煤矿特殊条件开采暂行管理办法

第一篇：煤矿特殊条件开采暂行管理办法

山西省煤炭工业厅

煤矿特殊条件开采暂行管理办法

晋煤行发（2014）1561号

第一章 总 则

第 1-1 条 为巩固我省煤矿企业兼并重组整合成果，进一步加强我省煤矿资源管理和利用，促进煤矿企业安全发展、科学发 展和可持续发展，根据《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》（国家发展和改革委员会令[2012]第16号）、《生产煤矿回采率管 理暂行规定》（国家发展和改革委员会令[2012]第17号）以及《煤矿安全规程》，特制订本办法。

第 1-2 条 本办法所称的煤矿，是指在山西省境内证照齐全、合法有效并完成煤矿生产能力登记公告的生产煤矿，建设煤矿涉及有关内容的按照批准的设计严格执行。

第 1-3 条 本办法所称的特殊条件开采，是指“三下开采、蹬空开采、边角煤开采、旧采空区复采”等。

第 1-4 条 鼓励煤矿企业在安全、合理、经济的前提下，进行特殊条件采煤，提高资源回收率。鼓励煤矿企业开展特殊条件开采技术研究，采用适宜特殊条件开采的技术、工艺。

第 1-5 条 煤矿企业进行特殊条件开采必须编制技术方案或设计并制定针对性安全技术措施，按规定报批或备案，有关部门对特殊条件开采的可行性应进行充分论证。

第 1-6 条 禁止使用炮采等落后采煤工艺；水文地质条件复杂及以上、煤与瓦斯突出、自燃发火严重的矿井不得进行特殊条 件开采。

第 1-7 条 进行特殊条件开采必须坚持集约生产，原则上在原批准的采煤工作面个数基础上，新增加的特殊开采工作面不超过一个，且矿井必须满足通风、排水、运输、供电、避灾等安全生产需要，并符合《煤矿安全规程》及其他规定。煤矿必须按照 登记公告能力组织生产，不得因增加特殊开采工作面超能力生产。

第 1-8 条 煤矿企业进行特殊条件开采，储量管理及回采率符合有关规定，设计应按有关要求确定合理的回采率，同时必须遵守《煤矿安全规程》及其他规定。

第二章 “三下”开采

第 2-1 条 “三下”开采必须严格执行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》、《煤矿安全规程》和《煤 矿防治水规定》的各项条款。必须按照《煤矿安全规程》规定履 行相关审批手续。

第 2-2 条 开采建（构）筑物、水体、铁路所压煤炭资源应遵循煤炭资源优化利用原则、受护对象安全原则、保护生态环境 原则和企业经济利益与社会效益原则，凡技术上可行、经济上合 理、安全上可靠，丢弃后带来永不可采或其它严重后果的，都应进行开采；在目前技术条件下难以开采，但采用搬迁、就地重建、就地维修、改道（河流）和疏干或改造（地下含水层）等特殊措施，在经济上合理时，可进行开采。

第 2-3 条 建（构）筑物下、铁路下、近水体安全采煤，必须坚持以下原则：在建（构）筑物下采煤时，对于零星建（构）筑物，受开采 影响后经过维修能满足安全使用要求；对于大片建筑物群，受开采影响后大部分建筑物不维修或小修，少部分建筑物经中修和个别经大修能满足安全使用要求；在近水体采煤时，受影响的采区和矿井涌水量不超过其排水 能力、不影响正常生产，以及地面水利设施维修不影响正常使用；在铁路下采煤时，经采取措施不影响列车安全运行。

第 2-4 条近水体采煤时，必须严格控制对水体的采动影响程度。按水体的类型、流态、规模、赋存条件及允许采动影响程度，将受开采影响的水体分为不同的采动等级（详见“建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程”第 50 条表 4）。对不同的采动等级的水体，必须采取留设相应的安全煤岩柱等措施。

第 2-5 条 管部门同意。在铁路下采煤时，采深采厚比必须符合有关规定，同时最小深度中的基岩厚度必须大于垮落带高度。

第 2-6 条 鼓励煤矿企业采用充填法开采“三下”压煤。采 铁路压煤试采，除自营线外，应事先征得铁路主用充填开采“三下”压煤的煤矿，应努力扩大充填范围，在确保生产安全和保护地面生态环境的前提下，实现“三下”压煤资源 的充分回收。

第 2-7 条 切实保护村庄、农田和地下水。在人口密集地区的村庄下采煤，经论证不宜搬迁村庄的，要采用充填开采方式，保障居民正常生产生活。在耕地特别是基本农田保护区下采煤，要做好规划和设计，确定充填开采区域衔接顺序，避免地表二次治理。在需要保水开采的区域，可采用充填开采方式，避免煤炭 开采破坏地下水及含水层。

第 2-8 条 合理选择充填法开采的充填材料。充填材料必须对地下水无污染，凡对地下水水质有影响的，必须预先进行无毒、无害化处理，避免充填材料污染地下水及含水层。鼓励充填材料选择与建筑垃圾处理、固体废弃物(如：煤矸石、坑口电站排放的粉煤灰和炉渣等)循环利用、河道清淤等相结合。

第 2-9 条 井下充填开采应采用机械化充填装备，减轻从业人员劳动强度，加强安全管理，保证充填效果。具体充填工艺结合矿井煤层赋存条件、充填材料种类及来源统筹考虑。

第 2-10 条 实施充填开采的煤矿，应根据地面保护体和生态环境情况，在设计中确定充 填率指标，努力实现地面保护体免受扰动，最大限度降低对地面保护体及地表生态环境的影响。同时设计应对保证充填的均匀性和连续性的施工工艺和技术措施予以 明确。

第 2-11 条 实施充填开采的煤矿，充填开采煤炭产量应分类计量；从地面向井下输送充填材料的，应在输送充填材料时安装计量装置，及时统计充填材料用量。所有计量装置必须符合国家计量标准。

第三章 蹬空开采

第 3-1 条蹬空开采是指矿井已经开采了下部煤层，使上部未采煤层形成了既成事实的蹬空，在满足安全开采条件的前提下对上部未采煤层的开采。蹬空开采应遵循煤炭资源优化利用、企业经济利益与社会效益最大化原则，凡安全上可靠、技术上可行、经济上合理，必须 进行开采；在目前技术条件下难以开采，但采取特殊措施之后经济上合理的，可以进行开采。

第 3-2 条 蹬空开采必须经严格技术论证，满足要求的，可以进行试采，但试采前必须编制开采设计报省煤炭厅审批，试采结束后及时提出试采报告报原审批部门审查。

第 3-3 条 实施蹬空开采的煤层必须满足以下条件：

（1）上部蹬空煤层原则上应位于下部煤层开采裂隙带高度以上，若上部煤层位于下部煤层裂隙带高度以内，必须制定有针对性的、切实可行的安全技术保证措施。

（2）蹬空开采的最小层间距不小于下部煤层开采所形成的垮 落带的高度；

（3）先期开采的下部煤层的上覆岩层移动已经完全稳定。

第 3-4 条 蹬空开采的煤矿，在编制可行性研究报告时，应通过采动影响倍数法、“三带”判别理论、围岩平衡判别法等方法对上部煤层蹬空开采的可行性作出初步判定，同时还应根据现场 条件制定针对性的安全技术保证措施。

第 3-5 条 蹬空开采应加强工作面和巷道的顶底板矿压监测，掌握蹬空开采矿压显现规律。巷道位置应避开应力集中区域，同时选用较高初撑力和工作阻力的支架，回采时应及时支护顶板。底板出现裂隙比较严重或小范围的陷落时，应及时进行充实处理。

第 3-6 条 蹬空开采设计对工作面主要参数要进行充分论证，合理确定工作面切眼长度。

第 3-7 条 蹬空开采时须加强空气、瓦斯、水等监控及漏风、防火等安全管理，制定针对性的措施。开采自燃和易自燃煤层时，必须编制专项安全技术措施。

第四章 边角煤开采

第 4-1 条 边角煤开采是指对煤矿开采布局过程中遗留下的边角残余块段、各种临时保护煤柱等有一定开采价值的煤体的安全开采。主要包括：受断裂构造影响不能布置规则工作面的复杂 块段煤体；布置采煤工作面时，在顺槽平行与切眼直交的切块方 式形成的边外三角； 场地及丼巷保护煤柱构成的有一定开采价值的煤体；小煤窑非法越界开采造成的不规则块段等。边角煤开采前必须做好充分的调研论证工作，遵循技术可行、安全可靠、经济合理的原则，选择合适的开采技术方案，提高资源回收率。

第 4-2 条 边角煤开采尽可能利用现有生产系统，做到经济合理、安全有保障，便于集中生产和管理。

第 4-3 条 利用现有的生产系统能够回采的边角煤，应及早做出开采规划并具体落实。

第 4-4 条 边角煤开采工作面配套设备宜简单、轻便、灵活、易搬运，适应在开采过程中添减设备及搬家倒面频繁的特点。

第 4-5 条 边角煤开采过程中，如遇顶板压力突然增大，支架、支柱折损严重甚至出现大面积压架情况，以及地质构造复杂，断层难以通过时，可提前搬家，撤出设备，另开切眼开采。

第 4-6 条 边角煤必须采用机械化开采。对面积和储量较小的极不规则块段，可采用非壁式采煤法开采，但必须加强“一通 三防”、地测防治水等管理，并制定专项安全措施。

第 4-7 条 边角煤开采必须编制专项设计，由市级煤炭管理部门或省属五大集团公司批准后方可实施。

第 4-8 条 矿井在生产过程中应及时回收边角煤，避免人为造成边角煤。严禁将永久保安煤柱（断层、防水、井田境界、地面建筑物及其他需要永久保证安全而留设的煤柱）做为边角煤开采。

第 4-9 条 一个矿井原则上只能在有关部门已批复的采掘工作面个数基础上，最多布置一个边角煤工作面开采。

第 4-10 条 水文地质类型复杂及以上矿井、煤与瓦斯突出矿井不得进行边角煤开采。

第五章 旧采空区复采

第 5-1 条 旧采空区复采是指对以前采用刀柱式、房柱式、高落式、以掘代采（巷采）等旧采采煤工艺开采留下的采空区、小（古）窑破坏区内残留的煤炭资源进行安全回收开采。

第5-2 条 旧采空区的特点是区内残留煤炭资源量大，绝大部分区域没有放顶，有不同程度的积水、积气。

第 5-3 条 煤矿企业必须准确掌握复采区域以往采动情况，组织对复采可行性进行论证。经煤矿企业论证具备安全开采条件和开采价值的，必须针对复采区域进行必要的地质调查或补充勘探，编制地质说明书，并由煤矿企业总工程师审定。

第 5-4 条 复采必须依据复采区域地质说明书编制专项设计，由各市级煤炭管理部门或省 属五大集团公司组织专家论证后批准，并报省煤炭厅备案；复采原则上不得增加除风井以外的其他井筒，确需增加的严格按照有关规定履行审批手续。火区、大面积积水难以疏干的区域及煤与瓦斯突出矿井的采空区不得进行复采；高瓦斯矿井未做到“应抽尽抽、抽采达标”的不得进行复采。

第 5-5 条 旧采空区残煤井工复采的煤矿，应结合本矿条件，可选择采用旧采残煤综采成套技术或常规壁式综采技术开采回收旧采残煤。

第 5-6 条 旧采空区残煤井工复采必须遵循以下原则：

（1）分区处置，将已采过的整个矿井根据采区分布，注浆封隔分区。在确认原有煤柱没有破坏基础上，原有煤柱可作为分区边界；如果没有煤柱作为分区边界，应采取注浆封隔分区。

（2）分区后应进一步查明地质构造及积水积气情况，采掘作业前先行处理旧采空区积水积气。

（3）根据旧采空区冒顶范围和高度以及煤层厚度选择相应的采煤方法和工艺，并综合考虑通风、排水、救灾、防灾布置矿井生产系统。

第 5-7 条 严格落实防治水管理要求，综合进行物探、化探分析，合理探放水设计，现场作业严格落实“有掘必探、先探后掘、有采必探、先探后采”的原则。

第 5-8 条 加强通风系统管理，尤其是要严格通风构筑物施工质量，减少风量损失。加强空气、瓦斯、水等监控及漏风、防火等安全管理，制定针对性的措施。CH4、CO、CO2 等监控探头应根据实际需要加密，开采自燃和易自燃煤层时，必须编制防灭火专项设计。

第 5-9 条 加强顶板管理。对巷道支护、回采工作面应进行专门顶板矿压观测，支护强度应大于正常煤层开采的支护要求。

（1）通过冒落区必制定专门措施并提前进行积水积气探测和有效处置，保证安全生产。

（2）工作面超前支护距离不小于 30m。

（3）对于顶板未冒落的旧采空区，应提前对开采区域进行维 护并排放瓦斯、积水。

第六章 监督管理

第 6-1 条 违反本办法要求，或未达到设计的采区回采率的，责令限期改正；逾期仍达不到的，责令停产整顿。

第 6-2 条 煤矿企业有下列情形之一的，责令限期改正；逾期不改正的，停产整顿并按有关规定予以处罚。

（1）矿井已进行特殊条件下采煤或正在建设特殊条件下采煤的生产系统，但未按照本标 准制定开采设计和安全技术措施处理方案并上报审批的；

（2）矿井已进行特殊条件下采煤或正在建设特殊条件下采煤的生产系统，但未批复开工报告或者被责令停工擅自建设的；

（3）矿井特殊条件下采煤的井巷工程未按设计施工的；

（4）超过批复能力生产、或超范围施工和开采的；

（5）特殊条件下采煤的煤矿，未按照要求报送煤矿储量年度报告、实际采区回采率的；

（6）建设、生产引起人员伤亡、安全事故、财产损失、地质灾害、环境破坏的；

（7）违反其他法律法规规定的。

第七章 附则

第 7-1 条 本办法由山西省煤炭工业厅负责解释。第 7-2 条 本办法自发布之日起施行。

第二篇：煤矿开采

§1.1煤田开发的概念

一、煤田和矿区

1、煤田：由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带称～（自然形成）。

2、矿区：开发煤田形成的社会组合称矿区（社会的）。

二、煤层的分类

1）、按厚度分为：

（1）、薄煤层，厚度为 可采厚度～1.3 m；

（2）、中厚煤层，厚度为 1.3～3.5m；

（3）、厚煤层，厚度为3.5～10m；

2）、按倾角分为：

（1）、近水平煤层，倾角为 00～80；

（2）、缓斜煤层，倾角为80～250；

（3）、倾斜煤层，倾角为 250～450；

（4）急倾斜煤层，倾角为450<

二、井田

1、井田：划分给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。

2、煤田划分为井田的原则：

要充分利用自然条件作为井田边界。

要处理好与相邻井田的关系

要有与矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围

安全境界效果好

为矿井发展留有余地

直线原则

按应用范围分：

（1）开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道，如井筒、水平打巷、井底车场。

（2）准备巷道：为一个采区或几个区段服务的运输、通风等巷道；

（3）回采巷道：直接为采煤工作面服务的巷道。

1生产系统：运煤系统2通风系统3运料排矸系统4排水系统5动力供应系统

矿井可采储量与工业储量、生产能力和服务年限的关系，可用下式表示：

Zk=(Zc-P)C

Zk=A·T·K

式中Zk——可采储量，万t；

Zc——工业储量，万t；

C ——采区设计回采率，薄煤层为0.85，中厚煤层为0.80，厚煤层为0.75；地方小煤矿不小于0.7

采煤面采出率;薄0.97中厚0.95厚0.9

3三、矿井生产能力与井型

1、矿井生产能力：指矿井的设计的年生产能力，亦称井型。

1）、小型井：9、15、21、30（万t/a）；

2）、中型井：45、60、90（万t/a）；

3）、大型井：120、150、180、240（万t/a）；

4）、特大型井：300、400、500、600（万t/a）。

五、井田内的再划分

阶段：在井田范围内，沿煤层倾斜方向将煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分设有独立的生产系统，称每个长条部分为阶段；

水平：在煤矿生产中，将设有井底车场和主要运输大巷的水平称为开采水平

2）、阶段内的划分：

（1）划分为采区

采区：在阶段内，沿走向将阶段划分成若干个具有独立的生产系统的块段，叫采区，当煤层倾角比较小时，沿走向划分成若干个倾斜条带，每一个单元布置1~2个采煤工作面，称为分带；

分段：当井田的走向长度比较短时，并且沿走向没有沿倾斜方向的断层，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为一个

分段；（图1-13）

划分为区段：在采区范围内，沿倾斜方向将采区划分为若干个只适合一个采煤工作面开采的长条部分，每一个长条部分为区段；

第三篇：煤矿开采学

第一章

井田

矿井生产能力和服务年限 p6图1-3

立井，上山，下山，暗立井定义

井田内在划分：采区，盘区，带区定义

生产系统：运煤，通风，运料排矸，排水系统 图1-9

第三篇

P275 井田划分原则、方法

P277 矿井储量、生产能力和服务年限三者关系

P282 确定井田开拓方式的原则 图16-5

P285 我国煤矿井田开拓的发展方向 三大点图17-1 P296 每一个开拓形式优缺点及适用条件

什么是多井筒分区域开拓方式

P303合理确定水平垂高下山开采定义，适用条件 P307 辅助水平概念及应用

P312 开采水平大巷布置方式岩石大巷与煤层大巷优缺点 P317 井筒位置沿井田走向的位置，沿煤层倾向的位置如何合理确定井筒位置

风井布置形式

P323 井底车场形式，主井与副井附近有哪些硐室图19-1 P340 矿井开拓延深原则与方案

第二编

P181正确合理的准备方式应遵循的原则P183 图11-2

P215 采区参数：采区走向长度的定义及制约因素

P221 采区上中下部车场概念

第一篇

P17 采煤方法概念，分类

P24 第三章 什么是炮采，普采，综采定义及各自优缺点主要综采设备

P71 采煤工作面作业规程的内容和编制步骤 图3-57

P68 什么是开机率，如何提高采煤机开机率

采煤工作面长度如何合理确定？

P76 图4-1 单一走向

P90 图5-1 厚煤层分层开采

P107 图6-1 倾斜长壁开采

P116 放顶煤采煤法定义，优缺点

煤炭损失主要方面

如何提高采出率

P132 急斜煤层采煤法形式

题型：名词解释，简答题，分析题，画图题

第四篇：煤矿开采

煤矿开采的两种方法：

1、露天开采。当矿层接近地表时，使用露天开采的方式较为经济。矿层上方的土称为表土。在尚未开发的表土带中埋设炸药，接着使用挖泥机、挖土机、卡车等设备移除表土。这些表土则被填入之前已开采的矿坑中。表土移除后，矿层将会暴露出来；这时将矿块钻碎或炸碎，使用卡车将矿砂运往选煤厂做进一步处理。当矿石开采完毕，在隔壁重复同样的步骤。露天开采的方式可比地下开采的方式获得较大比率的煤矿，因为较多的矿层被利用。世界上大概有40%的煤矿采用这种开采方式。

2、地下开采。大部分矿层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式。地下开采目前占世界煤矿生产的60%。在矿坑，通常使用房柱法在矿层中推进，梁柱用来支持矿坑。共有四种主要的地下开采法：

长壁开采–长约300米以上的采掘面。一台精密的采矿机在矿层隧道中前后移动。松动的矿石掉入输送带中，并移到工作区域。

连续开采–利用一台有碳化钨钻头的机器从矿层中刮下煤矿。在“房柱法”系统中操作–在一系列约10米的房间区域中工作。

爆破开采–传统的开采方式。使用炸药打碎矿层，将矿石收集放在矿车或运输带中。

短壁开采–使用连续开采的机器。类似长壁开采有着可移动的坑顶支撑。

第五篇：采矿07《煤矿特殊开采方法》讲稿(多媒体)

煤矿特殊开采方法

主讲人：廖学东

硕士生导师

高级工程师

绪 论

一、什么是特殊开采

特殊开采是研究某些特殊条件下开采煤层所采用的特殊开采技术和方法。

二、特殊开采的研究内容

（一）岩层与地表移动

岩层与地表移动是指由于地下开采引起的岩层与地表的移动，也称为“开采沉陷”。

（二）建筑物下采煤

建筑物下采煤是指从技术上、经济上、使用要求上不适合搬迁的建筑物、构筑物等所压煤层的开采。

（三）铁路下采煤

铁路下采煤主要是指国家一、二级铁路干线和重要的铁路支线（国家三级铁路）下所压煤层的开采。

（四）水体下采煤

水体下采煤是指受水患威胁的地面水体和可采煤层以上的地下水体所压煤层的开采。

地面水体

松散含水层

基岩含水层

（五）水体上采煤

水体上采煤是指受基盘或底板岩溶承压水威胁煤层的安全开采，又称岩溶承压水体上采煤。

奥陶纪灰岩 茅口灰岩 栖霞灰岩

底板灰岩水

（六）其它特殊条件下开采

三、特殊开采的发展概况

1、建筑物下采煤方面

2、铁路下采煤方面

3、水体下采煤方面

4、水体上采煤方面

四、学习特殊开采的意义

第一章 矿山岩层与地表移动

第一节 岩层移动的基本规律

岩层移动：地下煤层采出后，在岩体内部形成一个空洞，使围岩原有的应力平衡状态受到破坏，引起应力的重新分布，直至达到新的平衡，这一复杂的现象和过程称为岩层移动。

采空区上覆岩层移动示意图

一、岩层移动的基本形式

1、弯曲

2、开裂（裂缝）

3、垮落

4、滑移及滑落

滑移：指煤层顶板沿层理面方向的移动。

岩层滑移 滑落：指煤层底板向采空区方向的整体移动。

岩层滑落

二、采空地区岩层移动规律

（一）岩层移动的竖向分带

1、上覆岩层

岩层移动竖向分带示意图

1冒落带，2裂缝带，3弯曲下沉带，4层向裂隙带，5弹性影响带

①冒落带

直接与煤层接触的顶板发生冒落的那部分岩层。

冒落带的特点：a、岩层发生粉碎性破坏；b、下段岩层呈杂乱无章堆积，碎胀系数大，上段岩层有可能出现似层状堆积，碎胀系数小；c、具有很强的连通性、导水性、透气性，甚至还能透泥、透砂。②裂缝带

位于冒落带上方、以产生裂缝为主要特征的那部分岩层。

裂缝带特点：a、岩层仍保持原有层状；b、岩层内产生竖向裂缝（垂直于煤层层面）和离层裂缝（平行于煤层层面），这些裂缝可相互沟通，具有一定的连通性、导水性、透气性，但一般不具透泥、透砂能力。

③弯曲下沉带

位于裂缝带上方、直至地表的那部分岩层。

弯曲下沉带特点：a、以弯曲下沉为基本特征；b、岩层仍保持原有层状；c、可能出现少量的竖向裂缝（地表盆地边缘）和离层裂缝，这些裂缝一般不沟通，所以一般不具连通性、导水性、透气性。

2、下伏岩层 ①层向裂隙带

位于煤层下方紧贴煤层的那部分岩层。

层向裂隙带特点：a、以大量层向裂隙为主要特征，同时在采空区边缘附近还会产生剪切裂缝，这些裂缝可能相互沟通；b、该带波及下方水体，会成为底板承压水突水的通道。

②弹性影响带

位于层向裂隙带以下、采动影响所能波及的那部分岩层。

弹性影响带特点：a、不产生层向裂隙和其它裂隙，不具导水性；b、能传递矿山压力，会诱导底板突水或瓦斯突出。

3、竖向分带的变异

（1）实行充填或条带开采时，一般不会出现冒落带，仅有裂缝带和弯曲下沉带。

（2）采厚小、顶板坚韧时（如石灰岩），顶板会出现缓慢下沉，不出现冒落带，裂缝带亦不明显，只出现弯曲下沉带。

（3）采深小、采厚大时，可能是冒落带、裂缝带直达地表，而无弯曲下沉带。

（4）急倾斜煤层开采时，不但顶板发生冒落破坏，而且底板易产生滑动（倾角>55°时易发生），各带不明显。

（5）地质构造复杂或采用非正规采煤法时，岩层会出现杂乱无章的破坏，地表出现非连续变形，甚至产生抽冒和切冒等非均衡破坏。

（二）岩层移动的空间分区

走向剖面 倾斜剖面

压缩区 剪切区 膨胀区 剪切区 压缩区

1、上覆岩层（1）充分采动区

受采动影响充分的地区（图中OAB、0CD）。

充分采动区特点：a、岩层层面上各点只有下沉，没有变形，下沉值达到了该地质采矿条件下的最大值，且各点的移动矢量一致；b、岩层移动结束，除冒落带以外，岩层层面仍保持原有产状。

充分采动角：充分采动区的边界线与煤层层面的交角（锐角），用ψ（扑赛）表示。

充分采动角

（2）非充分采动区

受采动影响不够充分的地区（图中OAEFBO、0CGHDO）。

非充分采动区特点：a、岩层层面上各点不仅发生下沉，而且还有变形，下沉值没有达到该地质采矿条件下的最大值，各点的移动矢量不同；b、岩层移动结束，岩层层面原有的产状发生变化。

2、下伏岩层（1）膨胀区

位于采空区下方的底板区域。

膨胀区特点：岩层处于卸压状态，以向上臌胀为基本特征，为层向裂隙带的主要部分。

（2）压缩区

位于采空区四周煤柱下方的区域。

压缩区特点：受支承压力的影响，岩层处于压缩状态。（3）剪切区

位于膨胀区与压缩区之间的底板区域。

剪切区特点：岩层处于剪切状态，产生明显的剪切裂缝，是底板突水的主要通道。

三、岩层移动的时间过程

1、初始阶段

2、初次来压阶段

3、正常推进阶段

4、稳定阶段 第二节 地表移动的基本规律

地表移动：因采矿引起的岩层移动波及到地表，使地表产生移动、变形、破坏的现象和过程称为地表移动。

一、地表移动的形式

1、地表移动盆地

由于采矿引起岩层移动波及到地表，在地表形成的沉陷区域称为地表移动盆地，又称为地表下沉盆地，在矿区经常称之为塌陷区。

2、裂缝及台阶

开采急倾斜煤层时地表移动特征

3、塌陷坑（塌陷漏斗）

地表塌陷漏斗

二、地表移动盆地的基本特征、类型及边界参数（角量参数）

（一）地表移动盆地的基本特征 走向剖面 倾斜剖面

地表移动盆地示意图

1、盆地面积大于采空区面积，盆地是岩层移动波及的最大范围（地下范围小）；

2、盆地一般呈椭圆形，长轴和短轴分别与采空区主要延展方向和宽度相对应（即与工作面长度和宽度相对应）；

3、开采水平煤层，盆地面积与采空区面积处处对称；开采有倾角煤层，盆地面积与采空区面积在走向方向对称，在倾斜方向不对称，盆地向下山方向偏移，煤层倾角越大，偏离越严重。

主断面：通过地表移动盆地最大下沉点沿煤层走向方向或倾斜方向的垂直剖面称为主断面。

（二）地表移动盆地的类型及构成

1、地表移动盆地的类型

充分采动：当充分采动区顶点超出地表，地表形成盘形（平底）移动盆地，这样一种地表移动的形态。

刚达到充分采动时的地表移动盆地 超充分采动时地表的移动盆地

非充分采动：当充分采动区顶点未超出地表，地表形成碗形移动盆地，这样一种地表移动的形态。

2、地表移动盆地的构成（1）外边缘区

位于边界煤柱上方地表。（2）内边缘区

位于边界煤柱和采空区中部之间上方部分。（3）中央区

位于采空区正上方地表。

（三）地表移动盆地的边界参数（角量参数）

边界角、移动角和裂缝角

1、边界角

在充分采动或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角。

2、移动角

在充分采动或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上最外侧的临界变形值点和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角。

3、裂缝角

在充分采动或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上地表最外侧的一条裂缝和采空区边界点的连线与水平线在煤壁一侧的夹角。

4、最大下沉角

在移动盆地倾斜主断面上，采空区中点和地表最大下沉点在地表水平线上投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。

最大下沉角

（a）非充分采动或充分采动条件下；（b）超充分采动条件下

三、地表移动变形的基本参数

1、下沉

指地表点沿铅垂方向向下移动。

2、水平移动

指地表点沿水平方向发生移动。

3、倾斜

指地表单位长度内下沉的差值。

4、曲率

指地表单位长度内倾斜的差值。

5、水平变形

指地表单位长度内水平移动值的差值。

四、地表移动变形曲线及函数关系

（一）地表移动变形曲线

1、有限盆地走向主断面的移动变形曲线

1—下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线

2、半无限盆地接近充分采动时走向主断面的移动变形曲线

1— 下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线

3、半无限盆地超充分采动时走向主断面的移动变形曲线

1—下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线

4、倾斜煤层（15°< α < 55°）倾向主断面移动变形曲线

1—下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线

（1）一般沿倾斜方向达不到充分采动。

（2）各种移动变形曲线对采空区都失去了对称性，皆向下山方向偏移。（3）下沉曲线的上山部分比下山部分要陡，范围要小。（4）水平移动曲线的最大水平移动点位于下山方向。

（5）水平变形曲线的最大拉伸变形在下山方向，最大压缩变形在上山方向。

5、急倾斜煤层（α>55°）倾向主断面移动变形曲线

1—下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线

（1）下沉盆地形态的非对称性十分明显。

（a）非对称的瓢形盆地；（b）比较对称的碗形盆地

（2）随着煤层倾角的增大，最大下沉点位置逐渐移向煤层上山方向。（3）在松散层较薄的情况下，可能只出现指向上山方向的水平移动。（4）当开采厚度大、开采深度小时，开采后易使地表煤层露头处出现塌陷坑，使各种移动变形曲线在地表出现不连续。

1—下沉曲线；2—水平移动曲线；3—水平变形曲线；4—地表塌陷坑

（二）地表移动变形的函数关系 设x是地表点的位置，则：

1、下沉：W = f（x），下沉是计算其它各函数关系的基础。

2、倾斜：倾斜为下沉的一阶导数，所以i= i（x）= f′(x)

3、曲率：由微积分可知K= y〃/（1+ y′2）3/2，在此，y′= f′(x)，y〃= f〃(x)由于移动盆地的倾斜值很小，y′2更小可忽略，所以：

K= K(x)≈ f〃(x)

4、水平移动：根据大量的实测资料分析表明，水平移动与倾斜形态相似，变化规律相同，所以：u = u(x)= Bi（x）=B f′(x)，B ——相似系数。

5、水平变形：由于水平变形为水平移动的一阶导数，所以：

ε=ε(x)= u′(x)=B f〃(x)由此，水平变形和曲率曲线也是形态相似，变化规律相同。若已知下沉曲线的函数关系W = f（x），则：

i= f′(x)K= f〃(x)u= B f′(x)ε=B f〃(x)

五、地表移动的时间过程

（一）地表开始移动时间

1、用时间表示：就是用工作面自开切眼开始回采到地表开始发生移动（地表下沉10mm的点）时的时间间隔来表示。

2、用起动距表示：就是用工作面自开切眼开始推进到地表开始发生移动时的推进距离来表示。

（二）地表移动的超前影响

工作面推进过程中的超前影响

1、超前影响角

工作面前方地表开始移动的点（下沉10mm的点）与工作面的连线与水平线在煤柱一侧的夹角，用ω表示，见上图。

2、超前影响距

工作面前方地表开始移动的点到工作面的水平距离称为超前影响距，用l 表示，见上图。

（三）地表移动的滞后性——地表下沉速度

工作面推进过程中的下沉速度曲线和滞后影响

1，2—非充分采动时的下沉速度曲线；3，4—充分采动时的下沉速度曲线

1、最大下沉速度滞后角

移动盆地最大下沉速度点与工作面连线与水平面在采空区内侧的夹角，用φ表示，φ一般为70°—80°.2、最大下沉速度滞后距

移动盆地最大下沉速度点与工作面的水平距离，用L表示。

（四）地表移动盆地的形成过程

下沉盆地形成阶段图

1、有限盆地阶段

2、尖底半无限盆地阶段

3、平底的半无限盆地阶段

（五）地表移动持续时间

所谓地表移动持续时间就是从地表开始移动到停止的整个时间过程，也就是地表移动盆地形成的总时间，用T来表示。

地表移动持续时间或地表移动过程总时间T，分为三个阶段（V为地表下沉速度）：

（1）开始阶段T1：10mm/月< V < 50mm/月（α<45°）α—煤层倾角

或10mm/月< V < 30mm/月（α>45°）（2）活跃阶段T2：V > 50mm/月（α<45°）

或V > 30mm/月（α>45°）（3）衰退阶段T3：V < 50mm/月（α<45°）

或V < 30mm/月（α>45°）