采面控制设计
采
膏体胶结料
充填泵
分体充填支架
材料选择设计
技
膏体胶结料
充填管件
端头充填支架
支架设计方法
术
高水材料
体
系
胶结性膏体
系统测控 现场实测
巷旁充填支架 干式充填支架
充填工艺设计 充采方法设计
非胶结性膏体
粉尘防治
充填支架规范
沉陷控制效果
充填环境安全
充填系统规范
环境保护效果
材料标准
充采设计规范
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6 采场岩层移动与控制
6.1 岩层移动引起的采动损害概述 6.2 岩层控制的关键层理论 6.3 采场上覆岩层移动规律 6.4 采场底板破坏与突水 6.5 采场上覆岩层移动控制技术
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.1 煤层开采产生的相关问题
我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。垮落法 采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造 成采动损害及相关问题，主要表现为： （1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、 垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的 生产安全。 （2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯 的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行 控制和利用。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
什么是循环经济?
循环经济的核心是建立资源—产品—再生资源的生 产和消费方式，减少资源利用及废物排放（Reduce）， 实 施 物 料 循 环 利 用 （ Recycle ） ， 废 弃 物 回 收 利 用 （Reuse），这就是广泛推崇的3R法则。
1.减量原则。要求减少进入生产和消费流程的物质量， 即用较少的原料和能源投入满足既定的生产或消费需求， 在经济活动的源头就做到节约资源和减少污染。在生产 中，常要求产品体积小型化和产品重量轻型化，产品包 装追求简单朴实而不是豪华浪费；在生活中，减少人们 对物品的过度需求，从而达到减少废弃物排放的目的。
瓦斯抽采与利用
我国煤层气资源丰富，据2002年的有关报告， 在陆上烟煤和无烟煤田中，埋深在300~2000m范围 内的资源有31.46万亿m3，相当于天然气储量。
难以在开采前抽采。 利用岩层运动的特点开发煤层气。 在开采时形成采煤和采瓦斯两个完整的系统。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
瓦斯抽采与利用
据统计，平均每采万吨煤地面塌陷约800m2，截 止到2000年全国煤矿塌陷面积达5000km2，并且以每 年220km2的速度递增。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.1 煤层开采产生的相关问题
（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安 全，需要留设大量的煤柱 发 展 报 告 》 报 道 ： 中 国 煤 炭 平 均采出率只有30％左右，不到国际先进水平的一半。 中国1980～2000年的20年间，煤炭资源就浪费了280 亿t。
煤炭工业可持续发展的技术途径
（1）提高资源采出率 （3）减少矸石排放 （5）减少水资源破坏 （7）减少材料消耗 （9）瓦斯利用 （11）矿井水净化
（2）提升资源开采范围 （4）减轻地表沉陷 （6）矸石综合利用 （8）减少瓦斯排放 （10）土地复垦 （12）伴生矿物综合开发。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
抽采量/m3/min 抽采浓度/%
被保护层组 保护层
地面钻井
抽采瓦斯量
抽采瓦斯浓度
35
100
28
80
21
60
14
40
7
20
0
0
0 40 80 120 160 200 时间/d
远距离保护层开采（100～110m）地面钻井抽采法
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
瓦斯抽采与利用
✓ 瓦斯发电
压缩
转运
✓ 瓦斯罐装利用
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
煤炭地下气化
煤炭地下气化是指其不将煤炭采出地面，而将其在地 下直接气化，即将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为 可燃气体的技术。它1912年开始于英国，美国始于1946， 苏联始于1932年。其它如德国、法国、荷兰、西班牙都 进行过试验，但由于热值低，成本高而末得到发展。
绿色开采
“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
矿山充填技术发展阶段
煤矿充填开采
沿空留巷
矸石处理
三下一上采煤
回收煤柱
防煤自燃
煤
高水材料充填
膏体充填
干式充填
水砂/矸石充填
矿
充
充填材料
充填工艺设备
充填支架
充填设计/评价
填
开
复合外加剂
充填系统集成
整体充填支架
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.2 煤矿绿色开采理念
煤炭开采
膏体材料充填 超高水材料充填
矸石干式充填
排放矸石
岩层移动
排放水
占用农田 污染环境
地表塌陷 土地与建 筑物损害
瓦斯事故 排放瓦斯 污染环境
地下水资 源流失与 突水事故
煤巷支护
矸石井下 处理
充填开采
煤与瓦斯 共采
保水开采
煤炭地下 气化
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
什么是循环经济?
2.再用原则。要求产品和包装能够以初始的形式被多 次使用。在生产中，要求制造商使用标准尺寸进行设计， 以便于更换部件而不必更换整个产品，同时鼓励发展再制 造产业；在生活中，鼓励人们购买能够重复使用的物品、 饮料瓶和包装物。
3.循环原则。要求生产出来的产品在完成其使用功能 后能重新变成可以利用的资源而不是无用的垃圾。物质循 环通常有两种方式，一是资源循环利用后形成与原来相同 的产品，二是资源循环利用后形成不同的新产品。循环原 则要求消费者和生产者购买循环物质比例大的产品，以使 循环经济的整个过程实现闭合。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.1 煤层开采产生的相关问题
（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、 建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷 盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引 发一系列环境、经济和社会问题。
2000年统计，山东省“三下”压煤高达44亿t， 占可采储量的53%。焦作城市下压煤10亿t。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.2 煤矿绿色开采理念
钱鸣高院士提出的绿色开采理念，在基本概念 上是从广义资源的角度来认识和对待煤、瓦斯、水 等一切可以利用的各种资源；基本出发点是防止或 尽可能减轻开采煤炭对环境和其它资源的不良影响； 目标是取得最佳的经济效益和社会环境效益。这与 国家循环经济、节能减排、可持续发展战略是完全 一致的。