專利名稱：極近距離薄煤層共用區(qū)段運輸平巷采煤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種極近距離薄煤層采煤方法，尤其涉及一種適用于層間距在I 一 IOm的極近距離薄煤層，當(dāng)上、下兩層聯(lián)合開采時可通過共用區(qū)段運輸平巷實現(xiàn)聯(lián)合開采的方法。
背景技術(shù)：
占我國煤炭資源總儲量21%左右的薄煤層安全高效開采一直是我國煤炭工業(yè)探討的難題，為確保我國能源安全，亟待尋求一種新的采煤方法。目前，還沒有一種科學(xué)合理的極近距離薄煤層采煤方法。發(fā)明內(nèi)容
針對極近距離薄煤層開采困難這一問題，為實現(xiàn)該類煤層的安全高效開采，本發(fā)明提供一種安全有效的極近距離薄煤層共用區(qū)段運輸平巷采煤方法，通過運用理論分析、 數(shù)值模擬、實驗室和現(xiàn)場試驗 相結(jié)合的研究方法，揭示了極近距離薄煤層同采應(yīng)力分布及傳遞規(guī)律，為極近距離薄煤層可實現(xiàn)同時開采提供了理論指導(dǎo)。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一、采煤系統(tǒng)布置。聯(lián)合布置的采煤系統(tǒng)采用共用采區(qū)上山和共用區(qū)段運輸平巷布置方案，在下煤層中由采區(qū)上山開掘共用區(qū)段運輸平巷和各煤層區(qū)段回風(fēng)平巷到采區(qū)邊界之后，在區(qū)段運輸平巷中每隔一定距離掘聯(lián)絡(luò)眼與上部煤層貫通，在上煤層中掘超前安全出口至采區(qū)邊界，掘上煤層開切眼與區(qū)段回風(fēng)貫通，形成上煤層回采系統(tǒng)；下煤層掘開切眼與共用區(qū)段運輸平巷和回風(fēng)平巷貫通，形成下煤層回采系統(tǒng)。
二、同采工作面布置。為實現(xiàn)極近距離上、下兩層煤同時開采，可通過科學(xué)合理確定上、下兩煤層工作面之間錯距7值。7值最小取值應(yīng)為上煤層工作面最大控頂距Z加上層間距//與巖石垮落角的余切值，考慮到各種不同硬度巖石垮落角的范圍，可將安全距離設(shè)成2 3m，即Γ = Γ *5+Ζ + (2 3)，確保下層煤工作面頂板的控制，為安全高效開采提供保障。
三、采煤系統(tǒng)和同采工作面確定好后，按照常規(guī)方法進(jìn)行上、下兩層煤同時開采。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明通過對極近距離薄煤層同采時，上下工作面合理錯距分析，同采工作面頂板變形、破壞過程及采場支架一圍巖系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，得出極近距離薄煤層同采工作面之間的合理錯距計算公式，當(dāng)極近距離薄煤層聯(lián)合開采時，按本發(fā)明所得公式進(jìn)行計算上、下層工作面之間錯距，可通過共用區(qū)段運輸平巷實現(xiàn)極近距離薄煤層的聯(lián)合開采。
2、本發(fā)明方法的出現(xiàn)，可以大大提高極近距離薄煤層的資源回收率，又可以解決煤礦接續(xù)緊張的問題，還可以對一些中老年礦井淺部曾丟棄的薄煤層進(jìn)行復(fù)采，以延長礦井的服務(wù)年限。
3、本發(fā)明的特點在于采煤系統(tǒng)簡單，設(shè)備利用率高，資源回收率好，為極近距離薄煤層的安全高效開采提供了一種科學(xué)的開采方法。


圖1為本發(fā)明的共用區(qū)段運輸平巷的聯(lián)合布置方案示意圖，其中=BVW1—上、下煤層工作面，I 一》V煤層超前區(qū)段回風(fēng)平巷，2 —煤層超前安全出口，3 —聯(lián)絡(luò)眼護(hù)頂煤，4 一聯(lián)絡(luò)眼，5 — A煤層區(qū)段回風(fēng)平巷，6 — ％謀層共用區(qū)段運輸平巷，7 —矸石窯；圖2為圖1的1-1剖面圖；圖3為共用區(qū)段運輸平巷剖面圖；圖4為本發(fā)明的聯(lián)絡(luò)眼處理后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1:針對極近距離薄煤層開采困難這一問題，為實現(xiàn)該類煤層的安全高效開采，本實施例提供一種安全有效的開采方法，具體步驟如下一、米煤系統(tǒng)布置。
如圖1和2所示，聯(lián)合布置的采煤系統(tǒng)采用共用采區(qū)上山和共用區(qū)段平巷布置方案。在下部煤層中由采區(qū)上山開掘共用區(qū)段運輸平巷和各煤層區(qū)段回風(fēng)平巷到采區(qū)邊界之后，在區(qū)段運輸平巷中每隔3-5m掘聯(lián)絡(luò)眼與上部煤層貫通，在上部煤層中掘超前回風(fēng)平巷，當(dāng)各分層掘好開切眼后，即形成回采系統(tǒng)。
1、區(qū)段運輸平巷聯(lián)合布置形式區(qū)段運輸平巷的聯(lián)合布置無論內(nèi)錯還是外錯，均有兩種布置方法第一種是在上層煤中掘超前安全出口，通過聯(lián)絡(luò)眼與下層煤共用運輸區(qū)段平巷貫通。 上部煤層不掘區(qū)段運輸平巷，而是在上部煤層工作面下端口提前掘安全出口，其走向長度不小于3倍聯(lián)絡(luò)眼中心距。
第二種是在上層煤中掘超前區(qū)段平巷，通過聯(lián)絡(luò)眼與下層煤共用區(qū)段運輸平巷貫通。其優(yōu)點是加大了聯(lián)絡(luò)眼的間距，聯(lián)絡(luò)眼巖石工程量相應(yīng)減少。對于極近距離煤層開采來說，工程量已不是主要問題，由于煤層較薄且距離較近，超前區(qū)段運輸平巷臥底會與下層相透；若不臥底，不僅巷道凈高不夠，且工作面溜子與區(qū)段運輸平巷輸送機(jī)搭接有困難。
綜合分析該試驗工作面實際地質(zhì)情況，上部分層煤厚不大，層間距又很近的情況下，用超前安全出口的聯(lián)系方式較好。
2、區(qū)段回風(fēng)平巷布置形式考慮到回柱絞車的安設(shè)，掘進(jìn)出煤以及支護(hù)設(shè)備與材料的存貯等，兩層煤的區(qū)段回風(fēng)平巷可采取同時掘進(jìn)。
3、層間聯(lián)絡(luò)眼的應(yīng)用共用區(qū)段運輸平巷的層間聯(lián)絡(luò)眼要滿足通風(fēng)、運輸以及行人的需要。結(jié)合圖3和4，聯(lián)絡(luò)眼眼徑為O. 8^1. Om,眼中心距為采面支架排距的2倍，始終保持4飛個眼暢通，其中在超前安全出口內(nèi)不少于3個，在工作面內(nèi)有2個，聯(lián)絡(luò)眼保持與區(qū)段運輸平巷方向垂直，聯(lián)絡(luò)眼坡度為55°左右。為不影響共用區(qū)段運輸平巷的運輸，可利用準(zhǔn)備班提前掘聯(lián)絡(luò)眼，聯(lián)絡(luò)眼進(jìn)入上煤層2(T30cm即可，然后用上煤層的超前安全出口與其貫通。為便于維護(hù)，聯(lián)絡(luò)眼上留護(hù)頂煤，聯(lián)絡(luò)眼間盡可能保留1-1. 5m的煤柱，這樣很小的煤柱(1-1. 5m)破壞以后，雖受到了破壞，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但沒有完全失去支撐作用。
當(dāng)上層煤采完后，若采用外錯式布置時，在聯(lián)絡(luò)眼下口架設(shè)兩架托棚，其上鋪平蓋板，然后人工充填上O. 5m厚的矸石，以緩解放頂時矸石對聯(lián)系眼的沖擊。采用內(nèi)錯式布置時，只需在放頂前在聯(lián)絡(luò)眼上設(shè)擋板，或于下層煤區(qū)段運輸平巷支架下幫背上小板，以防矸石竄入?yún)^(qū)段運輸平巷即可。
二、同采工作面布置。經(jīng)理論分析，建立以下層工作面頂板壓力/^為因變量，以工作面距開切眼距離Z和上下層工作面之間錯距7為自變量，其函數(shù)關(guān)系可簡化成線性關(guān)系， 即P=aX^hY\c。
經(jīng)多元統(tǒng)計分析，得回歸方程P = OJ220X+0_406J - 5 446。
為驗證同采工作面時空關(guān)系與回歸方程的一致性，求解回歸方程的最小值，在空間上使兩層煤工作面處于上層煤基本頂初次來壓步距A范圍內(nèi)，式中K σ +a) , 了 s A。·
分析回歸分析散點圖發(fā)現(xiàn)，同采工作面時空關(guān)系與下層工作面頂板壓力產(chǎn)之間存在如下關(guān)系當(dāng)7在拐點右側(cè)時，隨著7值的不斷增加，/^值減小；當(dāng)7在拐點左側(cè)時，隨著7值的不斷減小，P值減小，但7的取值也要受到約束條件的限制。即上、下兩層工作面不能貫通，同時還要考慮到因受兩工作面推進(jìn)速度及其它安全條件影響，7值最小取值應(yīng)為上層工作面最大控頂距Z加上層間距//與巖石垮落角6的余切值，考慮到各種不同硬度巖石垮落角的范圍，可將安全距離設(shè)成2 3m，即r = i7a*5+i + (2~3)。
實施例2 以黑龍江龍煤集團(tuán)雞西分公司正陽煤礦為例，具體要求如下(O技術(shù)條件實施工作面為四采27#右一工作面，經(jīng)了 =好《^*5+￡ + (2~3)公式計算，同采工作面錯距7 = (6 7) m，采用走向長壁后退式普通機(jī)械化采煤法，采高O. 8 1. 2m,工作面長度 104m，走向長度450m，煤層傾角5°，可采儲量6. 3萬噸，工作面采用MG80/200-BW無鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)，配SGZ-110型刮板運輸機(jī)，DZ-1. 2單體液壓支柱配自制鐵頂帽支護(hù)頂板；下巷選用SGW-40T轉(zhuǎn)載機(jī)和SJ-80帶式輸送機(jī)一臺。
(2)工作面頂板管理上分層工作面采用“三、四”控頂方式管理頂板，采用DW08、DfflO單體液壓支柱配自制鐵頂帽擴(kuò)大頂板支護(hù)面積，減少支護(hù)對直接頂?shù)膽?yīng)力集中。循環(huán)進(jìn)度O. Sm,排距O. Sm,柱距O.6m，采用全部垮落法處理采空區(qū)。
下分層工作面采用“三、四”控頂方式管理頂板，采用DW12、DW14單體液壓支柱配 HDJB-800頂梁和2. Om長鋼梁支護(hù)，循環(huán)進(jìn)度O. 8m,排距O. 8m,柱距O. 6m,采用全部垮落法處理采空區(qū)。
(3)上下端頭支護(hù)上下端頭采用4梁8柱支護(hù)頂板，上下端頭20m范圍內(nèi)末排柱使用對柱管理。
(4)超前支護(hù)區(qū)段回風(fēng)平巷超前20m采用雙排單體液壓支柱配鉸接頂梁支護(hù)，排距1. 4m，柱距1. 2m ； 共用區(qū)段運輸平巷超前20m采用雙排單體液壓支柱配礦用工字鋼支護(hù)，排距O. Sm,柱距1.Om0滯后20m用單體液壓支柱挑棚梁加強(qiáng)支護(hù)，20m以外采用木柱替換掉單體液壓支柱沿 空留巷，形成木棚加石墻支護(hù)，保證沿空留巷的安全使用。
(5)進(jìn)刀及割煤方式端部斜切割三角煤進(jìn)刀，雙向割煤。
(6)作業(yè)方式采用三、八作業(yè)，邊采邊準(zhǔn)，當(dāng)班作業(yè)方式采用分段綜合作業(yè)。移溜滯后采機(jī)15米，不 準(zhǔn)超過30米；打柱滯后采機(jī)不小于15米，不超過30米。
(7)加強(qiáng)生產(chǎn)管理在開采下分層中，若機(jī)道頂板破碎時，增設(shè)2. Om長型鋼梁加強(qiáng)對頂板的維護(hù)。
(8)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益黑龍江龍煤集團(tuán)雞西分公司正陽煤礦極近距離煤層未用該方法前，采用分層開采，應(yīng) 用該方法后，僅27# 一層煤可增加優(yōu)質(zhì)煤量287萬噸，可采出205萬噸，這些優(yōu)質(zhì)煤灰分在 18 20%之間、熱值在5900 6400大卡之間，滿足市場需求。多回收的優(yōu)質(zhì)煤量按照雞 西礦業(yè)集團(tuán)對該礦的原煤收購價格計算可創(chuàng)效益39528萬元，可獲得純利潤12878萬元。
權(quán)利要求
1.極近距離薄煤層共用區(qū)段運輸平巷采煤方法，其特點在于所述方法包括如下步驟 一、采煤系統(tǒng)布置聯(lián)合布置的采煤系統(tǒng)采用共用采區(qū)上山和共用區(qū)段運輸平巷布置方案，在下部煤層中由采區(qū)上山開掘共用區(qū)段運輸平巷和各煤層區(qū)段回風(fēng)平巷到采區(qū)邊界之后，在區(qū)段運輸平巷中每隔一定距離掘聯(lián)絡(luò)眼與上部煤層貫通，在上部煤層中掘超前安全出口或超前回風(fēng)平巷至采區(qū)邊界，掘上煤層開切眼與區(qū)段回風(fēng)貫通，形成上煤層回采系統(tǒng)；下煤層掘開切眼與共用區(qū)段運輸平巷和回風(fēng)平巷貫通，形成下煤層回采系統(tǒng)； 二、同采工作面布置控制上、下兩煤層工作面之間錯距滿足Τ= Η Λδ+Σ + (2~3)，其中7為上、下兩煤層工作面之間錯距，Z為上煤層工作面最大控頂距，//為層間距，5為巖石垮落角； 三、采煤系統(tǒng)和同采工作面確定好后，按照常規(guī)方法進(jìn)行上、下兩層煤同時開采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于在區(qū)段運輸平巷中每隔3-5m掘聯(lián)絡(luò)眼與上部煤層貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于所述超前安全出口位于上部煤層工作面下端口處，其走向長度不小于3倍聯(lián)絡(luò)眼中心距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于所述聯(lián)絡(luò)眼在超前安全出口內(nèi)不少于3個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于所述聯(lián)絡(luò)眼進(jìn)入上煤層2(T30cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于所述聯(lián)絡(luò)眼上留護(hù)頂煤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于所述聯(lián)絡(luò)眼眼徑為O. 8 1.0m，坡度為55°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于所述聯(lián)絡(luò)眼間保留1-1. 5m的煤柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于當(dāng)上層煤采完后，采用外錯式布置時，在聯(lián)絡(luò)眼下口架設(shè)兩架托棚，其上鋪平蓋板，然后人工充填上O. 5m厚的矸石，以緩解放頂時矸石對聯(lián)系眼的沖擊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極近距離薄煤層共用區(qū)段平巷采煤方法，其特點在于當(dāng)上層煤采完后，采用內(nèi)錯式布置時，在放頂前在聯(lián)絡(luò)眼上設(shè)擋板，或于下層煤區(qū)段運輸平巷支架下幫背上小板，以防矸石竄入?yún)^(qū)段運輸平巷。
全文摘要
極近距離薄煤層共用區(qū)段運輸平巷采煤方法，涉及一種極近距離薄煤層采煤方法。針對極近距離薄煤層開采困難這一問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一、采煤系統(tǒng)布置在下部分層中由采區(qū)上山開掘共用區(qū)段運輸平巷和各分層區(qū)段回風(fēng)平巷到采區(qū)邊界之后，在區(qū)段運輸平巷中每隔一定距離掘聯(lián)絡(luò)眼與上部煤層貫通，在上煤層中掘超前安全出口至采區(qū)邊界，掘上煤層開切眼與區(qū)段回風(fēng)貫通，形成上煤層回采系統(tǒng)；下煤層掘開切眼與共用區(qū)段運輸平巷和回風(fēng)平巷貫通，形成下煤層回采系統(tǒng)；二、同采工作面布置控制上、下兩工作面之間錯距滿足；三、采煤系統(tǒng)和同采工作面確定好后，按照常規(guī)方法進(jìn)行開采。本發(fā)明的采煤系統(tǒng)簡單，設(shè)備利用率高，資源回收率好。
文檔編號E21C41/16GK102996129SQ20121031730
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者康健, 代少軍, 傅知勇 申請人:康健, 代少軍, 傅知勇