绿色开采课程总结.ppt

,煤炭开采引起的一系列安全和环境问题都与采动岩层破断与运动有关。,开采沉陷,煤炭开采,岩层移动,排放矸石,地下水流失与突水事故,瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境,地表塌陷、土地与建筑物损害,占用土地污染环境,保水开采,煤与瓦斯共采,减沉开采,矸石减排,地下气化开采,绿色开采,关键层理论,煤矿绿色开采的技术框架,课程的基本要求,了解煤炭资源开采引起的采动损害与环境问题。掌握煤矿绿色开采的概念和内涵，树立煤矿绿色开采的理念。初步掌握采动引起的岩层移动与地表沉陷的基本理论和一般规律。掌握建筑物保护煤柱设计方法，初步掌握减沉开采技术原理和方法。掌握防水煤柱留设方法，初步掌握保水开采技术原理和方法。初步掌握煤与瓦斯协调共采技术原理和方法。初步掌握煤矿矸石减排技术。,课程的讲授主要内容,绿色开采的概念与技术框架减沉开采技术保水开采技术煤与瓦斯共采技术矸石减排技术,1 绿色开采的概念与技术框架,1-1 绿色开采提出的背景 1-2 绿色开采的理论基础 1-3 绿色开采的技术框架,1-1 绿色开采提出的背景,一、煤炭资源开发的重要性二、采动损害与环境问题三、绿色开采的提出,二、采动损害与环境问题,开采沉陷破坏土地与地面建筑物突水灾害与水资源破坏瓦斯灾害与瓦斯排放污染大气矸石露天排放问题,应力场变化 裂隙场变化 地表沉陷,开采损害与环境问题与采动岩层破断与运动有关.,煤层开采,顶板事故与冲击矿压 突水事故 瓦斯事故,安全问题,环境问题,破坏土地与建筑 破坏地下水资源 排放瓦斯污染大气,1-2 绿色开采的理论基础,一、采动岩层破坏的基本规律二、关键层理论的基本原理,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；抓起控制作用的主要矛盾。,二、岩层控制的关键层理论基本原理,关键层理论研究进展,关键层复合破断规律关键层运动对采场矿山压力影响规律关键层运动对开采沉陷影响规律关键层运动对瓦斯卸压运移影响规律关键层运动对导水裂隙演化影响规律,1-3 绿色开采的技术框架,一、绿色开采的技术框架二、减沉开采技术体系三、保水开采技术体系四、煤与瓦斯共采技术体系五、矸石减排技术体系,煤炭开采,岩层移动,排放矸石,地下水流失与突水事故,瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境,地表塌陷、土地与建筑物损害,占用土地污染环境,保水开采,煤与瓦斯共采,减沉开采,矸石减排,地下气化开采,绿色开采,采动岩层破坏规律,一、煤矿绿色开采的技术框架,2 减沉开采技术,2-1 开采引起的地表沉陷规律2-2 开采沉陷对地面建筑物的影响2-3 减少开采沉陷影响的技术措施2-4 条带开采技术2-5 充填开采技术2-6 部分充填开采技术,2-1 开采引起的地表沉陷规律,一、地表移动和破坏的形式二、地表移动盆地的形成及特征三、地表移动的角量参数四、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六、开采沉陷预计方法,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。非充分采动地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加。,充分采动与非充分采动,地表移动变形五项指标之间的关系,下沉 水平移动 倾斜 曲率 水平变形,非充分和 超充分采动条件下水平煤层(或有一定倾角的煤层沿走向)主断面内地表移动与变形规律,地表移动与变形的影响因素,1、煤层地质条件煤层厚度、倾角、埋深2、覆岩与地层条件岩性、厚度与组合关系，关键层特征，山地、地下水3、开采技术条件重复开采、采空区处理、开采速度,2-2 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,砖混结构建筑物破坏等级,建筑物的保护等级,根据重要性、用途、破坏后可能的后果,2-3 减少开采沉陷影响的技术措施,一、留设保护煤柱二、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,a,b,c,d,B(e),C(f),A(g),D(h),n,N,N,M,Q,P,Q,P,e,f,g,h,I-I剖面,II-II剖面,1.圈范围,2.作剖面,3.找边界,4.投影点,5.煤柱线,m,M,一、垂直剖面法留设保护煤柱,1.下沉控制技术,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.变形控制技术,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.刚性措施,2.柔性措施,2-4 条带开采技术,一、条带开采技术概述二、条带开采技术原理三、条带开采设计方法四、条带开采沉陷预计五、条带开采工程实例,2-5 充填开采技术,一、充填开采技术概述二、充填开采技术原理三、水砂充填开采技术四、膏体充填开采技术五、矸石直接充填开采六、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,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,充填体压缩率,3、充填开采地表沉陷预计等效采高,2-6 部分充填开采技术,一、部分充填开采概述二、部分充填开采的分类三、部分充填开采工程实例,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,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,分区隔离注浆充填技术,3 保水开采技术,3-1 开采引起的岩层导水裂隙演化规律3-2 水体下保水采煤技术3-3 承压含水层上保水采煤技术3-4 矿井水的资源化利用,3-1 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,一、概述,1.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,矿井水文地质勘查,判别顶板导水裂隙发育高度,疏降水体技术措施,否,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,3-3 承压含水层上保水采煤技术,一、承压含水层上采煤技术概述二、底板突水类型三、底板突水的影响因素 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,三、底板突水的影响因素,底板突水影响因素,四、承压含水层上采煤的理论依据,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,1.承压含水层上安全煤岩柱留设2.承压含水层上断层防水煤柱留设3.帷幕注浆截流技术4.减少采动底板破坏深度5.底板注浆加固技术6.疏降底板水技术,是,否,3-4 矿井水的资源化利用,一、概述二、矿井水的净化与利用三、矿井水资源化利用的工程实例,4 煤与瓦斯共采技术,4-1 煤与瓦斯共采的基本概念 4-2 采前地面钻井开采煤层气技术 4-3 采动卸压瓦斯抽采技术 4-4 瓦斯综合利用技术 4-5 煤与瓦斯共采的经济评价,4-1 煤与瓦斯共采的基本概念,一、煤与瓦斯赋存特性 二、我国煤矿瓦斯灾害现状 三、煤与瓦斯共采技术体系,煤与瓦斯共采,煤与瓦斯共采技术体系,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,4-2 采前地面钻井开采煤层气技术,一、开采工艺 二、适用条件 三、工程实例,4-3 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 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,卸压瓦斯抽采技术体系,5、矸石减排技术,概述矸石山的危害矸石山的现状矸石减排技术体系煤巷布置取代岩巷布置矸石井下处理技术矸石井下处理方法矸石井下处理工程实例矸石综合利用技术,