1、绿色开采课程总结煤炭开采煤炭开采岩层移动岩层移动排放矸石排放矸石地下水流失地下水流失与突水事故与突水事故瓦斯卸压流动、瓦斯事瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境故与排放瓦斯污染环境地表塌陷、土地地表塌陷、土地与建筑物损害与建筑物损害占用土地占用土地污染环境污染环境保水开采保水开采煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采减沉开采减沉开采矸石减排矸石减排地下气化开采地下气化开采绿色开采绿色开采关关键键层层理理论论煤矿绿色开采的技术框架绿色开采的概念与技术框架绿色开采的概念与技术框架减沉开采技术减沉开采技术保水开采技术保水开采技术煤与瓦斯共采技术煤与瓦斯共采技术矸石减排技术矸石减排技术1 绿色开采的概念与技术框
2、架绿色开采的概念与技术框架 应力场变化应力场变化 裂隙场变化裂隙场变化 地表沉陷地表沉陷 顶板事故与冲击矿压顶板事故与冲击矿压 突水事故突水事故 瓦斯事故瓦斯事故 破坏土地与建筑破坏土地与建筑 破坏地下水资源破坏地下水资源 排放瓦斯污染大气排放瓦斯污染大气 传统研究（三个方面）传统研究（三个方面）采场矿压老顶结构模型（力学模型）岩层内部移动“三带”论（统计加模型）地表沉陷数理统计 关键层理论思想将采动覆岩作为研究整体；将采动覆岩作为研究整体；抓起控制作用的主要矛盾。抓起控制作用的主要矛盾。43 采动卸压瓦斯抽采技术瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境三、水体下保水采煤工程实例31 开采引起
3、的岩层导水裂隙演化规律瓦斯资源化利用、消除大气污染地表塌陷、土地与建筑物损害一、顶板导水裂隙发育高度34 矿井水的资源化利用一、垂直剖面法留设保护煤柱三、部分充填开采工程实例 岩层内部移动“三带”论（统计加模型）关键层运动对开采沉陷影响规律一、地表移动和破坏的形式煤矿绿色开采的技术框架重复开采、采空区处理、开采速度承压含水层上断层防水煤柱留设关键层理论研究进展关键层理论研究进展煤炭开采煤炭开采岩层移动岩层移动排放矸石排放矸石地下水流失地下水流失与突水事故与突水事故瓦斯卸压流动、瓦斯事瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境故与排放瓦斯污染环境地表塌陷、土地地表塌陷、土地与建筑物损害与建筑物损害
4、占用土地占用土地污染环境污染环境保水开采保水开采煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采减沉开采减沉开采矸石减排矸石减排地下气化开采地下气化开采绿色开采绿色开采采采动动岩岩层层破破坏坏规规律律一、煤矿绿色开采的技术框架2 2 减沉开采技术减沉开采技术21 21 开采引起的地表沉陷规律开采引起的地表沉陷规律22 22 开采沉陷对地面建筑物的影响开采沉陷对地面建筑物的影响23 23 减少开采沉陷影响的技术措施减少开采沉陷影响的技术措施24 24 条带开采技术条带开采技术25 25 充填开采技术充填开采技术26 26 部分充填开采技术部分充填开采技术21 21 开采引起的地表沉陷规律开采引起的地表沉陷规律一、地表移
5、动和破坏的形式一、地表移动和破坏的形式二、地表移动盆地的形成及特征二、地表移动盆地的形成及特征三、地表移动的角量参数三、地表移动的角量参数四、地表移动变形参数与分布规律四、地表移动变形参数与分布规律五、关键层运动对开采沉陷的影响五、关键层运动对开采沉陷的影响六、开采沉陷预计方法六、开采沉陷预计方法充分采动充分采动地表最大下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加。地表最大下沉值不再随开采区域尺寸增大而增加。非充分采动非充分采动地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加。12345wwww1235w4H(0.250.5)H充分采动与非充分采动充分采动与非充分采动 21
6、开采引起的地表沉陷规律11 绿色开采提出的背景瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境五、关键层运动对开采沉陷的影响一、采动岩层破坏的基本规律34 矿井水的资源化利用 采场矿压老顶结构模型（力学模型）4 煤与瓦斯共采技术明令保护的文物，级火车站，发电厂主厂房，重要堤坝，采动后可能重大生产、伤亡事故的构筑物，工业场地等二、部分充填开采的分类三、地表移动变形对铁路线的影响三、顶板导水裂隙侧向边界发育规律三、底板突水的影响因素 采场矿压老顶结构模型（力学模型）五、承压含水层上采煤技术措施与工程实例三、地表移动变形对铁路线的影响瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境重复开采、采空区处理、开采速度22
7、 开采沉陷对地面建筑物的影响地表移动变形五项指标之间的关系地表移动变形五项指标之间的关系()()()()()2222dxWdBxdxdWBxUdxWdxKdxdWxixWW=e 下沉下沉 水平移动水平移动 倾斜倾斜 曲率曲率 水平变形水平变形 非充分和非充分和 超充分超充分采动条件下水平煤层采动条件下水平煤层(或有一定倾角的或有一定倾角的煤层沿走向煤层沿走向)主断面内地表移动与变形规律主断面内地表移动与变形规律xoxo(e)U(x)K(x)(x)(d)o(c)xW(x)3i(x)(b)o0(a)3x0ox+-(d)o+(c)x-+-+xi(x)0+(b)o3(a)W(x)o-30 xxxo-U
8、(x)K(x)(x)+-o(d)+-+-+3o+x-(m/m m)-K(1 0 /m)-3U(m m)+xo3i(m m/m)-xr xW(m m)x地表移动与变形的影响因素地表移动与变形的影响因素1、煤层地质条件、煤层地质条件煤层厚度、倾角、埋深煤层厚度、倾角、埋深2、覆岩与地层条件、覆岩与地层条件岩性、厚度与组合关系，关键层特征，山岩性、厚度与组合关系，关键层特征，山地、地下水地、地下水3、开采技术条件、开采技术条件重复开采、采空区处理、开采速度重复开采、采空区处理、开采速度22 22 开采沉陷对地面建筑物的影响开采沉陷对地面建筑物的影响一、地表移动变形对建筑物的影响一、地表移动变形对建筑
9、物的影响二、建筑物损坏等级与允许变形二、建筑物损坏等级与允许变形 三、地表移动变形对铁路线的影响三、地表移动变形对铁路线的影响砖混结构建筑物破坏等级砖混结构建筑物破坏等级破坏破坏等级等级倾斜倾斜mm/m曲率曲率10-3/m水平变形水平变形mm/m处理方式处理方式3.00.22.0不修不修6.00.44.0小修小修10.00.66.0中修中修10.00.66.0大修大修重建重建建筑物的保护等级建筑物的保护等级保护等级保护等级建筑物名称建筑物名称明令保护的文物，明令保护的文物，级火车站，发电厂主厂房，级火车站，发电厂主厂房，重要堤坝，采动后可能重大生产、伤亡事故的构重要堤坝，采动后可能重大生产、伤
10、亡事故的构筑物，工业场地等筑物，工业场地等高炉、高炉、22万伏高压线铁塔、矿区总变电所、万伏高压线铁塔、矿区总变电所、级级火车站、三层以上住宅，办公楼、医院、剧院、火车站、三层以上住宅，办公楼、医院、剧院、学校、百货大楼、电视塔，输水管干线等学校、百货大楼、电视塔，输水管干线等、级火车站，砖瓦平房，二层楼房，村庄民级火车站，砖瓦平房，二层楼房，村庄民房，钢瓦斯管道，高压线铁塔等房，钢瓦斯管道，高压线铁塔等农村木结构房屋，简易仓库，临时建筑物农村木结构房屋，简易仓库，临时建筑物根据重要性、用途、破坏后可能的后果根据重要性、用途、破坏后可能的后果23 23 减少开采沉陷影响的技术措施减少开采沉陷影
11、响的技术措施一、留设保护煤柱一、留设保护煤柱二、减少开采沉陷影响的井下技术措施二、减少开采沉陷影响的井下技术措施三、减少开采沉陷影响的地面技术措施三、减少开采沉陷影响的地面技术措施-350-300-250-200-150-1000-350-300-250-200-150-100-50abcdabcdB(e)C(f)A(g)D(h)nNNMQPQPefghIIIIIII-I剖面剖面II-II剖面剖面1.圈范围圈范围2.作剖面作剖面3.找边界找边界4.投影点投影点5.煤柱线煤柱线mM一、垂直剖面法留设保护煤柱一、垂直剖面法留设保护煤柱瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境三、减少开采沉陷影响的井
12、上技术措施31 开采引起的岩层导水裂隙演化规律二、部分充填开采的分类关键层运动对开采沉陷影响规律一、顶板导水裂隙发育高度四、地表移动变形参数与分布规律瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境43 采动卸压瓦斯抽采技术二、建筑物损坏等级与允许变形承压含水层上断层防水煤柱留设四、地表移动变形参数与分布规律瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境 岩层内部移动“三带”论（统计加模型）承压含水层上断层防水煤柱留设地表塌陷、土地与建筑物损害二、矿井水的净化与利用底板突水的“下三带”理论重复开采、采空区处理、开采速度巨厚火成岩下离层区水害防治工程实例开采活动引起的矿山压力1.1.下沉控制技术下沉控制技术二
13、、减少开采沉陷影响的井下技术措施二、减少开采沉陷影响的井下技术措施条带开采房柱式开采充填开采部分充填开采多工作面开采变形控制技术（即协调开采技术）单一工作面开采变形控制技术2.2.变形控制技术变形控制技术三、减少开采沉陷影响的井上技术措施三、减少开采沉陷影响的井上技术措施设置钢筋混凝土圈梁、钢拉杆抗变形建筑物组装式建筑物挖变形补偿沟设置滑动层设置变形缝1.1.刚性措施刚性措施2.2.柔性措施柔性措施24 24 条带开采技术条带开采技术一、条带开采技术概述一、条带开采技术概述二、条带开采技术原理二、条带开采技术原理三、条带开采设计方法三、条带开采设计方法四、条带开采沉陷预计四、条带开采沉陷预计五
14、、条带开采工程实例五、条带开采工程实例25 25 充填开采技术充填开采技术一、充填开采技术概述一、充填开采技术概述二、充填开采技术原理二、充填开采技术原理三、水砂充填开采技术三、水砂充填开采技术四、膏体充填开采技术四、膏体充填开采技术五、矸石直接充填开采五、矸石直接充填开采六、高水材料充填开采六、高水材料充填开采全部充填部分充填采空区充填冒落区充填离层区充填按充填位置按充填量水砂充填矸石充填自溜充填风力充填机械充填按充填动力膏体充填高水充填水力充填充填开采按充填物质一、充填开采技术概述一、充填开采技术概述1、充填开采方法分类2、充填开采地表沉陷的影响因素充填开采地表沉陷充填开采地表沉陷的影响因
15、素的影响因素充填体充填率顶板超前下沉二、充填开采技术原理二、充填开采技术原理充填体压缩率3、充填开采地表沉陷预计等效采高26 26 部分充填开采技术部分充填开采技术一、部分充填开采概述一、部分充填开采概述二、部分充填开采的分类二、部分充填开采的分类三、部分充填开采工程实例三、部分充填开采工程实例p按部分充填的位置与充填时机不同 二、部分充填开采的分类二、部分充填开采的分类采空区条带充填技术冒落区注浆充填技术离层区注浆充填技术部分充填部分充填分区隔离注浆充填技术3 保水开采技术保水开采技术31 31 开采引起的岩层导水裂隙演化规律开采引起的岩层导水裂隙演化规律32 32 水体下保水采煤技术水体下
16、保水采煤技术33 33 承压含水层上保水采煤技术承压含水层上保水采煤技术34 34 矿井水的资源化利用矿井水的资源化利用31 31 开采引起的岩层导水裂隙演化规律开采引起的岩层导水裂隙演化规律一、顶板导水裂隙发育高度一、顶板导水裂隙发育高度二、覆岩关键层对顶板导水裂隙发育高度的影响二、覆岩关键层对顶板导水裂隙发育高度的影响三、顶板导水裂隙侧向边界发育规律三、顶板导水裂隙侧向边界发育规律一、概述一、概述1.水体类型水体类型水体类型地表水体松散含水层基岩含水层地下水体是隔离水体技术措施水体下保水采煤技术措施消除矿井突水灾害，保护水资源，实现水体下保水采煤矿井水文地质勘查判别顶板导水裂隙发育高度留设
17、安全煤岩柱降低导水裂隙发育高度注浆堵截水源钻孔疏降巷道疏降回采疏降疏降水体技术措施导水裂隙是否沟通水体疏降水的资源化利用含水层采动后的恢复水体下充填开采水体下部分开采水体下限厚开采否正常开采三、水体下保水采煤工程实例三、水体下保水采煤工程实例龙口矿区海下采煤工程实例微山湖下采煤工程实例 神东矿区含水层下采煤工程实例 锦界煤矿松散含水层下采煤工程实例 活鸡兔井烧变岩含水层下采煤工程实例 补连塔煤矿四盘区顶板异常突水灾害机理及防治 高水压松散含水层下采煤工程实例 顶板砂岩含水层下采煤工程实例 巨厚火成岩下离层区水害防治工程实例 33 33 承压含水层上保水采煤技术承压含水层上保水采煤技术一、承压含
18、水层上采煤技术概述一、承压含水层上采煤技术概述二、底板突水类型二、底板突水类型三、底板突水的影响因素三、底板突水的影响因素 四、承压含水层上采煤的理论依据四、承压含水层上采煤的理论依据 五、承压含水层上采煤技术措施与工程实例五、承压含水层上采煤技术措施与工程实例 三、底板突水的影响因素三、底板突水的影响因素底板突水影响因素底板突水影响因素地质构造水源条件隔水层的阻水能力开采活动引起的矿山压力开采方法四、承压含水层上采煤的理论依据四、承压含水层上采煤的理论依据理论依据理论依据底板突水系数底板突水的“下三带”理论底板突水的隔水关键层理论五、承压含水层上采煤技术措施与工程实例五、承压含水层上采煤技术
19、措施与工程实例1.1.承压含水层上安全煤岩柱留设承压含水层上安全煤岩柱留设2.2.承压含水层上断层防水煤柱留设承压含水层上断层防水煤柱留设3.3.帷幕注浆截流技术帷幕注浆截流技术4.4.减少采动底板破坏深度减少采动底板破坏深度5.5.底板注浆加固技术底板注浆加固技术6.6.疏降底板水技术疏降底板水技术承压含水层上保水采煤技术措施矿井底板水文地质勘查判别采动底板突水危险性是否存在底板突水危险是否底板承压含水层上安全煤岩柱留设减少采动底板破坏注浆加固底板帷幕注浆截流正常开采消除底板突水灾害 保护水资源 实现承压含水层上保水采煤隔离底板承压水体疏降底板承压水体疏排底板承压水的资源化利用34 34 矿
20、井水的资源化利用矿井水的资源化利用一、概述一、概述二、矿井水的净化与利用二、矿井水的净化与利用三、矿井水资源化利用的工程实例三、矿井水资源化利用的工程实例4 4 煤与瓦斯共采技术煤与瓦斯共采技术 41 41 煤与瓦斯共采的基本概念煤与瓦斯共采的基本概念 42 42 采前地面钻井开采煤层气技术采前地面钻井开采煤层气技术 43 43 采动卸压瓦斯抽采技术采动卸压瓦斯抽采技术 44 44 瓦斯综合利用技术瓦斯综合利用技术 45 45 煤与瓦斯共采的经济评价煤与瓦斯共采的经济评价地表塌陷、土地与建筑物损害一、垂直剖面法留设保护煤柱 采场矿压老顶结构模型（力学模型）三、水体下保水采煤工程实例三、地表移动
21、变形对铁路线的影响33 承压含水层上保水采煤技术承压含水层上保水采煤技术措施活鸡兔井烧变岩含水层下采煤工程实例二、减少开采沉陷影响的井下技术措施二、覆岩关键层对顶板导水裂隙发育高度的影响开采活动引起的矿山压力44 瓦斯综合利用技术31 开采引起的岩层导水裂隙演化规律地表移动变形五项指标之间的关系三、水体下保水采煤工程实例三、地表移动变形对铁路线的影响一、地表移动和破坏的形式23 减少开采沉陷影响的技术措施单一工作面开采变形控制技术二、本煤层采动卸压瓦斯抽采技术41 煤与瓦斯共采的基本概念 一、煤与瓦斯赋存特性一、煤与瓦斯赋存特性 二、我国煤矿瓦斯灾害现状二、我国煤矿瓦斯灾害现状 三、煤与瓦斯共
22、采技术体系三、煤与瓦斯共采技术体系煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采技术体系煤与瓦斯共采技术体系煤层采前抽采煤层采前抽采煤层卸压抽采煤层卸压抽采提高瓦斯抽采率、降低矿井瓦斯涌出量、消除瓦斯事故提高瓦斯抽采率、降低矿井瓦斯涌出量、消除瓦斯事故瓦斯资源化利用、消除大气污染瓦斯资源化利用、消除大气污染 本煤层本煤层卸压瓦斯卸压瓦斯 邻近层邻近层卸压瓦斯卸压瓦斯远距离煤层远距离煤层卸压瓦斯卸压瓦斯 回风井回风井风流瓦斯风流瓦斯 老采空区老采空区卸压瓦斯卸压瓦斯42 采前地面钻井开采煤层气技术 一、开采工艺一、开采工艺 二、适用条件二、适用条件 三、工程实例三、工程实例三、矿井水资源化利用的工程实例3
23、1 开采引起的岩层导水裂隙演化规律瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境开采损害与环境问题与采动岩层破断与运动有关.顶板砂岩含水层下采煤工程实例二、关键层理论的基本原理4 煤与瓦斯共采技术43 采动卸压瓦斯抽采技术26 部分充填开采技术 岩层内部移动“三带”论（统计加模型）三、水体下保水采煤工程实例4 煤与瓦斯共采技术32 水体下保水采煤技术瓦斯资源化利用、消除大气污染一、垂直剖面法留设保护煤柱地表塌陷、土地与建筑物损害按部分充填的位置与充填时机不同水体下保水采煤技术措施瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境 地表沉陷数理统计判别顶板导水裂隙发育高度三、地表移动变形对铁路线的影响高炉、22
24、万伏高压线铁塔、矿区总变电所、级火车站、三层以上住宅，办公楼、医院、剧院、学校、百货大楼、电视塔，输水管干线等13 绿色开采的技术框架实现承压含水层上保水采煤岩性、厚度与组合关系，关键层特征，山煤矿绿色开采的技术框架开采活动引起的矿山压力二、建筑物损坏等级与允许变形三、水体下保水采煤工程实例二、减少开采沉陷影响的井下技术措施一、承压含水层上采煤技术概述地表移动与变形的影响因素13 绿色开采的技术框架31 开采引起的岩层导水裂隙演化规律43 采动卸压瓦斯抽采技术12 绿色开采的理论基础按部分充填的位置与充填时机不同重复开采、采空区处理、开采速度31 开采引起的岩层导水裂隙演化规律43 采动卸压瓦斯抽采技术 一、采动岩层移动对瓦斯卸压运移的影响一、采动岩层移动对瓦斯卸压运移的影响 二、本煤层采动卸压瓦斯抽采技术二、本煤层采动卸压瓦斯抽采技术 三、煤层群采动卸压瓦斯抽采技术三、煤层群采动卸压瓦斯抽采技术
