煤矿绿色开采复习资料整理 采矿工程10-6

煤矿绿色开采复习资料整理 采矿工程10-6班

第一章

1. 煤炭开采引起的采动损害与环境问题： 开采沉陷破坏土地与地面建筑物；煤矿突水灾害与水资源破坏；煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放污染大气；煤矿矸石露天排放问题 2. 煤矿绿色开采概念：

是指环境污染与资源保护的煤炭开采方法。具体来说，煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、土地、矸石等一切可以利用的各种资源；基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；基本手段是控制或利用采动岩层破断运动；目标是取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益。 3. 煤矿绿色开采具有一下三个方面的内涵与特点： 对原有矿井废弃物观念的转变；从源头上采取措施减轻开采对环境的破坏；基于采动岩层破断运动规律

4. 上覆岩层移动的”横三区”，”竖三带”：

煤壁支撑影响区，离层区，重新压实区；垮落带，裂隙带，弯曲下沉带 5. 关键层：对覆岩活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。 6. 绿色开采技术框架：

7. 减沉开采技术体系：就是减少开采引起的地表沉陷以保护土地资源和地面建筑物。

8. 煤与瓦斯共采技术体系：就是将煤炭和赋存于煤层的瓦斯都作为矿井的资源加以开采，实现两种资源的共同开采。

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9. 保水开采技术体系：就是在采煤过程中对地下水资源进行保护并对矿井排水进行资源化利用。

保水开采含水层不破坏或破坏后能恢复的采煤技术井下排水的净化与循环利用技术保护地下水资源 10. 矸石减排技术体系：就是为了煤矿矸石排放量，消除矸石山的堆积。

矸石减排以煤巷代替岩巷矸石井下处理矸石综合利用减少矸石占地、消除矸石山污染、实现矸石资源化利用 第二章

1.地表移动和破坏的主要形式：

地表移动盆地: 裂缝与台阶；塌陷坑

2.启动距: 开采影响开始波及地表的开采空间宽度为启动距

3.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的开采状态。

非充分采动：地表最大下沉值随开采区域尺寸增大而增加

超充分采动：地表下沉盆地出现平底或有多个点的下沉值达到最大下沉值的采动状态。 4.主断面：是指通过盆地内最大下沉点沿煤层倾向或走向的垂直剖面。

5.充分采动角：在充分采动或非充分采动条件下，在移动盆地主断面上，将地表下沉曲线上的最大下沉点或盆地底边缘投影在地表水平线上，该投影点和采空区边界的连线与煤层底板在采空区一侧的夹角。

6.最大下沉角：在充分采动或非充分采动条件下，在移动盆地倾向主断面上，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。

7.边界角：在充分采动或非充分采动条件下，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。

8.移动角：在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上，地表最外的临界变形点和采空区边界点的连线在煤壁一侧的夹角。

9.裂缝角：在达到或接近充分采动时，在移动盆地主断面上。地表最大的一条裂缝和采空区边界

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点与水平线在煤壁一侧的夹角。

10.松散层移动角：它不受煤层倾角的影响，通常取45度。

11.描述地表移动盆地内移动和变形的主要指标：下沉，倾斜，曲率，水平移动和水平变形。（表达方式依次如下为）

12.地表移动与变形的影响因素：煤层地质条件 ；覆岩与地层条件；开采技术条件

13.关键层对地表下沉的控制作用：主关键层对地表移动过程起控制作用，主关键层的破断将导致地表快速下沉，地表下沉速度随主关键层周期性破断而呈现跳跃性变化。

14.开采沉降预计方法：典型曲线法 ，剖面函数法 ， 概率积分法 ， 数值模拟法 （最常用的） 15.概率积分法：任意开采条件下都可以将整个开采分解为无限多个微小单元的开采，整个开采对地表的影响等于所有开采单元的影响叠加之和。

概率积分法的预计参数：下沉系数q，水平移动系数b，主要影响半径r与主要影响角正切tanβ，拐点偏移距s。

16.地表移动和变形对建筑物的影响：

下沉对建筑物的破坏：地下开采引起地表产生移动变形，破坏了建筑物与地基之间的初始平衡状态，使地基反力重分布，从而在建筑物中产生附加应力，导致建筑物变形和破坏。均匀下沉对建筑物本身不会产生破坏。

倾斜对建筑物的破坏 ：在倾覆力矩的作用下，建筑物构件上和地基中的应力状态发生变化。对于框架结构的建筑物，应考虑地表倾斜引起的附加应力的影响。

曲率对建筑物的破坏 ：曲率使地表由平面变为曲面，破坏了建筑物基础与地表之间力的平衡状态。

水平变形对建筑物的破坏：拉伸与压缩变形，其中拉伸变形对建筑物的破坏作用较大。破坏方式上呈现为：裂缝与底板鼓起。

17.掌握P53—P55中关于建筑物的损坏等级的表格。

18地表变形对铁路的影响——地表移动和变形对路基的影响：

下沉和水平移动对路基的承载能力没有什么影响；当倾斜方向与坡体方向一致时，会使这些路基的稳定性降低；地表水平变形使路基产生附加的拉伸或压缩变形。

19. 地表变形对铁路的影响——地表移动和变形对线路的影响： 倾斜使线路增减相应的坡度；地表下沉曲线的正负曲率可使线路原有的曲率半径增大或减小；线路横向水平移动的大小和方向与铁路相对于开采空间的位置有关，一般情况下使线路直线段弯曲，使弯曲的弯曲半径增大或减小；在地表受拉伸区内线路受拉伸变形，在地表受压缩区内线路受压缩变形。拉伸变形使轨缝增大，压缩变形，使轨缝缩小或闭合。

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20.减少开采沉陷影响的技术措施：

留设保护煤柱（有作图题，你懂得）；

下沉控制技术：条带开采，房柱式开采，

充填开采，部分充填开采

减少开采沉陷影响的井下技术措施

变形控制技术：多工作面开采变形控制技术---- 协调开采技术，单一工作面开采变形控 制技术

减少开采沉陷影响的地面技术措施：刚性措施，柔性措施

21．条带开采技术：将被开采的煤层划分成若干条带，采一条，留一条，使留下的条带煤柱足以支撑岩层重量，能较好地控制或减小地表移动和变形。条带布置的类型：走向条带和倾向条带。 条带开采的地表沉陷特点：正规条带开采引起的地表移动与变形值是很小的；条带开采的活跃期和移动持续时间都比全部冒落开采的短。

22.条带开采设计方法分为：经验设计法和关键层理论设计法。

经验设计法：当条带采宽大于或等于1/3 H（H为开采深度）时，地表易出现波浪形的下沉盆地，此对地面建筑影响较大。因此，为避免地面出现波浪形沉陷，采出条带宽度b应等于或小于（1/10～1/4）H。在此基础上，综合采出率与煤柱稳定性确定具体的采宽b。

关键层理论设计法：条带最大采宽应不大于使覆岩主关键层发生破断失稳的极限跨距，保证主关键层不破断失稳。当覆岩主关键层不是特别厚硬岩层时，为了安全起见，可以按某一层亚关键层不破断进行设计。

23.条带留设煤柱稳定性评价方法：极限强度理论和渐进破坏理论

极限强度理论：F??pPp?1.5~2.0，F为安全系数，σ为条带煤柱强度，P为条带煤柱承受荷载

Wp?2x0渐进破坏理论：

???65%，λ为煤柱核区率，x为煤柱屈服区宽度（一般采用威尔逊煤柱屈

Wp

服区宽度简化公式为： x0=0.00492hH ，式中 x0——煤柱屈服区宽度，m；h——煤层采高，m；H——煤

层采深，m。）

24.充填开采特点：采煤生产能力与充填生产能力不均衡；充填材料供需不均衡；充填成本与采矿效益不均衡；充填作业时空受限；充填范围大。

25.充填开采方法分类：水砂充填，膏体充填，矸石充填，高水充填。

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26.充填开采上覆岩层移动特征：采空区充填可以有效缓解采煤引起的矿山压力显现；采空区充填可以

减少采动影响造成的顶板导水裂隙高度和底板的破坏深度；采空区充填可以减少地表移动和破坏。 27.充填开采地表沉陷影响因素：充填率，充填体压缩率，超前下沉

28.部分充填开采技术：仅对采空区的局部或离层区与冒落区进行充填，靠覆岩关键层结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆岩控制开采沉陷。全部充填的位置只能是采空区，而部分充填的位置可以是采空区、离层区或冒落区。

全部充填法完全靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷；部分充填法由覆岩关键层结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆岩控制开采沉陷。

29．部分充填开采技术分类：采空区条带充填开采技术；冒落区注浆充填开采技术；离层区注浆充填开采技术

离层区注浆充填原理：利用有效的离层空间—充填料浆液高压注入离层空间—减缓它的移动往

地表传播。

离层带注浆减沉的主要作用机理：支撑作用，压实作用，减缓地表破坏程度

第三章．

1.保水开采概念：首先，要避免采煤工作面发生突水事故，实现工作面安全高效开采；其次，采取技术措施减少采煤对地下含水层的破坏程度，保护地下水资源；第三，要对矿井疏排水进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”，同时对采煤破坏的含水层进行恢复和改造。 2.水体下保水采煤技术措施：隔离水体技术措施；疏降水体技术措施 隔离水体技术措施：水体下采煤的安全煤岩柱留设（留设防水安全煤岩柱；留设防砂安全煤岩柱），降低顶板导水裂隙发育高度，注浆堵截水源

疏降水体技术措施：钻孔疏降，巷道疏降，回采疏降 3.底板突水类型：

根据突水动态表现划分：缓冲型，爆发型，滞后型； 根据突水量大小划分：小型，中型，大型，特大型突水； 根据突水地点划分：巷道突水和回采工作面突水；

根据突水通道划分：断层突水，岩溶陷落柱突水，底板采动裂隙突水；

根据突水机理及采掘工作的关系划分：构造揭露型突水，断层采动型突水，底板破坏型突水。 4.底板突水的影响因素：水源条件，地质构造，隔水层的阻水能力，开采活动引起的矿山压力，开采方法（主要表现为以下两个方面：工作面斜长和回采面积）

5．承压含水层上采煤的理论依据：底板突水系数理论，底板突水的“下三带理论”（底板采动导水破

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坏带，底板阻水带，底板承压水导升带）

第四章

1.煤的孔隙分类：微孔，小孔，中孔，大孔。 煤层透气性系数：煤层相对于瓦斯流动的阻力。 2.瓦斯的赋存状态：游离状态和吸附状态

游离瓦斯约占10%~20%，以自由气体的状态存在于煤的孔隙和裂隙中，吸附瓦斯附集在煤中孔隙壁表面。游离瓦斯和吸附瓦斯处于动态平衡状态，吸附状态的瓦斯和游离状态的瓦斯分子处于不断地交换之中。

在未受采掘影响的原始平衡状态的条件下，游离瓦斯和吸附瓦斯各自所占的比例主要取决于瓦斯压力的大小。当温度，瓦斯压力等外界条件发生变化时，这种相对稳定状态即遭到破坏。瓦斯压力升高，温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态；反之，瓦斯压力降低，温度升高，部分瓦斯由吸附状态转换为游离状态，这种现象称之为：解吸。

3.煤与瓦斯共采的概念：在煤层开采时形成采煤和采瓦斯两个完整体系，利用采动岩层运动对瓦斯的卸压增透作用将煤层瓦斯高效开采出来，形成，煤与瓦斯共采技术。

4.根据煤与瓦斯共采的基本原理，可将煤与瓦斯共采过程划分为以下几个阶段：

第1阶段：先采瓦斯后采煤；第2阶段，煤与瓦斯同采；第3阶段，采完煤后再抽采瓦斯。

5.煤与瓦斯共采的瓦斯抽采技术体系：根据煤与瓦斯共采中的三个阶段对应煤与瓦斯共采的三种瓦斯抽采技术，即采前瓦斯抽采技术，采动卸压瓦斯抽采技术和老采空区瓦斯抽采技术，从而形成了煤与瓦斯共采的瓦斯抽采体系。

6.高质量的瓦斯资源开采必须考虑一下两个基本要素：瓦斯的有效卸压解吸范围，卸压瓦斯运移的基本规律。

7.煤层群开采瓦斯卸压运移的新“三带”划分：导气裂隙带；卸压解吸带；不易解吸带。、 8.“O” 型圈的作用相当于在采空区四周形成了一个“瓦斯库”，周围煤岩体的瓦斯解吸后通过渗流不断地汇集到这个“瓦斯库”中。根据覆岩采动裂隙“O形圈分布特征可确立卸压瓦斯抽采钻井，抽采钻孔和抽采巷道布置原则：卸压瓦斯抽采钻井，抽采钻孔和抽采巷道布置在采动裂隙的“O”型圈内。

9.采前瓦斯抽采技术：是在煤层开采前对未受采动影响的煤层瓦斯进行预先抽采。主要包括：地面钻井抽采煤层瓦斯和井下钻孔预抽煤层瓦斯。

10.采动卸压瓦斯抽采技术：是利用煤层瓦斯卸压而进行瓦斯抽采的技术，主要包括地面钻井抽采技术，井下钻孔抽采技术和井下巷道抽采技术。

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坏带，底板阻水带，底板承压水导升带）

第四章

1.煤的孔隙分类：微孔，小孔，中孔，大孔。 煤层透气性系数：煤层相对于瓦斯流动的阻力。 2.瓦斯的赋存状态：游离状态和吸附状态

游离瓦斯约占10%~20%，以自由气体的状态存在于煤的孔隙和裂隙中，吸附瓦斯附集在煤中孔隙壁表面。游离瓦斯和吸附瓦斯处于动态平衡状态，吸附状态的瓦斯和游离状态的瓦斯分子处于不断地交换之中。

在未受采掘影响的原始平衡状态的条件下，游离瓦斯和吸附瓦斯各自所占的比例主要取决于瓦斯压力的大小。当温度，瓦斯压力等外界条件发生变化时，这种相对稳定状态即遭到破坏。瓦斯压力升高，温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态；反之，瓦斯压力降低，温度升高，部分瓦斯由吸附状态转换为游离状态，这种现象称之为：解吸。

3.煤与瓦斯共采的概念：在煤层开采时形成采煤和采瓦斯两个完整体系，利用采动岩层运动对瓦斯的卸压增透作用将煤层瓦斯高效开采出来，形成，煤与瓦斯共采技术。

4.根据煤与瓦斯共采的基本原理，可将煤与瓦斯共采过程划分为以下几个阶段：

第1阶段：先采瓦斯后采煤；第2阶段，煤与瓦斯同采；第3阶段，采完煤后再抽采瓦斯。

5.煤与瓦斯共采的瓦斯抽采技术体系：根据煤与瓦斯共采中的三个阶段对应煤与瓦斯共采的三种瓦斯抽采技术，即采前瓦斯抽采技术，采动卸压瓦斯抽采技术和老采空区瓦斯抽采技术，从而形成了煤与瓦斯共采的瓦斯抽采体系。

6.高质量的瓦斯资源开采必须考虑一下两个基本要素：瓦斯的有效卸压解吸范围，卸压瓦斯运移的基本规律。

7.煤层群开采瓦斯卸压运移的新“三带”划分：导气裂隙带；卸压解吸带；不易解吸带。、 8.“O” 型圈的作用相当于在采空区四周形成了一个“瓦斯库”，周围煤岩体的瓦斯解吸后通过渗流不断地汇集到这个“瓦斯库”中。根据覆岩采动裂隙“O形圈分布特征可确立卸压瓦斯抽采钻井，抽采钻孔和抽采巷道布置原则：卸压瓦斯抽采钻井，抽采钻孔和抽采巷道布置在采动裂隙的“O”型圈内。

9.采前瓦斯抽采技术：是在煤层开采前对未受采动影响的煤层瓦斯进行预先抽采。主要包括：地面钻井抽采煤层瓦斯和井下钻孔预抽煤层瓦斯。

10.采动卸压瓦斯抽采技术：是利用煤层瓦斯卸压而进行瓦斯抽采的技术，主要包括地面钻井抽采技术，井下钻孔抽采技术和井下巷道抽采技术。

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