專利名稱：近距易燃煤層采空區(qū)殘煤綜放復采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦方法方法，具體是一種近距易燃煤層采空區(qū)殘煤綜放復采方法。
背景技術(shù)：
煤炭是我國最主要的一次能源，也是不可再生的有限資源。長期以來，煤炭在我國一次能源的生產(chǎn)與消耗構(gòu)成中占70%以上的比重，保證了國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需要。未來幾十年世界能源與中國能源需求都將持續(xù)增長，從能源安全與經(jīng)濟合理的角度看，國內(nèi)能源缺口還主要依靠煤炭來解決。這是由我國富煤、缺油、少氣的資源賦存客觀條件所決定的。即使是相對豐富的煤炭，我國人均占有量也僅為世界平均水平的一半，礦井的煤炭資源采出率只有發(fā)達國家的二分之一。因此，提高煤炭資源采出率和利用效率，使珍貴的不可再生能源資源得到最充分的利用，對于保證我國國民經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展有著 十分重要的意義。近距煤層開采近年來在我國越來越引起重視，我國近距離煤層賦存和開采所占比重很大，大多礦區(qū)都存在近距離煤層群開采的問題，如大同礦區(qū)、西山礦區(qū)、新墳礦區(qū)、平頂山礦區(qū)、淮南礦區(qū)等。這些煤層層間距離近，分岔合并頻繁。關(guān)于近距煤層的整層開采，基本都以上下煤層分采或采用傳統(tǒng)放頂煤工藝回采，這些技術(shù)在國內(nèi)外也比較成熟。而對于有些礦井的近距煤層賦存及開采情況要比上述復雜的多。如四川攀枝花礦務局花山煤礦，晉城礦區(qū)的莒山煤礦等。西山礦區(qū)則普遍存在8#、9#近距煤層，這些礦井的上覆煤層在歷史上多采用刀柱式開采，這樣的開采現(xiàn)狀對下覆煤層的安全開采產(chǎn)生了不利影響。目前，擁有上覆為刀柱采空區(qū)的礦井基本都采用只采下部煤層，而放棄刀柱殘煤的開采方法。以西山礦區(qū)白家山礦為例，該礦9#煤是穩(wěn)定可采煤層，其上為上世紀六、七十年代已采的8 #煤刀柱采空區(qū)，留有大量殘煤。原刀柱工作面沿走向、傾向交錯布置，沒有規(guī)律性，給9 #煤布置工作面造成困難。歷史上8 #與9 #煤層均為單獨開采，因8 #煤為易自燃煤層，經(jīng)過刀柱開采后的長期氧化，極易自燃。西山礦區(qū)廣泛賦存8 #、9#近距離煤層群，條件類似的相鄰礦井開采9 #煤層時，近距離的8 #煤層刀柱殘煤全部落入9 #采空區(qū)，著火問題十分嚴重，曾有多個工作面因著火而封閉停采。如單采9 #煤層而放棄8 #煤層，不僅繼續(xù)造成資源損失，而且自然發(fā)火問題還仍將影響9 #煤的正常開采。若采用傳統(tǒng)放頂煤開采，兩巷沿底板布置，8 #采空區(qū)的刀柱空間多年集聚的瓦斯將難以排放；工作面兩端過渡支架及巷道不放頂煤，仍會有較多松散浮煤損失，加大自然發(fā)火隱患；由于8 #與9 #之間是一層平均厚度為O. Sm的砂巖，選擇巷道布置時也應兼顧考慮破碎這層砂巖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上覆為刀柱采空區(qū)的近距下部煤層開采時存在的資源損失、自然發(fā)火及瓦斯排放困難的問題，提供一種近距易燃煤層采空區(qū)殘煤綜放復采方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種近距易燃煤層采空區(qū)殘煤綜放復采方法，采下部煤層放上覆煤柱，包括以下步驟
(1)工作面巷道布置
采用錯層巷道布置法，即進風運輸巷位于下部煤層，跟底掘進；回風運料巷位于上覆煤層中，跟頂掘進；
(2)采煤方法
工作面米用二米一放與一米一放相結(jié)合工藝流程，整層未米時二米一放，分層米時一采一放，割煤步距O. 6m,移架步距O. 6m ;具體包括
1)端頭鋪網(wǎng)
在工作面端頭上鋪設頂網(wǎng)，鋪網(wǎng)在割煤之前進行，采用7500X700mm的金屬菱形網(wǎng)。鋪網(wǎng)時，長邊平行于工作面，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接100mm，聯(lián)網(wǎng)采用雙股長300mm的鐵絲進行擰結(jié)，隔一孔聯(lián)結(jié)一處，每處至少扭結(jié)三匝，網(wǎng)聯(lián)好后將網(wǎng)拉回吊起；
2)進刀
采用機頭、機尾割三角煤的斜切進刀方式；
3)割煤
采煤機進刀后，進入正常的割煤狀態(tài)，割煤時采用前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤的方法進行作業(yè)；
4)伸伸縮梁
采煤機割過煤后，距采煤機前滾筒2-3架伸出支架伸縮梁，及時護住機道上方頂板，防止冒落；
5)移架
采用本架操作、追機移架的方式作業(yè)，滯后采煤機后滾筒2— 3架帶壓移架；
6)推移前部輸送機
使用液壓支架底座中部推移千斤頂進行推移前部輸送機，隨采機割煤，追機拉出10個架后開始頂溜，頂溜步距O. 6m ；
7)放頂煤
采用單輪順序放煤，放煤步距O. 6m，利用頂板壓力、支架反復支撐、支架尾梁上下擺動及回收插板的方式松動頂板后進行放煤，直至見到上部煤層頂板石灰?guī)r矸石為止；
8)拉移后部輸送機
使用液壓支架底座旁的液壓千斤頂進行拉移后部輸送機，放完頂煤后，距放煤點15m開始拉移后部輸送機，拉移步距O. 6m。采用本發(fā)明所述的方法，在采新煤層的同時實現(xiàn)了對殘煤的回收，不僅節(jié)約了不可再生的煤炭資源，而且延長了礦井服務年限，大幅度提高資源回收率。同時還解決了上覆采空區(qū)長期積聚的瓦斯和殘煤著火問題，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。具體的創(chuàng)新點體現(xiàn)在
I)首次提出近距(I. 1!11，含偽頂0.3 m)易燃煤層上覆采空區(qū)復雜賦存形態(tài)殘煤綜放復采理論與方法。2)首次提出并成功應用近距殘煤復采條件下的錯層位巷道布置技術(shù)，近距刀柱殘煤、下分層殘煤，近距原始煤層條件均可適用。3)通過采用錯層位巷道布置與三段式回采工藝，在起坡段切割夾矸，增加頂煤與夾矸的自由面，實現(xiàn)了厚層夾矸(近距)條件下的放頂煤復采；并將端頭頂煤采出，為接續(xù)工作面無煤柱開采奠定了基礎；形成了近距易燃殘煤復采成套實用工藝技術(shù)。4)提出消除易自燃浮煤是防治自然發(fā)火根本前提的技術(shù)思路與實施方法，創(chuàng)立了全新的殘煤復采防滅火技術(shù)體系。揭示了綜放開采巷道頂煤、工作面端頭、相鄰采空區(qū)三火同源的機理，并以少量不易燃的下層實體煤，置換了傳統(tǒng)放頂煤工作面端頭必然形成的上覆易燃松散浮煤，從而治理了三處自然發(fā)火的共同源頭，使著火問題得到了根本性遏制。5)沿頂板回風巷不僅起到探測煤層間距的探巷作用，而且解決了采空區(qū)積聚瓦斯的排放問題，節(jié)省了專用排瓦斯巷。該錯層位巷道有利于掘進與維護。6)在錯層位殘煤復采巷道系統(tǒng)中，回風巷沿頂板布置，不托頂煤，可有效降低端頭作業(yè)產(chǎn)塵，有利于綜合防塵。



圖I為工作面巷道布置示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合焦煤集團白家莊礦的實際情況，對本發(fā)明要求保護的技術(shù)方案做具體說明。I.工作面地質(zhì)條件
白家莊礦39713工作面地面位置位于冶峪風井西部山區(qū)，井下位于南坑1001水平七盤區(qū)右翼，工作面地面標高為1225-1325m，井下標高1016_1050m，蓋山厚度109_275m。其前部為一不規(guī)則的陷落柱；后部為大巷保護煤柱；前部左側(cè)為39501已采工作面，中、后部左側(cè)為未采區(qū)，右部為一斷層破碎帶和39701工作面；前部上方為38502刀柱式采空區(qū)；中、后部上方為38713工作面上分層采空區(qū)。I. I 煤層賦存情況
該礦9 #煤是穩(wěn)定可采煤層，其上覆煤層為上世紀六、七十年代已采的8 #煤刀柱采空區(qū)，留有大量殘煤。9#煤平均厚度為2. 4m，煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角4° 8°，平均6°。I. 2 9#煤層頂、底板情況
工作面直接頂巖性為砂巖，厚度O. 05-1. 6m,平均厚O. 8m,呈黑色，細粒，是影響8#煤放出效果的主要因素。另有一層頁巖偽頂，平均厚O. 3m，呈黑色，性脆，隨采隨冒，混入煤中，對放煤無影響。直接底巖性為頁巖，厚度O. 3-0. 7m，呈黑色；老底為砂質(zhì)頁巖，呈深灰色，層理清晰。1.3地質(zhì)構(gòu)造情況
39713工作面是9#煤層工作面，本工作面地質(zhì)構(gòu)造情況簡單，在掘進中正巷遇到Fl—F4四條正斷層，付巷遇到F5 — F6兩條正斷層，斷層對回采無影響。1.4水文地質(zhì)情況
39713工作面水文地質(zhì)情況較簡單，正巷開口位置前150-340m處上部有一處采空積水，積水面積約10500m2，積水量約6300m3 ;水面標高1024 m，積水區(qū)與工作面距離為2. 2
3.Om0正巷開口位置前580-640m處，上部有一處采空積水，積水面積約1484 m2，積水量約1603 m3，水面標高1027m，積水與本工作面距離為I. 3 2. Om0工作面最大涌水量為O. 4m3/min,正常涌水量O. 05 m3/min。
I. 5其它情況
預計工作面9#煤層瓦斯絕對涌出量O. 23 m3/min。由于8#煤層存在采空區(qū)，尤其是頂板未垮落的刀柱采空空間，將會有長期積聚的瓦斯，可能達到較高濃度；煤塵具有爆炸性，煤塵爆炸指數(shù)為13. 31 ;9#煤層發(fā)火傾向性鑒定為三類不易自燃。但8#煤層易自燃，自然發(fā)火期為6個月。I. 6工作面布置情況
1.6. 139713工作面巷道布置
39713工作面巷道布置采用錯層位巷道布置法，即進風運輸巷位于9#煤層中，跟底掘進，回風運料巷位于8#煤層實體煤中，跟頂掘進。具體巷道布置情況見圖I。
1.6.2工作面順槽斷面、支護形式 工作面運輸順槽采用正梯形斷面，礦用11#工字鋼親口棚支護；軌道順槽采用矩形斷面，全錨支護。巷道支護參數(shù)見表I。
表I巷道參數(shù)表
巷道名-- 高/凈高掘面凈斷面積
稱上毛寬/凈寬下毛寬/凈寬 im) .2, <m2> _____im )__
運輸巷 2.5/2.2__3.42/2.97 2.46/2.27.28__5.69
軌道巷__2.9/2.8__3.2/3.1__9_28__S.68
2工作面參數(shù)、設備選型及采煤工藝
2.I工作面參數(shù)
工作面可采走向長度主要根據(jù)工作面煤層地質(zhì)條件、煤層賦存情況等因素來確定，可采走向長度為720m;
工作面采長主要根據(jù)工作面煤層地質(zhì)條件、煤層賦存情況及設備的能力等因素來確定，長度為150m ；
工作面采高主要根據(jù)工作面的通風要求、放頂煤液壓支架的穩(wěn)定性、煤壁的穩(wěn)定性、合理采放高度比以及工作面合理操作空間等因素確定，采高為2. 4m。工作面參數(shù)見表2-1。表2-1 工作面參數(shù)表 ____
可采走向長(m) 采長(m) 循進(m) 煤厚(m) 采高(m) 容重(t/m3)
720|l50|θ. 6\2.4丨2· 4| · 34
2.2工作面配套設備設計
39713工作面采用的是錯層位巷道布置采煤法。MG — 200型采煤機破煤、裝煤，工作面前后各一部SGZ — 630型可彎曲刮板輸送機運煤。工作面采用ZF3000/16/25型放頂煤支架支護頂板，機頭機尾各采用2架ZFG3600/17/26型支架配合4組JI梁進行端頭支護，頂板管理方法為全部垮落法。采用綜采低位放頂煤技術(shù)對上覆的8#煤進行回收，采9#煤，放8#煤。工作面配套設備見表2-2。表2-2 工作面配套設備表
權(quán)利要求
1.一種近距易燃煤層采空區(qū)殘煤綜放復采方法，其特征在于采下部煤層放上覆煤柱，包括以下步驟 (1)工作面巷道布置 采用錯層巷道布置法，即進風運輸巷位于下部煤層，跟底掘進；回風運料巷位于上覆煤層中，跟頂掘進； (2)采煤方法 工作面米用二米一放與一米一放相結(jié)合工藝流程，整層未米時二米一放，分層米時一采一放，割煤步距O. 6m,移架步距O. 6m ;具體包括 1)端頭鋪網(wǎng) 在工作面端頭上鋪設頂網(wǎng)，鋪網(wǎng)在割煤之前進行，采用7500X700mm的金屬菱形網(wǎng)；鋪網(wǎng)時，長邊平行于工作面，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接100mm，聯(lián)網(wǎng)采用雙股長300mm的鐵絲進行擰結(jié)，隔一孔聯(lián)結(jié)一處，每處至少扭結(jié)三匝，網(wǎng)聯(lián)好后將網(wǎng)拉回吊起； 2)進刀 采用機頭、機尾割三角煤的斜切進刀方式； 3)割煤 采煤機進刀后，進入正常的割煤狀態(tài)，割煤時采用前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤的方法進行作業(yè)； 4)伸伸縮梁 采煤機割過煤后，距采煤機前滾筒2-3架伸出支架伸縮梁，及時護住機道上方頂板，防止冒落； 5)移架 采用本架操作、追機移架的方式作業(yè)，滯后采煤機后滾筒2— 3架帶壓移架； 6)推移前部輸送機 使用液壓支架底座中部推移千斤頂進行推移前部輸送機，隨采機割煤，追機拉出10個架后開始頂溜，頂溜步距O. 6m ； 7)放頂煤 采用單輪順序放煤，放煤步距O. 6m，利用頂板壓力、支架反復支撐、支架尾梁上下擺動及回收插板的方式松動頂板后進行放煤，直至見到上部煤層頂板石灰?guī)r矸石為止； 8)拉移后部輸送機 使用液壓支架底座旁的液壓千斤頂進行拉移后部輸送機，放完頂煤后，距放煤點15m開始拉移后部輸送機，拉移步距O. 6m。
全文摘要
本發(fā)明為了解決上覆為刀柱采空區(qū)的近距下部煤層開采時存在的資源損失、自然發(fā)火及瓦斯排放困難的問題，提供一種近距易燃煤層采空區(qū)殘煤綜放復采方法，該方法是采下部煤層放上覆煤柱，采用錯層巷道布置法，即進風運輸巷位于下部煤層，跟底掘進；回風運料巷位于上覆煤層中，跟頂掘進；工作面采用二采一放與一采一放相結(jié)合工藝流程，整層未采時二采一放，分層采時一采一放。采用本發(fā)明所述的方法，在采新煤層的同時實現(xiàn)了對殘煤的回收，不僅節(jié)約了不可再生的煤炭資源，而且延長了礦井服務年限，大幅度提高資源回收率。
文檔編號E21C41/16GK102900438SQ201210384329
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者金智新, 薛道成, 王玉寶, 鄧存寶, 賀志宏, 武青林, 鄧漢忠, 李緒萍, 張勛 申請人:山西焦煤集團有限責任公司, 遼寧工程技術(shù)大學