《深矿井开采技术》doc版

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1、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

2、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。表1中国煤矿开拓系统按开采深度对矿井分类矿井类别浅矿井中深矿井深矿井特深矿井采深H/m＜400≤400＜800≤800＜1200≥1200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1000

3、m。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

4、接近1000m。预计10～20年后，开采深度大于700m的矿井将不断增加。由此可见，深部矿井的开采技术既是当前一些矿井面临的问题，也是我国煤炭工业长远发展需要十分重视和研究解决的问题。2、煤矿深井开采的主要特征深矿井开采就是指埋藏在距地表一定深度(一般大于800m)的煤炭，具有如下主要特征。1)地压大主要表现在以下几个方面：34(1)原岩应力大。原岩应力包括自重应力、构造应力以及赋存在岩体中的水和瓦斯对岩体的压力等。自重应力随埋藏深度的增加而增大。构造应力实际上是构造残余应力，当开采深度大时，构造应力由于释放困难，残余构造应力大。地下水和瓦斯赋存在岩体中，一般情况下，其赋存量和压力随赋存深度

5、增大而增大。因而，在深矿井开采中原岩应力大。(2)岩体塑性大。岩石的变形特性与受力状态有关：当侧向压力由零(单向受力)逐渐增加时，岩石的塑性会逐渐增加。在深矿井开采中，由于原岩应力大，主要是侧向应力的增加使岩体的塑性增大。当开采到一定深度时，岩体会进入完全塑性状态，此时，原岩应力为三向等压，即所谓的静水压力状态。(3)矿山压力显现剧烈。矿山压力显现剧烈是深矿井开采中原岩应力大和岩体塑性大的主要表现。矿山压力显现剧烈表现为：①围岩移动量大，移动速度快。巷道围岩移近量，巷道顶底板移近率随采深增大而增大，尤其底臌量所占比重随采深增大而增大，甚至有些巷道在掘出后在很短时间内就无法使用。②冲击地压发生

6、频度高，冲击能量大。冲击地压是发生在巷道或采场围岩中的一种复杂的动力现象，以围岩的突然破坏为特征，当岩石受力达到岩石强度极限时，岩石将出现破坏，对于脆性大的岩石，其破坏伴随着弹性能的突然释放，而这种弹性能的突然释放，又会加速岩石的破坏，形成煤(岩)炮或煤(岩)抛出或片帮。这就是冲击地压发生的机理和冲击地压显现。在深矿井开采中岩体受力大，在脆性大的岩层，就可能发生冲击地压。2)地温高地温是指井下岩层的温度。一般情况下，地温随深度增加而呈线性增加，其增高率用温度梯度(℃／hm，hm＝100m)表示。地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。在深矿井开采中，矿井温度一般都比较高，会影响人体健

7、康，有时甚至会远高于人体所能承受的最高温度。3)矿井瓦斯大（1）矿井瓦斯(绝对)涌出量大。矿井瓦斯(绝对)涌出量随开采深度增加而增大，其原因是：①一般情况下，煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大。②煤炭开采强度随采深增加而增大。（2）瓦斯突出(煤与瓦斯突出)频度大，突出的量大。影响瓦斯突出的因素有：瓦斯赋存量和压力；煤（岩）的物理力学性质和所受地压；地质条件等。这些因素随开采深度增加而增大。因此，一般情况下，瓦斯突出的