāi)拓。，可用暗井開(kāi)拓。 l 圖115所示，礦井深部

28、部分煤層被走向 斷層所切割，如果用石門貫通被斷裂的煤層， 需要延伸井筒，并要開(kāi)掘很長(zhǎng)的石門，這是很 不經(jīng)濟(jì)的。但在開(kāi)采水平打一暗井溝通被斷裂 煤層，無(wú)論是對(duì)掘進(jìn)還是對(duì)生產(chǎn)都是有利的。 6、井田內(nèi)各斷塊賦存的水平位置和斷塊尺寸相差、井田內(nèi)各斷塊賦存的水平位置和斷塊尺寸相差 懸殊，以階段（水平）差別較大的布置方式來(lái)解決懸殊，以階段（水平）差別較大的布置方式來(lái)解決 之。之。 井田內(nèi)各斷塊賦存的水平位置和斷塊尺寸相差懸殊，致 使階段（水平）的布置差別較大。 如棗莊礦務(wù)局八一煤礦主采第三層煤，井田中斷層多且 落差大，導(dǎo)致井田傾斜方向尺寸不一（圖116）。礦井采 用斜井多水平開(kāi)拓方式，第一水平（-120M

29、水平）走向長(zhǎng) 1.4km，斜長(zhǎng)僅400M ，井田南翼煤層受斷層切割，向深部斷 失，-300M以上沒(méi)有煤炭；第二水平（-340M水平）走向長(zhǎng) 1.7km，斜長(zhǎng)600M，基本上位于井田北翼；第三水平（-600m 水平）走向長(zhǎng)3km4.6km，斜長(zhǎng)600m1000m，大部分位于井 田南翼。因此，井田內(nèi)的階段劃分達(dá)不到理論上的每個(gè)階段貫 通整個(gè)井田走向的要求，而成為分塊段地劃分階段（水平）， 即-120M水平和-340m水平只在井田北翼出現(xiàn)，其深部水平南 翼設(shè)在-600m，而北翼設(shè)在-560m；南北兩翼水平數(shù)目不等， 且煤炭分布的面積和儲(chǔ)量亦不平衡，表明斷層分割煤層造成礦 井開(kāi)拓難度很大。 7、由于斷

30、層可以使煤層群中不同的煤層錯(cuò)、由于斷層可以使煤層群中不同的煤層錯(cuò) 動(dòng)在一起，開(kāi)拓巷道可以布置在不同的煤層動(dòng)在一起，開(kāi)拓巷道可以布置在不同的煤層 中。中。 l 在開(kāi)拓煤層群時(shí)，由于斷層可以使不同的 煤層錯(cuò)動(dòng)在一起，開(kāi)拓巷道可以布置在不同的 煤層中。 見(jiàn)圖117，當(dāng)穿過(guò)兩道斷層時(shí)卻遇 到了第二層煤和第四層煤，因此階段運(yùn)輸大巷 也就布置在不同煤層中了，從而改變了運(yùn)輸和 提升系統(tǒng)在斷層破碎區(qū)，用采區(qū)石門和區(qū)段暗 井聯(lián)系各斷塊以解決運(yùn)輸和通風(fēng)的問(wèn)題。 附：過(guò)去的做法（案例），采區(qū)石門暗井開(kāi)拓附：過(guò)去的做法（案例），采區(qū)石門暗井開(kāi)拓 。 l 圖118是新邱四坑采區(qū)石門暗井開(kāi)拓的 例子。 l 東北地區(qū)許多礦

31、井在采用石門暗井開(kāi)采斷 層破碎區(qū)的例子很多，經(jīng)驗(yàn)也很豐富。 8、井田中落差較小一些的斷層，例如落差、井田中落差較小一些的斷層，例如落差20m 50m，可考慮作為水平或采區(qū)劃分的依據(jù)。，可考慮作為水平或采區(qū)劃分的依據(jù)。 l 被20m50m斷層分割的井田斷塊，其傾斜 長(zhǎng)度較大，煤炭?jī)?chǔ)量又能滿足一個(gè)水平的服務(wù)年 限，可以考慮以走向斷層作為水平邊界。如圖 119所示，某礦井田內(nèi)有5條斷層（基本上屬 于走向斷層），將煤層分割為四大部分，該礦在 開(kāi)拓部署中，就以斷層為界劃分四個(gè)水平：- 65m、-225m、-375m和-420m水平，這是一個(gè) 很好的例子。 l 在上山（或下山）部分存在走向斷層時(shí)， 其落差

32、較大，但被斷層分割的傾斜長(zhǎng)度較短， 可以考慮以走向斷層作為水平的輔助水平，當(dāng) 然運(yùn)輸將是兩段，系統(tǒng)復(fù)雜些（圖120）。 9、采區(qū)巷道布置要因地制宜采取適合方、采區(qū)巷道布置要因地制宜采取適合方 案案 l 當(dāng)?shù)V田傾斜斷層將煤層切割后，各斷層煤 層的長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一，采區(qū)巷道布置要因地制宜 采取適合的方案。斷塊走向長(zhǎng)在千米以內(nèi)，可 用單翼上山；走向長(zhǎng)在2000m左右可用雙翼上 山布置方案。斷層落差大于20m，斷塊尺寸較 大時(shí)，可以斷層為采區(qū)邊界。斷層落差小于 20m，斷塊尺寸較小時(shí)，則不以斷層為界，采 區(qū)可跨越斷層。 案例案例 l 例如，20世紀(jì)50年代雞西小恒山煤礦凡 遇到斷層落差在10m15m時(shí)，都

33、采取通過(guò)斷 層的辦法；斷層落差大于20m，就以此作為采 區(qū)邊界劃分采區(qū)，其效果較好；而嶺西煤礦都 采用了另開(kāi)上山的辦法，結(jié)果多開(kāi)了絞車道、 車場(chǎng)和切眼，影響了掘進(jìn)率，增加了搬家次數(shù) 。這是一個(gè)很明顯的對(duì)照。 l如以圖121為例，其經(jīng)濟(jì)比較如下： l li方案掘進(jìn)費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等費(fèi)用，1，2，3 ，k。 l 至于是否跨越斷層，這取決于經(jīng)濟(jì)效果， 即當(dāng)過(guò)斷層石門方案的總費(fèi)用小于另開(kāi)上（下) 山方案所需的總費(fèi)用時(shí)，就采用過(guò)斷層石門跨 斷層開(kāi)采的方案。 k i C 1 石門 k i C 1 上山 l 在使用走向長(zhǎng)壁采煤法時(shí)，往往 因受斷層的切割，采煤工作面的長(zhǎng) 度受到限制，此時(shí)可根據(jù)斷層的分 布方向，適時(shí)地改變巷道布置方式 ，采用不同的回采方法，以提高回 采率和產(chǎn)量。 l 如某礦井田內(nèi)斷層較多，區(qū)內(nèi)被斷層切割成不 同形狀的條帶，很難找出沿煤層走向近千米無(wú)斷層 的塊段，難以布置長(zhǎng)壁工作面，如采用傾斜長(zhǎng)壁采 煤法，則大大增強(qiáng)了對(duì)煤層的適應(yīng)性，降低了