煤矿生产技术系列讲座
煤矿生产技术系列讲座
郑州经济管理干部学院
矿长安全资格证书培训班
主讲：王国际
煤矿生产技术系列讲座
第一讲 矿井建设的基本程序
一、煤田地质勘探
(一)煤田普查
1、普查找煤，圈定含煤地层的分布范围。
2、普查勘探，确定有工业价值的含煤地段。
煤田普查是发现和初步评价煤炭资源阶段，该阶段工作结束后提交《煤田普查报告》，报告中要对煤矿建设和矿区划分提供必要的资料，为进一步勘探工作提出工作方向。
(二)矿区详查
在煤田普查工作的基础上进行。普查工作结束后，国家规划及设计部门将煤田划分为几个矿区，详查工作就是选择资源条件好、开发有利的矿区，进行进一步的地质勘探工作，查明矿区内的资源分布情况。
详查工作的成果：提交《详查地质报告》，为矿区总体设计提供基本的地质资料。
(三)井田精查
设计部门根据《详查地质报告》划分井田，井田精查就是在一个井田的范围内进行的地质勘探工作。该阶段对井田内的影响煤层开采的各种地质因素进行更加深入详细的了解。该工作结束后，提交《井田精查报告》，为矿井的设计提供地质依据。
(四)地质勘探各阶段的任务
1、查明煤的储量，矿井设计最基本的依据。
2、查明煤的质量，确定煤的用途。
3、查明煤层赋存条件及开采技术条件，这是井田内影响开拓开采条件的总和。包括煤层厚度、结构及稳定性，地质构造、水文地质条件、煤层顶底板岩性、瓦斯、煤尘、自燃等情况。
(五)精查地质报告
1、文字报告
(1)概况
勘探工作的目的和任务
勘探区的位置及交通概况
勘探区的自然地理：地貌、水文、气象、地震资料等
勘探区附近生产矿井情况及老窖、老空分布
本区过去已进行的地质工作及评价
(2)勘探区地质
描述区域地质、构造、岩浆岩分布及特点
详细描述区域内含煤地层时代、层厚和化石，描述煤厚、岩性、岩相、标志层特征及其沿走向和倾向的变化情况
说明区内重要的褶曲及断层的分布情况和控制程度
叙述岩浆岩的分布、名称、产状、侵入时代及对煤层、煤质的影响
(3)煤及其它有益的矿产
描述煤层总厚度、总层数及可采层数与总厚度
各煤层的物理特征、煤质特征、煤岩特征、煤的工业牌号及分布规律
煤的有害成分，如灰分、硫、磷含量及其变化规律
煤的风化带及氧化带的确定方法和依据
矿区内的其他有益矿产，如铁矿、油页岩、铝土矿、粘土矿等情况
(4)水文地质
区域水文地质特征
勘探区水文地质条件：含水层和隔水层的岩性、厚度、深度、分布范围及变化，裂隙与溶洞的发育情况与分布规律、地下水类型及性质、含水层的富水性、水位标高、水质、水温及地下动态、含水层与地表水之间的水力联系等
与邻近生产矿井水文地质条件的对比情况
初采区及第一水平矿井涌水量预测
供水水源
(5)开采技术条件
勘探区内及邻近矿井的生产技术条件描述，老窖老空情况
覆盖层及可采煤层顶底板岩性及其变化规律
瓦斯、煤尘、自燃情况
(6)地质勘探工作
测量工作方法及评价
测量工作量及工作成果质量描述
地表工程工程量及其描述
物探方法及其成果描述、质量描述
钻探工作量及工作质量描述
水文地质工作及其质量描述
各种样品的采样方法、采取地点、数量及确定依据
勘探方法、勘探程度及勘探工作的经济效果
(7)储量计算
储量计算边界及工业指标的确定依据
储量计算方法和计算参数的确定依据
划分各级储量的条件，特殊块段的处理方法
区内各级储量及总储量的计算结果
有关储量计算方法的其他说明
(8)结论
对勘探成果的总评价
提出建井需要注意的问题
总结勘探工作的经验教训
勘探区远景评价及对今后工作的意见
2、图纸
交通位置图
区域地形地质图(附综合地质柱状及地质剖面图)
井田地形地质图(附井田综合柱状图)
钻孔柱状图
煤层对比图
勘探线地质剖面图
水平切面图
煤层底板等高线及储量计算图
井田水文地质图及水文地质剖面图
其他图件
3、表格、附资料
包括：测量成果表、煤层综合成果表、煤质分析成果表、储量计算表、地表水与地下水的水质分析报告，各含水层的抽水实验综合表，土、岩、煤物理性质实验报告、老窖老空及生产矿井的调查材料等。
二、编制可行性研究报告
1、阐述矿井建设的外部条件和资源条件
2、初步确定井田开拓方式和采煤方法
3、初选矿井主要技术装备
4、对地面设施进行规划
5、制定环境保护措施
6、编制建井工期计划
7、初步拟定矿井主要的技术经济指标
三、安全预评价
评价目的主要是贯彻矿井建设“三同时”基本要求，即：矿井安全设施必须与矿井基本建设工程同时设计、同时施工、同时投入运行。
1、对矿井主要危险有害因素和危害程度以及对公共安全影响进行定性、定量评价
2、对各种主要危险源的预防和控制的可能性进行评价
3、对矿井基本建设项目可能造成的职业危害进行评价
4、对在矿井基本建设期间所采取的安全对策、安全技术措施、安全设施设计原则做出具体要求
5、客观实际地提出预评价结论
6、其他需要说明的有关事项
四、矿井初步设计
说明矿井的位置、交通、地形地势、气象、水文、工农业概况;说明矿井地层、主要地质构造、煤层赋存情况、煤层及围岩特征、煤质及用途、瓦斯、煤尘、自燃、水文地质情况;说明地质资料勘探程度、存在问题及补充勘探要求。
井田境界、储量及矿井生产能力和服务年限。
提出主要几个开拓方案，进行各方案的技术经济比较，详细说明采用方案及采用理由。选择采煤方法，确定采区巷道布置、生产矿井、投产和达产的采区布置、采掘机械装备等;确定井筒断面布置、井底车场形式和通过能力;确定通风方式和通风方法、通风系统等。
确定矿井提升及大巷运输方式，选择矿井通风、运输、提升、排水、压气设备。
说明地面运输方式、设计线路、车站等。
确定煤的工艺流程和地面生产系统及其各环节的设备和能力，排矸系统、设备、机械厂、坑木场面积和设施。
确定工业广场总体布置。
井上下配电设计。
地面建筑设计、生活区设计。
全矿供水、供电、供热、井下消防和防尘设计。
计算矿井建设工程量、建设程度、工期、编制劳动定员及总概算、编制矿井主要技术经济指标。
五、矿井基本建设施工(仅介绍几种立井开凿方法)
普通凿井法：以凿岩、爆破为主的施工方法。
板桩法：主要用于表土施工。开挖前先用板桩沿井筒周边外缘密集地打入土中，然后在板桩的保护下进行掘进。
沉井法：主要用于表土施工。在土层开挖前，把预制好的永久井壁，按井筒位置沉入土中，然后在它的保护之下进行掘进。
注浆法：将胶结材料配制成浆液，通过注浆系统注入地层的裂隙和空洞中，浆液凝结硬化，堵塞空隙和空洞，封闭水源，加固地层，然后再用普通凿井法施工井筒。
混凝土帷幕凿井法：在井筒位置周围用机械分段钻成孔槽，并钻入基岩一定深度(3~5米)，每钻出一孔用混凝土灌注封孔，最后使各孔槽混凝土连接起来，形成一个圆筒状的混凝土帷幕，把周边水和流沙隔开，然后开挖井筒。
钻井法：利用回转式钻机，将井筒全段面一次钻成，依靠井内充满的泥浆护壁，利用泥浆循环冲洗工作面和提升岩屑，井筒钻成后在泥浆中悬浮下沉井壁，并进行永久性支护。
盾构法：一整套掘进和支护装置，从钻进到永久性支护一次性完成，整个过程全部实现自动化。既适合于软土、含水层施工，也可用于硬岩施工，是目前最先进的施工方法，广泛应用于立井、平硐、隧道、地铁施工中。
六、矿井安全验收评价
安全验收评价是在建设项目竣工试生产运行正常后，通过对建设项目的设施、设备、装置，实际运行状部的检测，考察，查找该建设项目投产后存在的危险有害因素，提出合理可行的安全技术调查方案和安全管理对策的一种安全评价。
安全验收评价是运行系统安全工程原理和方法，在建设项目试生产运行正常后，在正式投产前进行的一种检查性安全评价。对系统存在的危险有害因素进行定性和定量检查，判断系统在安全上的符合性和配套安全设施的有效性，从而做出评价结论，并提出补救和补偿措施，以促进项目实现系统安全。
第二讲 井田开拓
一、井田开拓的基本问题
井田开拓要解决的基本问题是确定合理的井田境界，确定矿井生产能力和服务年限，对井田进行合理的再划分，确定最优的井田开拓方式，确定合理的开采顺序和生产系统。在解决这些问题时，必须遵循“安全可靠，经济效益好，煤炭回采率高”的基本原则。
二、煤田的划分
煤田：在一定地质年代生成的大面积含煤地带。
煤田的特征
薄煤层：从最小可采厚度~1.3m
1、可采煤层厚度： 中厚煤层：1.3~3.5m
厚煤层：>3.5m
缓倾斜：0°~25°
2、煤层倾角： 倾斜：25°~45°
急倾斜：45°以上
3、埋藏深度：对矿井开采条件影响很大。
4、围岩性质：指煤层顶底板的围岩性质。
5、地质变动：由于煤层成因及地质构造的变化，发生煤层厚度变化，断裂、变薄、尖灭、围岩破坏、倾角变化等。
6、其他特征：水文、自燃、瓦斯、煤尘、层间距、表土层厚度等。这些特征将影响井田开拓、采区划分、生产安全等等。
煤田划分为井田
1、煤田、矿区、井田
(1)煤田：
①富量煤田：如大同煤田，走向150km;渭水煤田，1980km2。
②限量煤田：如永城煤田，只有5~6个井田，储量有限。
(2)矿区：将邻近的几个矿井划归一个行政区管理，称为矿区。
(3)井田：划分为一个矿井开采的部分煤田叫井田。
2、煤田划分为井田的原则和方法
(1)井田边界要与矿井生产能力相适应
(2)一般要依据自然条件划分井田边界：断层、江、湖、河等
(3)要注意处理矿井本身的发展及其与相邻矿井的关系
(4)人为划分井田：垂直划分、水平划分、按煤组划分
三、矿区的开发顺序
1、一个矿区同时期的基建矿井数目2~3个。
2、矿区开发：先浅后深、先近后远、先易后难
3、大型矿井：一次设计、分期建设、分区域开拓、连续施工
近些年来，由于矿井装备、生产工艺、生产技术装备有了快速发展，矿井建设周期大大缩短，工作面年产量大大提高，同一个矿井同时生产的工作面个数越来越少，矿井服务年限也有缩短的趋势。有些问题值得进一步探讨，矿区开发要和生产技术装备相适应。
四、矿井储量、生产能力与服务年限
|
能利用储量← (表内储量)
暂不能利用储量 (表外储量) |
|
工业储量 (A+B+C)
远景储量(C) |
|
可采储量ZK 开采损失P |
(一)矿井储量
地质储量
1、地质储量：井田内通过地质手段查明，符合储量计算标准要求的储量。
2、能利用储量：平衡表内储量(厚度、质量符合开采条件)。
3、工业储量：能利用储量中，可以作为设计和投资依据的储量，平衡表内A+B+C级储量。
4、可采储量：工业储量中，除去设计开采损失部分，可以采出的储量。
(二)矿井可采储量、生产能力与服务年限的关系
ZK=A·T·K
A：矿井设计生产能力 万t/a
T：矿井设计服务年限 a
K：储量备用系数 1.2~1.4
T=
A T*(南方) T(北方)
>300万t/a >80a 70a
120~240万t/a 50~70a 60a
45~90万t/a 30~40a >750a
30万t/a 10~20a >730a
南方和北方不一样，从目前来看有以下特点：
服务年限普遍缩短
生产能力扩大，增加开采强度，服务年限缩短，带来许多问题
矿井生产能力(万t/a)
大型矿井：120 150 180 240 300 400 及以上
中型矿井：45 60 90
小型矿井：9 15 21 30
大型矿井：机械化程度高，生产集中、效率高、成本低，投资高、设备多、施工难度大、工期长，服务年限长。
小型矿井：投资少、建井快、设备简单，但生产分散，效率低、成本高，服务年限短。
井型大小的确定依据：储量、煤质、地质构造、水文条件、煤层赋存条件及开采条件、设备水平及国家有关政策。经过专家分析，进行技术经济比较择优确定，但这些条件中，储量、开采技术条件、煤层赋存状况是主要因素。
大型矿井：储量丰富、煤层生产能力大、井田内开采技术条件好、表土层厚、煤层埋藏深、地形复杂。
中小型矿井：储量少、埋藏浅、煤层生产能力小、埋藏不稳定、地质构造复杂。
煤层生产能力、赋存状态和开采技术条件是确定井型的关键因素。
五、井田再划分及开采顺序
(一)矿井巷道分类
垂直巷道：立井、小井、暗立井、溜井;
1、按倾角大小分类： 水平巷道：平硐、石门、煤门、平巷;
倾斜巷道：斜井、上山、下山
2、按巷道服务范围分类：开拓巷道、准备巷道、回采巷道
(二)阶段与水平
1、阶段：在一个井田内，沿倾斜方向，按一定标高，根据开采要求，将井田分成若干长条部分，每一部分叫一个阶段，其走向长度等于井田的全长，倾斜长度由垂高确定，一般1000~2000m。
阶段有其独立的生产系统，上部设阶段回风巷，下部设阶段运输巷，上一阶段采完后，阶段运输巷又可作为下一阶段的回风巷。
2、水平：运输和通风巷所在的某一水平面，通称为水平。以标高来表示，也可以和用途或开采顺序连系起来，如+50水平、-150水平、+50回风水平、-150运输水平、第一水平、第二水平等。
开采水平:具有井底车场和运输大巷的水平。
单水平开拓：一个井田只有一个开采水平(上山阶段、下山阶段)。
多水平开拓：一个井田有二个或更多个开采水平(倾斜煤层)。有多水平上、下山开拓、多水平混合式开拓(中间水平、辅助水平)。
(三)井田内再划分的基本类型
1、分区式：阶段内沿走向把阶段分成若干部分，每部分叫采区。
采区倾斜长度等于阶段倾斜长度，走向长度1000~4000 m不等，分采区要尽量考虑自然边界，减少煤柱损失和避免工作面布置的难度。
区段：采区内沿倾斜方向划分的长条，走向长等于采区长度，倾斜长100~150 m 不等。
采区分双面采区和单面采区。
采区上(下)山：联接采区平巷与开采水平的倾斜巷道。
区段平巷：区段回风巷(上部)、区段运输巷(下部)。
采区联合布置：同一个采区开采2~3个煤层，上、下山设在最下部一个煤层中或其底板和区段平巷，以石门或倾巷与上(下)山联系。
对于近水平煤层，由于倾角很小，无所谓上山或下山，而是沿煤层的延展方向划分成若干个独立的开采单元，每个开采单元都有其独立的通风、运输系统，叫盘区。
2、分段式：阶段内不划分采区，只沿倾斜方向划分成适合一个工作面开采的长条部分(小井田)，每部分叫一个分段。
3、分带式：阶段内不划分采区，而是沿走向布置成适合一个回采工作面的倾斜长条，每个长条叫一个分带(倾角12°以下)。
分带内可以仰采，也可以俯采，具体选择时要根据煤层倾角、含水量、围岩条件来确定。
分带式开拓的优点：
巷道布置系统简单，掘进工作量小，建井期短，见效快。
生产系统单一、简单、运输费用低，通风效果好。
没有准备巷道、条带布置灵活，易于提高矿井生产能力。
带内巷道便于定向掘进，工作面长度变化小。
有利于减轻矿山压力显现，排放瓦斯(俯采)。
分带式开拓的缺点：
斜巷多，掘进困难。
斜巷多，仰采时煤往上拉，运输困难。
倾角太大了，不适应。
设备不配套，专用设备少。
4、分区域建井的井田划分
指特大型矿井，走向长10~20km，主提采用大型胶带输送机，为解决辅助提升及通风问题，将井田划分为几个小区，每个区走向长3~5km，倾斜长1.5~2.0km或更大的独立区域(这是现代化矿井主流)，分区域建井。
(四)开采顺序
1、沿煤层倾斜方向的开采顺序
下行式开采顺序：由浅入深，初期工程量小、投资少、投产快。
阶段内：不论是分区或分带，均采用下行式开采顺序，个别情况有可能采用上行式。
2、沿煤层走向的开采顺序
采区前进式，区内后退式，条带前进式，个别可以跳采。
3、煤层群开采顺序
煤层群分组：间距近，煤质同的煤层分为一组，集中开拓。组与组之间，组内各煤层之间，一般采用下行式开采顺序。层间距较大，通过论证，开采下部煤层，不致于破坏上部煤层者，可以采用上行式(永城矿区)。对于急倾斜煤层，上行、下行差不多，可以任选。
六、井田开拓方式
在井田范围内，从地面向井下开掘一系列井巷进入煤层，建立矿井提、运、通、排及动力供应系统，叫井田开拓。这些井巷的形式、数量、位置及其之间的配合方式，叫井田开拓方式。配合的方式不同，可以形成不同的开拓方式，如立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、混合开拓、露天开采等几种形式。
(一)合理确定开拓方式应考虑的问题
开拓部署要贯彻执行煤炭工业技术政策和发展要求，要尽可能做到布局合理、生产集中、系统简单、环节畅通，因地制宜的做到四集中、一联合，采用新技术、新装备，提高机械化、自动化水平。
四集中：矿井集中、水平集中、采区集中、工作面集中。
一联合：采区联合布置。
充分利用国家资源，减少储量损失，不同煤种分采分运，注意伴生矿床的开采。
开拓部署力求经济合理、安全可靠、成本低、回采率高。
(二)开拓方式分类
1、斜井开拓 2、立井开拓 3、开硐开拓 4、混合式开拓
①片盘斜井开拓 ①立井单水平分区式开拓 ①走向平硐开拓 ①一立一斜开拓
②斜井单水平开拓 ②立井多水平分带式开拓 ②垂直平硐开拓 ②二立一斜开拓
③斜井多水平开拓 ③立井多水平分区式开拓 ③阶梯平硐开拓 ③分区域建井
开拓方式多种多样，但一个井田究竟采用什么样的开拓方式，需要提出多种方案，经过技术经济进行比较，优中选优，才能最后确定。由于矿井建设是一种长期投资，一旦决定下来，这种投资是不可逆的，确定时必须慎之又慎。
(三)开拓方式分析及混合式开拓
平硐开拓：
优点：系统简单，施工技术简单，建井期短，基建投资和生产成本低，井下无井底车场，地面无提升设备，矿井水可以自流，矿建土建工程量少。
缺点：受地形和煤层赋存条件限制，煤埋藏浅，且必须赋存在山区、丘陵，主要储量在地面标高之上。
斜井与立井相比
优点：
斜井施工技术简单、建井快、工期短、投资少。
井筒装备和地面设施简单，井底车场工程量少。
斜井建设材料消耗少，但相对设备容量也少。
多水平开拓时，石门掘进工程量少，运输量小。
井筒压煤少(沿底板掘进)。
新水平延伸方便，尤其采用胶带输送机运输，提升能力大。
增产措施简单。
实现连续运输，易实现自动化。
采用分段布置，井筒可以直接与分段巷道连接，环节少。
缺点：
井筒长，各种管道铺设长。
斜井铰车能力小，速度慢(大型矿井的副井均用立井)。
斜井开凿遇到流砂层时，难以采用冻结法施工，困难大。
斜井穿越不良地层，维护工程量大。
斜井倾角受煤层倾角限制，井筒倾角大于煤层倾角时，用穿层斜井，同样要留井筒保护煤柱，煤柱损失也比较大。
斜井、立井各有优劣，实际应用中应随机应变，取长补短。
混合式开拓
平硐斜井开拓
斜井立井开拓
平硐立井开拓
分区域开拓
七、乡镇煤矿井田开拓中存在的主要问题
(一)井筒位置与形式的选择问题
合理地井筒位置
地面因素：要求井口标高要高于当地历年最高洪水位，尽可能少占良田，不迁村庄，减少工业广场平整时的土石方工程量。
地下因素：要把井筒位置选在冲积层较薄的地方，尽可能避开含水层、流砂层、地质构造和采空区，要考虑井筒延深时也不能穿越含水层，尤其采用斜井开拓时，井筒所在层位岩性要好。
技术经济因素：要力求提升、运输环节简单，生产经营费用低;尽可能使井筒位于井田储量中心，形成两翼均衡生产;尽可能把斜井井筒布置在底板岩层中，少留井筒保护煤柱;尽可能使井筒靠近储量富集区。
合理的井筒形式
应根据煤层赋存情况、表土层沉积情况以及地表与积岩的含水性、井田开采技术条件及矿井类型确定合理的井筒形式。一般情况下，开采深度不大，表土层薄，表土层中没有大的含水层，可采用斜井开拓。反之煤层埋藏较深，表土层厚，尤其表土层中有较强的含水层，斜井施工难以通过，必须采用立井开拓方式。
乡镇煤矿中井筒位置与形式存在的问题
井口标高低于当地历年最高洪水位。
井口位于井田边界，给井下开采单元划分造成一定困难。
井筒形式不合理，尤其某些煤矿斜井长度在800m以下，给辅助提升造成相当大的困难。
井筒断面太小，提升能力有限。
井筒支护形式落后，安全没有保障。
马头门支护条件太差，安全出口受到威胁。
井底车场没有形成系统，通过能力太小。
井底水仓容量不够，抗灾能力太低。
(二) 开采单元划分不合理
井田内整体开拓步署缺少统筹规划
开采顺序安全不合理，个别煤矿采动了护井煤柱，造成井筒变形，形成隐患。
开拓巷道系统不完善，没有正规的水平运输大巷和总回风巷。
主要运输巷道支护条件太差，通风断面不够，运输能力不足。
(三) 水平接替缺少计划性
没有安排正规的水平接替计划。
水平接替期间产量没有保证，影响矿井的正常生产。
水平接替期间通风紊乱，安全没有保障。
(四) 下山开采问题
下山开采只有在煤层倾层较小、低瓦斯矿井、矿井涌水量不大的情况下，才能采用。
许多煤矿存在有严重的底板水威胁，但实施了下山开采。
下山排水系统不完善，排水能力不足，淹下山事故较多。
下山的开采范围过大，给通风造成一定困难。
(五) 水平垂高问题
合理的水平垂高缺少论证。
水平垂高的确定缺少理论依据。
水平服务年限太小，技术经济不合理。
第三讲 采煤方法
一、采煤方法的定义
采煤方法有两个含义。一是采煤系统，即采准巷道的布置形式，掘进、回采顺序安排及其所构成的运输、通风等生产系统。二是采煤工艺，指在回采工作面所形成的“破、装、运、支、回”等工作及这些工作的安排与配合方式。
不同的采煤系统和回采工艺，就形成不同的采煤方法。正确选择采煤方法，对矿井生产的主要技术经济指标影响很大。合理的采煤方法应该是生产安全可靠、产量高、成本低、回采率高。
二、影响采煤方法选择的因素
(一)地质因素
1、煤层的厚度和倾角：急倾斜、倾斜、缓倾斜;厚煤层、中厚煤层、薄煤层。
2、煤层的构造和性质：有无夹矸、瓦斯大小、硬度大小。
3、煤的生成条件：稳定性、顶底板岩性、含水性等。
(二)技术因素
1、应用先进科学技术，选择先进的采煤方法。
2、所选的采煤方法必须和地质条件、开采技术装备相适应。
3、好的采煤方法必须配置合理的巷道布置系统。
4、好的采煤方法机械化、自动化程度要高，尽可能减少工人体力劳动。
三、采煤方法分类
(一)旱采
1、壁式体系采煤法(94%)
①整层开采
单一长壁采煤法：包括单一长壁走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法，从顶板管理的角度看有全部跨落法和刀柱法、缓慢下沉法。这是我国目前使用最多的采煤方法，是中国采煤技术的主流。
厚煤层放顶煤采煤法：包括一次采全高的放顶煤采煤法、先采顶层、铺网，再采下部所有厚度的放顶煤采煤法。
掩护支架采煤法：主要用于急倾煤层中的薄及中厚煤层，一次采全高。
②分层开采
倾斜分层采煤法：包括厚煤层走向长壁倾斜分层采煤法、厚煤层倾斜长壁倾斜分层采煤法。从分层间开采顺序上分，又可分为上行跨落采煤法、上行充填采煤法，个别地方也有上行跨落采煤法。
水平分层：用于急倾斜煤层。
斜切分层：由水平分层演变而来，只能适用于急倾斜煤层。
水平分段放顶煤采煤法;是急倾斜煤层采煤法中用得最好的一种采煤方法，尤其综采设备的应用，使得这种采煤方法有较好的发展前景。
2、柱式体系采煤法
房式：中国古代传统的采煤方法。
房柱式：美国、澳大利亚用得很好，有专门的配套设备，效率很高。
(二)水采
1、柱式体系漏斗式水力采煤法
2、走向小阶段式水力采煤法
(三)地下气化
采煤方法的高级阶段，将煤在地下变成煤气，自动抽出来作工业燃料。这种方法目前处在实验阶段，近几年取得了突破性进展，估计很快进入实用阶段。
(四)壁式体系采煤法的特点
1、有较长的工作面。
2、工作面上下两端各有一条回采巷道，用于运输、通风和排水。
3、随工作面推进有计划地处理采空区。
4、采下的煤沿平行于工作面的方向运出采场。
(五)柱式体系采煤法的特点
工作面短，但工作面数目多，采房和回收煤柱设备合一。
工作面压力很小，矿压显现轻微，支护及采空区处理工作简单。
工作面通风条件较差，通风效率不高。
回采率较低。
采下的煤沿垂直于工作面的方向运出采场。
采煤设备可以自行、灵活性强。
四、采区巷道布置
(一)薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置系统
(二)薄及中厚煤层倾斜长壁采煤法巷道布置系统
仰斜开采与俯斜开采
单工作面和对拉工作面
前进式和后退式回采
条带斜巷布置及其联系方式
工艺特点：
矿压显现特点：
仰采工作面顶板容易破碎，支架向后倾斜;俯采工作面顶板岩石受压而不易破坏，比较稳定。
工艺特点：
仰采：工作面涌水可以自动流向采空区，工作面无积水，机械装备不易受潮，装煤效果好;煤层倾角大于10°时，采煤机在自重影响下，偏离煤壁，影响截深;运输机也会由于采下的煤滚向溜槽下侧而发生断链现象;当倾角大于17°时，采煤机工作不够稳定。
俯采：随倾角增大，采运设备工作不稳定，装煤效率低。采煤机重心偏向滚筒，机组不稳定，易出现掉道或断链现象。
优点及适用条件
优点：
巷道布置简单，巷道掘进与维护费用低，投产快;
运输系统简单，占用设备少，运输费用低;
工作面等长，消除了由于工作面长度变化带来的不利影响，尤其是综采，这一优点更为突出;
通风线路短，通风构筑物少，通风效果好;
对某些地质条件适应性强;
技术经济效果显著。
适用条件：
煤层倾角小于12°,应重点推广;
采煤设备采取有效的防滑措施，可推广至12°~17°;
倾斜断层较多的煤矿，易采用这种采煤方法。
五、回采工艺
(一)炮采工艺
炮采工艺的演变与发展
炮采工艺中几项关键技术问题：顶板支护、毫秒煤破、端头支护
炮采工艺的适应条件
中小型矿井
大型矿井边角煤
地质构造复杂的矿井
(二)普通机械化采煤工艺
(三)综合机械化采煤工艺
六、乡镇煤矿采煤方法存在的主要问题
多数矿井仍然使用巷柱式采煤法，回采率低，通风系统紊乱，资源没有得到充分利用，安全状况较差。
正规的走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法普及率太低。
个别矿井尽管布置有较为正规的走向长壁或倾斜长壁采煤系统，但并没有按炮采工作面正规循环作业进行采煤，而采用滚帮采煤法，给顶板管理造成一定困难，生产能力也受到一定的限制。
回采工作面技术装备落后，工作面单产偏低，技术经济指标太差。
相当多的乡镇煤矿采用手镐落煤，严禁放炮落煤，但限制了回采工作面的生产能力。
使用放炮落煤的工作面，大多选用瞬发雷管，爆破效果差，对顶底板震动较大，而毫秒微差爆破需要进一步普及。
回采工作面上下安全出口支护条件太差，通风断面不够，瓦斯防治效果有待进一步提高。
炮采放顶煤工作面较多，放煤口设置、放煤方法、放煤顺序安排不合理，顶煤放出率偏低，回采工作面煤尘较大，瓦斯偏高，这方面的管理需要进一步加强。
回采工作面大多采用木支柱，单体支柱工作面普及率太低，顶板管理不到位，顶板事故偏多。
回采工艺顺序安排不合理，正规循环作业执行不好。
七、我国煤层赋存条件及产量比重
(一)现有可采储量中，各种厚度煤层所占比例
薄煤层：占18.4%。其中四川省占40.02%，贵州省占32.89%
中厚煤层：33.9%。其中四川省占57.32%，安徽省占51.15%
厚煤层：47.7%。其中甘肃省占93.96%，新疆占70.14%。
(二)现有可采储量中，各种倾角的煤层所占比例
缓倾斜煤层：86.3%。山西省占100%，陕西省占98.71%
倾斜煤层：10.1%。四川省占29.45%，东北三省占26.44%
急倾斜煤层：3.6%。新疆占83.8%，北京市35.92%
(三)统配煤矿的产量比重
按煤厚分：薄煤层9.43%，中厚煤层44.46%，厚煤层46.11%
按倾角分：缓倾斜86.85%。其中小于12°的煤层产量占55.58%，倾斜煤层9.76%，急倾斜煤层3.39%。
目前我国薄煤层产量偏低，主要由于综采程度偏低。缓倾斜煤层产量比重太大，主要是由于山西省煤炭工业大力发展，大型矿井增多。
八、中国采煤方法发展方向
(一)缓倾斜、倾斜长壁式开采技术发展方向：关键是发展机械化采煤技术，不断推进和改进回采工艺，多层次地，因地制宜地发展先进的，适应性的机械化采煤技术。
发展综合机械化采煤：目前我国已奠定了良好的基础，能生产适用于多种煤层赋存条件及围岩条件的成套设备。关键是：
努力提高操作水平和管理水平;
提高设备可靠性、设备利用率和利用时间;
提高工作面单量和经济效益，有条件的工作面要努力达到日产万吨的水平;
开发研制困难条件下(三硬、三软、大倾角、大采高)的综采技术装备，扩大综采的应用范围。
普机采仍不失为先进的采煤技术，产量高、成本低、安全可靠，适用性强，是当前推广应用的重点。
(二)走向长壁开采：技术简单、应用成熟，具有广泛的适用性，是我国开采缓倾斜、倾斜煤层的主要手段，今后仍将广泛使用。
研究重点：
1、改进巷道布置
2、优化采区系统和参数
3、为集中、稳产、高产创造条件
(三)倾斜长壁开采：系统简单，工程量小，在倾角12°以下煤层中应用能取得良好效果，应大力推广。有条件的地区，可以应用于倾角更大的煤层。
(四)缓倾斜、倾斜厚煤层开采：比重很大，合理开采这种煤层可以采用不同的技术途径。
倾斜分层下行跨落采煤法：比较成熟，已经成功实践了机械化、综合机械化采煤。在分层，尤其是中下分层回采工艺、人工假顶的建造和管理、安全生产等多方面都积累了丰富的经验。今后应进一步应用，并广泛推广。进一步改进机械化采煤工艺，研究分层采高的控制，假顶材料选择(经纬网、菱形网、塑料网、钢板等)。减少岩石巷道掘进，改进巷道布置。
大采高综采：一次采全高(3.5~4.5m)已经获得成功。这种工艺可以简化巷道布置系统，减少假顶材料，减少巷道掘进、维护工程量。在倾角不大，围岩条件较好的工作面，将进一步推广使用。
缓倾斜特厚煤层放顶煤开采：
特点：
不增加工作面采高，可大大增加一次开采厚度。
简化生产系统，减少掘进工作量。
工作面单产大幅度提高，成本降低。
不足：
(1) 如何提高回采率。
(2) 防止瓦斯事故。
注意煤层自燃、防火条件要好。
工作面降尘问题要得到更好的解决。
需要研究问题：
(1) 合理的采放比，尽可能提高顶煤放出率。
(2) 顶板破碎及下放规律。
(3) 放煤位置及放煤顺序。
(4) 矿压显现规律及控制措施。
目前放顶煤技术发展很快，开采强度大，但大大降低了矿井的服务年限，如何提高回采率是一个紧迫而重要的研究课题。
(五)无煤柱护巷技术应用目趋广泛
在缓倾斜薄及中厚煤层中应用沿空留巷、沿空掘巷技术。
在受采动影响带中研究巷道支护、巷旁支护技术，包括高水水泥的应用及连续充填技术等。
研究扩大沿空留巷的应用范围，实现往复式回采、“Z”字形回采，减少工作面搬家次数。
推广跨上山回采、跨石门回采，为实现工作面连续推进创造条件，应大力推广应用。尽而启发我们打破原来的模式，研究新的巷道布置形式。
(六)急倾斜煤层产量比重小，但分布范围广，采煤方法多，应用中受到很大局限。
1、伪倾斜柔性支架采煤法，是我国特有的一种采煤方法，在煤厚变化不大的条件下应用，效果良好。
研究机械化的应用。
支架结构如何实现液压化。
减少巷道掘进率。
2、水平分段放顶煤采煤法已经实验成功，为急倾斜特厚煤层开采提供了一个安全高效的采煤方法。系统简单、工效高、成本低、工艺简单、巷道掘进率低、吨煤费用低，可以推广。
研究：
(1)放煤规律、放煤顺序和方法。
(2)合理的分段高度。
(3)完善的安全措施。
(4)如何提高回采率。
3、薄及中厚煤层台阶式采煤法：回采率高、单产工效低，成本高、安全条件差。特别是倒台阶采煤法。而俯伪斜走向长壁分段密集采煤法克服了上述缺点，应大力推广。
(七)“三下”采煤任务越来越重。要重点发展水砂充填采煤法，小条带采煤法。研究的主要问题有：
地表岩层移动规律，加强移动现测工作。
岩层移动控制及相应的支护手段。
自动化充填工艺和廉价的充填材料。
(八)水力采煤法应根据矿井煤层赋存条件，适当选用。
适应条件：
倾角大于10°，中等厚度以上，顶底板中等稳定，煤层赋存不稳定，用旱采较为困难的条件。
瓦斯不大，急倾斜，构造复杂，水力采煤有更好的适用性。
需要研究的问题：改进工艺，发展新设备，改善通风条件，提高回采率。
(九)发展以连续采煤机为特征的柱式体系采煤法。
适用条件：煤层浅，瓦斯小，埋藏不稳定，围岩条件好，不易自燃的矿井。
研究：
研制和引进专用成套设备。
提高操作技术和管理水平。
加强设备维护，提高回采率。
(十)进一步研制新型综采设备，尤其是液压支架和端头支架、防滑装置、大倾角综采支架，加强职工培训，提高管理水平，研究快速搬家技术。综采设备向小型化、轻型化发展。
(十一)采煤方法是一个发展的体系，回采工艺的改进将促进巷道布置系统的优化，而巷道布置的改进能为充分发挥设备的效能创造条件。必须用发展的、系统地观点分析采煤方法参数及其组合，发展采煤方法选择及优化设计方法，把采煤方法的研究和完善提高到一个新的水平。
(十二)无人工作面的研究现状与应用情况。
化学采煤法：煤的地下气化、地下液化，油页岩地下分溜。
机械采煤、水力采煤：国外发展很快，目前我国的是空白。
无人工作面把工人从繁重的体力劳动中解放出来，工人在采面以外的安全地带操作设备，完成采煤、运输和顶板管理工作，安全性好、技术经济效果显著。但由于地下煤层赋存条件的复杂性，该项技术基本上还处于实验阶段，需要大量的科学研究和试验工作。
第四讲 矿山压力及顶板管理
一、采场及巷道矿山压力显现的基本规律
(一)有关矿山压力的基本概念
原岩应力：地下岩体在采动以前，由于自重的作用在其内部引起的应力叫原岩应力。由于开采以前的岩体处于静止状态，所以原岩体是处于应力平衡状态。
二次应力场：由于采掘的影响，破坏了岩体原来的应力平衡状态，引起岩体内部应压力重新分布，当重新分布后的应力超过煤岩体强度时，使围岩发生破坏。这种情况将持续到煤岩体内部形成新的应力平衡为止。此时，采场或巷道周围将形成一个与原岩应力场显然不同的应力场，叫二次应力场。
矿山压力：由于开采活动而引起的作用在井巷硐室和采场周围岩体内和支护物上的力叫矿山压力，简称“矿压”。
矿山压力显现：由于矿山压力的作用，使围岩、煤体和各种支护物上产生的种种力学现象叫矿山压力显现，简称“矿压显现”。如：围岩变形或挤入巷道、岩体破碎、移动或冒落，煤被压松、片帮或突然抛出、支柱变形或压弯等。
矿山压力控制：指人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，简称“矿压控制”。如：采场支护、软岩加固、充填采空区、沿空留巷、沿空送巷、巷道卸压等。
自重应力：由岩体本身的重量而引起的应力。
构造应力：由地质构造而引起的作用于地下岩体的应力。
支承压力：指巷道或采场周边改变后的垂直应力或集中应力。支承压力是矿山压力的一部分，是巷道支柱及采场支架主要的支护对象。
二、采场矿压显现的基本规律
(一)采场矿压的基本概念
初次跨落距：工作面自开切眼推进以后，直接顶悬露达到一定跨度，采空区开始初次放顶，直接顶开始跨落，此时直接顶的跨距叫初次跨落距。
老顶的初次来压：工作面自开切眼开始推进，直接顶跨落后，老顶悬露，在经历两端固定梁、悬臂梁及裂隙体梁等结构平衡之后，发生第一次失稳，给工作面带来的第一次大面积来压现象叫老顶的初次来压。此时工作面推进的距离叫老顶的初次来压步距。
老顶初次来压时，工作面会出现剧烈的压力异常现象，如顶板下沉速度加快、煤壁片帮、局部冒顶、支架折损等，必须加强顶板管理，增加采场支撑体系的整体刚度，使工作面安全度过来压影响期。
老顶的周期来压;自老顶初次来压之后，随着工作面推进，老顶岩梁会发生周期性的失稳，给工作面带来较大的来压现象叫老顶的周期来压。两次周期来压期间工作面推进的距离叫老顶的周期来压步距。
周期来压期间，工作面矿山压力显现剧烈，来压强度是工作面支护设计的主要依据。
(二)采场上覆岩层变形破坏特征及支承压力分布规律
采场上覆岩层的横三区(图1)
煤壁支撑影响区：煤层上方的岩层在开采的影响下，在工作面前方20~30m处开始变形，其特点是水平移动剧烈，垂直运动很小，当工作面推过此区，才能引起垂直位移急剧增加。
离层区：此区垂直位移急剧增加，但各层位移速度不尽相同，特点是上位岩层移动缓慢，下位岩层移动较快，因此，此区内会形成离层现象。
重新压实区：工作面后方已断裂的老顶遇到矸石支撑后，下位岩层下沉速度慢，上位岩层下沉速度快，原来发生离层的地方又重新被压实，故该区叫重新压实区。
2、采场上覆岩层的竖三带(图2)
(1)冒落带：指直接顶岩层。冒落后成块状，彼此间失去了力的联系，不规则地堆积在底板上。如果直接顶比较厚，冒落后由于其碎胀性，可以充满采空区，对老顶岩层会起到支撑作用，这将大大减轻老顶的来压强度。
(2)裂隙带：指老顶岩梁组合。工作面推过以后，老顶岩梁组合断裂、下沉，但由于块度很大，岩层断裂后，各岩块间并没有失去力的联系，而是彼此间相互咬合，形成诸如“砌体梁、悬臂梁、压力拱、铰结岩块”等之类的结构。这些结构将上覆岩层的重量一方面传递到工作面前方煤壁，另一方面传递给工作面后方冒落矸石，而工作面支护工作空间则在这种结构的保护下，承受较小的压力。
(3)弯曲下沉带：裂隙带之上至地表的岩层。采动以后，这部分岩层只发生下沉和弯曲，并没有断裂。但下沉的结果会使地表产生下沉盆地，严重时可能使地表形成局部裂缝、塌陷或台阶下沉，给地表建筑物造成破坏。
3、工作面前后方支承压力分布规律(图3)
(1)工作面在正常推进期间，上覆岩层所形成的结构，由“煤壁——已冒落矸石”支撑体系来支撑，下位岩层(直接顶)由“煤壁——工作面支架——已冒落矸石”所形成的支撑体系来支撑。
(2)由于上覆岩层的结构大多是半拱式的，因此煤壁一端几乎支撑着回采工作空间上方悬露岩层的大部分重量，而采空区后方只承受压实区的重量。
(3)工作面前后方形成三个不同的支承压力区。即工作面前方压力增高区、工作面支护空间前后减压区及工作面后方稳压区。
(4)随着工作面不断向前推进，这三个区不断向前移动，使工作面承受的压力显现出动态的过程。
三、影响工作面矿压力显现的因素
(一)直接顶的岩性与厚度
1、直接顶是工作面直接支护的对象。直接顶的完整性直接影响工作面的安全及工作面生产能力的发挥，而且直接影响到工作面的支护方式，如支架选型、顶板控制设计等。
2、顶板的稳定性取决于两个因素：一个是岩层本身的力学性质，一个是直接顶岩层内节理裂隙的发育程度。
3、直接顶的分类指标：
①岩石的强度：D=RC·C1·C2
RC——岩石的单向抗压强度kg/cm2
C1——节理裂隙影响系数
C2——分层厚度影响系数
②直接顶初次跨落步距(L0)
直接顶分类方法(分四级)
Ⅰ不稳定顶板，D≤30 L0≤8m
Ⅱ中等稳定顶板，D=31-70 L0=9-18m
Ⅲ稳定顶板，D=71-100 L0 =19-25m
Ⅳ坚硬顶板，D>25 L0>25
(二)老顶
老顶对工作面矿山压力显现的影响取决于两个因素。一是直接顶的厚度，显然直接顶越厚，老顶距煤层越远，破断后的老顶就越易形成结构，呈现缓慢下沉式平衡结构的可能性就越大。二是老顶岩层本身的强度。老顶岩层越厚、越硬，形成结构的机会越多，因而初次来压步距就越大，初次来压的强度也就越大。
老顶的分类指标
直接顶厚度与采高的比值：Km=
其中
h——直接顶厚度，m——采高。
老顶初次来压步距(L)
分类方法(分四级)
Ⅰ老顶来压不明显顶板，Km=3~5
Ⅱ老顶来压明显顶板，0.3≤Km<3~5 L=25~30m
Ⅲ老顶来压强烈顶板，0.3≤Km<3~5 L>50m 或Km<0.3
L =25-30m
Ⅳ老顶来压极强烈顶板，Km<0.3 L>25
(三)采高与控顶距
采高越大，采出的空间越大，必然导致上覆岩层破坏严重。
控顶距大小，取决于直接顶的稳定性。直接顶破碎应尽量缩小控顶距;直接顶比较完整，上覆岩层压力重心后移，应尽量扩大控顶距，以保持支架的稳定性。
(四)工作面推进速度
工作面支柱所承受的压力是时间的函数。支撑时间越长，柱子受压越大，故应加快工作面推进速度。
工作面推进速度太快，工作面放顶、破煤工序发生频率就高，对顶板下沉量的影响增大，加速了顶板破碎。因此，加快工作面推进速度，只能在一定程度上减轻矿山压力，但不能避免矿山压力的影响。
(五)开采深度的影响
(六)煤层倾角的影响
(七)分层开采的影响
四、工作面常见顶板事故类型的防治方法(举例)
(一)老顶初次来压期间的顶板事故。
(二)工作面上、下端头压力增高区的顶板事故
(三)复合顶板条件下的大面积冒顶事故
(四)破碎顶板条件下的“漏顶、片帮”事故
(五)比较稳定顶板条件下“人字劈、梯形劈”冒顶事故
五、采区巷道矿压的基本知识
(一)移动性支承压力和固定性支承压力的概念
移动性支承压力：工作面大面积回采以后，采空区上方岩层的重量将向周围支承压力区转移，在采空区四周形成支承压力带(图4)。工作面前方形成超前支承压力，由于超前支承压力随着工作面的推进不断向前移动，故称之为移动性支承压力。
固定性支承压力：工作面沿倾斜方向上下及工作面后方附近煤休上形成的支承，压力并不随工作面前进而变化，故称之类固定性支承压力。
(二)采区巷道矿压显现一般规律
沿空留巷条件下，回采巷道矿压显现规律(图5)
掘进影响带
无采掘影响带
工作面前方采动影响带
工作面后方采动影响带
工作面后方采动影响稳定带
二次采动影响带
采区斜巷矿压显现一般规律(图6)
煤壁边缘卸载带：该带内由于支承压力的作用，煤体产生变形破坏，承载能力降低，于上方覆岩层的支承点向深部转移，在此处形成比原岩应力更低的应力卸载带(2~6m)。
支承压力影响带：也叫压力增高区或增压区，范围为30~40m，如果采区巷道开在这一影响带内，压力很大，很难维护。该区还可以细分为三个带。即支承压力上升带、支承压力高峰带和支承压力下降带。
原岩应力带：已超出采动影响范围。
六、减轻采区巷道受压的措施
(一)使巷道处于低压区
应用沿空巷道
沿空掘巷
沿空留巷
2、进行跨巷回采
跨越平巷回采
跨越上山回采
跨越石门回采
3、掘前预采
4、在采空区中形成巷道
5、采用宽面掘进(薄煤层)
(二)将巷道布置在岩性较好的岩层中
为巷道选择性质稳定的岩层
使巷道处于均质的煤和岩体中
避免将巷道布置在地质破坏区。
(三)对巷道进行卸压
钻孔卸压法
切槽卸压法
爆破卸压法
第五讲 矿井水灾防治
一、目前我国煤炭企业矿井水灾防治的现状
随着开采深度的增加，矿井涌水系数不断增大，涌水量越来越大。
大的突水事故不断发生，甚至造成重大的人身伤亡事故。
部分煤炭企业对矿井水灾防治重视程度不够，措施不力。
各矿区轻视水文地质工作，水文地质人员奇缺，水平较低。
对矿井水灾防治策略缺少研究，认识模糊，防止水灾策略不适当。
注浆堵水技术普及程度太低，缺少有效的堵水手段，面对水灾，束手无策。
部分矿井长期疏放水，造成很大的经济损失，降低了煤炭企业的市场竞争能力，企业效益下降。
二、目前对矿井防治水策略的学术争议
降压开采策略
计划经济时期长期形成的防治水策略，认为必须采取疏干降压措施，将水位降到开采水平之下，再进行煤炭开采，可以从根本上消除矿井突水的威胁。这一观点的主要问题有：
1、矿井水源补给太广，长期排水并不能降低水压，反而增加了开采成本。
2、井下断层、裂隙并不是全部都能导水，某些涌水通道可以通过注浆的方法进行封堵，采用长期排水措施，费用太高。
3、长期排水并不能改变带压开采的局面。
带压开采策略
认为井下所有的突水点都必须注浆封堵，不能让水出来，矿井不排水，实行完全带压开采策略。主要问题是：
1、某些突水很难通过注浆的手段进行封堵。如采空区底板滞后突水、大面积底板裂隙突水、开放式断层复杂区突水等。
2、某些突水不能堵。如静贮量水源突水点、老空水、老窑水等，水越放越少，时间长了就可以疏干，不必封堵。
3、有些突水由于涌水通道复杂，堵水难度较大，堵水成本过高，不易封堵。
堵放结合的带压开采策略
对水文地质简单区，采用降压开采策略;对于水文地质复杂区，水源补给太广，涌水量太大的矿井采用带压开采策略，灵活掌握。这一观点代表了现代矿井水防治技术的主流，是经过长期矿井水灾防治实践而得出的结论。但采取这一策略必须做到：
加强对矿井水文地质与工程地质的研究，进一步探索矿井突水机理和规律。
制定强有力的防治水措施。包括矿井主排水系统的排水能力，局部突水的治理方法，和防治水有关的开采技术，日常的水文地质工作等。
各矿区必须建立自己的注浆堵水队伍，研发廉价的注浆堵水材料，有效的注浆设备和先进的堵水工艺。
建立完善的水文地质观测网，摸清井下水文地质实际状况，做到心中有数。
三、矿井水文地质基本知识
矿井的主要涌水水源
按埋藏条件对地下水进行分类
上层滞水：埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层之上的重力水。分布范围有限、水量少，季节性存在。
潜水：埋藏在地表以下第一个隔水层之上的，且有自由水面的重力水。是矿井主要的涌水水源之一。其特征是：水面之上无隔水层存在，水量随季节变化，水主要由大气降水补充;无水压，可能会在地表覆盖层中形成流砂层，对建井影响很大。
承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的重力水，又称自流水。其特征是：承压含水层与地表之间存在隔水层，受气候影响较小，动态变化稳定，水质不易污染;承压水以侧向补给为主，使补给区和分布区不致，由于承压水存在两个隔水层之间，承受静水压力，压力大小由测压水头决定。
按含水层的空隙性对地下水进行分类
孔隙水：存在于松散岩层中的水，其存在条件取决于岩石孔隙的发育程度。常见的空隙水含水层有流砂层、砾石层等。
裂隙水：埋藏在基岩裂隙中的地下水。裂隙的性质和发育程度决定了裂隙水的存在和富水性。岩石的裂隙可分为风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙。这些裂隙分布广，发育不规则，有些呈层状裂隙，有些是脉状裂隙。尤其是断层，富水性更强，但主要是张性断层。常见的裂隙水主要是砂岩裂隙含水层和石灰岩含水层。
岩溶水：埋藏于岩层溶隙、溶槽和溶洞中的水。象石灰岩、石膏岩、盐岩、白云岩都有极强的岩溶性质，形成大量的卡斯特现象，是矿井主要的含水层。
矿井主要的涌水水源
孔隙水
裂隙水
岩溶水
地表江、河、湖、水库中的水
大气降水
老窑水和老空老巷积水。
矿井主要涌水通道
岩石的孔隙。
岩石的裂隙(主要是纵向裂隙和张性断层)。
岩石的溶隙、溶槽和溶洞。
人工通道：全部跨落法造成的裂隙、巷道揭露含水层或导水通道、钻孔打通含水层等。
影响矿井涌水量大小的因素
覆盖层的透水性和巷道围岩的出露条件。
地形条件的影响。
地质构造的影响。
四、矿井水灾的防治措施
做好地面的水文地质工作
收集地面气象、降雨量，河流等水文地质资料。
收集井下涌水随季节的变化规律。
调查地面老空、老窑分布范围及其他矿井水文地质情况。
调查地表江、河、湖、水库、海洋对矿井水的影响
建立地表矿区水文观测网，长期观测并记录各水源水位、水压的变化情况，绘制矿区等水位线图，绘制水位变化曲线，探索水位变化规律。
做好矿井水文地质工作
掌握冲积层厚度、组成、分层厚度、含水性、透水性
掌握断层位置、落差、延展长度、方位、破碎带宽度及其含导水性。
掌握含水层与隔水层的相对位置、层数、厚度、岩性、水压、涌水量、补给水源的位置及补给强度，钻孔的导水性、分布范围。
调查老空区、老巷的分布，积水情况及对本矿开采的影响。
将以上情况编制水文地质图。
建立稳定的矿井主排水系统
根据实际需要，在井下做放水实验，掌握矿井正常涌水量和最大涌水量。
按照设计规范要求，设计并建立足够排水能力的矿井主排水系统，保证可靠运行，使矿井有一定的抗灾能力。
定期对矿井主排水系统的排水能力进行检验，发现问题，及时采取措施。
建立可靠的井下二级排水系统(下山排水、二水平排水)
井下探水
矿井正常生产期间、建井期间、延深期间，井下探水尤为重要，是矿井水灾防治的重要手段。井下探水要贯彻“物探先行，钻探验证，有疑必探，先探后掘”的基本方针，并加强这方面的设计和管理工作。
配备足够的钻机和勘探设备
培养一支专门的探水队伍。
加强物探工作(电测、声测、地震波测、视测等)
与科研部门、高等院校加强联系，加强探水工作。
井下疏放水
主要疏放静储量含水层的水、老窑水和老空水。但疏放水要讲究策略和方法，提高放水的安全性。一般采用直接疏放、先堵后放、先放后堵几种方法。对于老空水疏放，一定要在先行控制的情况下，再行疏放。对于疏放含水层的水，可以采用地面打钻疏放，井下疏水巷道疏放及井下钻孔疏放。
井下防止突水的措施：主要是收集突水征兆，提前发现，早作准备，防患于未然。
与承压水有关的纵向裂隙、断层突水预兆
顶板压力增大
小的突水点水量明显增大
有底鼓、底软现象发生
采场及巷道涌水量明显增大
冲积层突水征兆
涌水处水有增大趋势，且伴有细砂
大量喷水喷砂
局部发生冒顶，并涌出流砂
老空水突水征兆
煤层发潮，暗淡无光
煤层挂汗
掘进工作面或采场温度下降、发凉
煤体内部有吱吱的声音
水呈红色、褐色、发臭
注浆堵水
五、注浆堵水的基本知识
注浆技术的发展历史
注浆技术的发展现状和科研成果
注浆材料的研究成果
注浆设备的研究成果
注浆工艺的研究成果
注浆技术的应用前景及科研方向
注浆堵水的基本方法
按注浆工作与采掘工作的先后顺序分类
预注浆
后注浆
按使用的注浆材料分类
水泥注浆
粘土注浆
化学注浆
按注浆压力形式分类
静压注浆
高压喷射注浆
按浆液在地层中的运动方式分类
充填注浆
渗透注浆
挤压注浆
置换注浆
按注浆目的分类
加固注浆
堵水注浆
注浆材料
对注浆材料性能的一般要求
粘度低，流动性好，可注性强。
凝胶时间可在宽域内控制，浆液流程可控。
稳定性好，长期存放不变质。
无毒、无味、不污染环境、不损害人体。
不腐蚀设备。
固化后不收缩、无龟裂。
结石率要高。
结石体强度高，耐老化。
有一定细度，能注入岩体微裂隙中。
价格便宜，配制方便、操作简单、材料来源广。
注浆材料分类
无机系列：单液水泥浆、水泥粘土浆、水泥水玻璃浆、水玻璃浆。
有机系列：丙烯酰胺类、脲醛树脂类、糖醛树脂类、聚胺脂类、其他。
水泥——水玻璃浆液的凝固机理
2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O +3Ca(OH)2
硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙
2(3CaO·SiO2)+4H2O →3CaO·2SiO2·3H2 O+Ca(OH)2
硅酸二钙 水化硅酸钙 氢氧化钙
3CaO·Al2O3)+6H2O →3CaO·2 Al2O3·3H2O+Ca(OH)2
铝酸三钙 水化铝酸钙 氢氧化钙
由于Ca(OH)2的存在，水泥凝固时间较长，难以满足注浆的要求，必须采取措施，研究缩短水泥凝胶时间的方法，水玻璃是有效的速凝剂之一。
水玻璃也叫硅酸钠或泡花碱，分子式为Na O·SiO2。
Ca(OH)2+ Na O·nSiO2→CaO·nSiO2·mH2O↓+Na (OH)。
水玻璃把Ca(OH)2置换为水化硅酸钙。使水温快速凝固，凝固时间一般可控制在30~60秒之内，并且可以调节。
衡量水玻璃性质有两个重要参数。
模数：M=
一般情况下M=2.4~3.3
浓度：用玻美度(Bé)表示，实际应用时有两种水玻璃：
38 Bé M=3.1~3.3 注浆用
51 Bé M=2.4~2.6 堵漏用
如果想进一步缩短CS浆液的凝胶时间，也可以在其中加入其他的化学添加剂，如三乙醇胺、氯化钠、硅粉等，可将CS浆液的凝胶时间缩短至7~15秒。如果要延长CS浆液的凝胶时间，可在其中加入缓凝剂，如磷酸二氢钾等。
注浆设备
钻孔设备(钻机)
MK-300 风镐
MK-400 煤电钻
深孔钻机 MK-500 浅孔钻机 凿岩机
Q2J-100 锚杆钻机
Q2J-200 锚索钻机
注浆设备
常用的设备有：KBY50/70、KBY30/120、2TGZ60/120、2TGZ50/210等
配套设备：注浆管、混合器、搅拌机、贮浆池等
注浆工程案例
立井地面预注浆
立井工作面预注浆
立井工作面后注浆
壁后注浆、壁内注浆、围岩注浆
井下集中突水的注浆封堵
井下大面积的高压突水的注浆封堵
溶洞突水的注浆封堵
井下特大突水事故的地面注浆治理
