本發(fā)明涉及煤炭開采領(lǐng)域，尤其涉及距離較近的多層煤，需要綜合考慮是采用一次全高放頂煤開采還是采用在每層煤中單獨(dú)布置工作面，提出一種實(shí)現(xiàn)極近距煤層的經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采的方法。

背景技術(shù)：

理論與實(shí)踐證明，涉及到極近距離煤層開采較為復(fù)雜，從定性分析的角度，可將煤層層間距離很近，開采時(shí)相互間具有顯著影響的煤層定義為極近距離煤層；從定量分析的角度，當(dāng)煤層間距hj滿足hj≤hσ時(shí)，該煤層群為極近距離煤層群。

式中，hj，煤層間距離，也即夾層厚度；hσ，上層煤單獨(dú)開采對底板的破壞深度。

極近距離煤層群開采存在三種方法，包括單層煤逐層開采、煤層群的聯(lián)合開采以及煤層群一次全高的放頂煤開采，見圖1、圖2所示。

采用何種方法取決于工作面產(chǎn)量、夾層厚度與回采的經(jīng)濟(jì)、安全與高效多方面因素。

如夾層厚度較大，不滿足一次全高放頂煤開采，則采用在每層煤中分別布置回采工作面；如工作面產(chǎn)量較低，為滿足井型要求，可采用煤層群的聯(lián)合開采，即煤層群間逐層布置多個回采工作面，同時(shí)進(jìn)行開采，見圖1所示，上、下煤層間的回采工作面需要在傾向與走向均保持合理錯距，避免上下工作面開采之間相互影響與利于下層煤回采巷道的維護(hù)；如夾層厚度較小，滿足一次全高放頂煤開采，為了避免出現(xiàn)逐層布置回采工作面存在的巷道工程量大、工作面單產(chǎn)相對較低、下層煤回采頂板破碎不利于維護(hù)、下層煤回采煤柱留設(shè)與采掘接續(xù)等問題，可采用煤層群一次全高的放頂煤開采，見圖2所示。

采用何種方法的關(guān)鍵之一為夾層厚度與物理力學(xué)參數(shù)是否滿足一次全高放頂煤開采要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提出了一種實(shí)現(xiàn)極近距煤層經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采的方法，在布置回采工作面時(shí)，首先在上層煤中布置區(qū)段回風(fēng)巷道，邊掘進(jìn)邊對煤層間夾層厚度與物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行勘探，如夾層滿足一次全高放頂煤開采要求，則在下層煤布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道，形成煤層群間的一次全高放頂煤開采系統(tǒng)，見圖3所示，解決了逐層布置回采工作面產(chǎn)量低、巷道工程量大等問題；反之，則在上層煤布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道，形成煤層群間獨(dú)立布置回采工作面，避免了直接在下層煤布置區(qū)段進(jìn)、回風(fēng)巷道而頂煤無法冒放造成的重新掘進(jìn)巷道與掘好巷道的浪費(fèi)問題；是否采用煤層群的聯(lián)合開采，需要考慮工作面單產(chǎn)大小，如工作面單產(chǎn)大，煤層群間逐層開采，反之，需要采用聯(lián)合開采以保證產(chǎn)量滿足要求。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種實(shí)現(xiàn)極近距煤層經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采的方法，所述方法包括以下步驟：

第一步：根據(jù)極近距煤層群賦存地質(zhì)特點(diǎn)，在上層煤布置回風(fēng)巷道，邊掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)巷道邊向底板打鉆孔勘查煤層間夾層的厚度與物理力學(xué)參數(shù)；

第二步：依據(jù)夾層厚度與物理力學(xué)參數(shù)的勘查結(jié)果，確定煤層群是否能夠一次全高開采；

第三步：依據(jù)是否能夠一次全高開采的判定結(jié)果，確定合理的區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道布置層位，形成回采系統(tǒng)。

優(yōu)選地，在所述的第一步中，在極近距煤層的開采中，首先在上層煤布置區(qū)段回風(fēng)巷道，邊掘進(jìn)邊向巷道底板打鉆進(jìn)行厚度與夾層物理力學(xué)參數(shù)的測試，與傳統(tǒng)回采巷道布置的區(qū)別在于，區(qū)段回風(fēng)巷道在滿足回風(fēng)與輔助運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，增加了探巷的功能，實(shí)現(xiàn)了“一巷三用”。

優(yōu)選地，在所述的第二步中，采用探巷確定夾層厚度與物理力學(xué)參數(shù)的勘查結(jié)果，確定夾層是否滿足放頂煤要求，如滿足，可實(shí)現(xiàn)極近距煤層群的一次全高放頂煤開采，反之，可采用在煤層間獨(dú)立布置回采工作面。

優(yōu)選地，在所述的第三步中，如夾層滿足放頂煤開采要求，直接在下層煤中布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道，與上層煤中的區(qū)段回風(fēng)巷道形成一次全高放頂煤開采系統(tǒng)；反之，在上層煤中布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道，與具有探巷功能的區(qū)段回風(fēng)巷道形成分層開采系統(tǒng)；是否采用聯(lián)合開采取決于工作面產(chǎn)量大小，如工作面單產(chǎn)低，確定合理錯距實(shí)現(xiàn)聯(lián)合開采，反之可逐層開采。

附圖說明

圖1為煤層群間分別布置回采工作面開采方案；

圖2為傳統(tǒng)沿下層煤底板布置回采巷道的一次全高放頂煤開采方案；

圖3為發(fā)明的極近距煤層群經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采方案。

具體實(shí)施方式

下面以本發(fā)明所述方法在煤炭生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用為例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明并不因此而受到任何限制。

首先在上層煤中布置區(qū)段回風(fēng)巷道1，在掘進(jìn)的過程中向底板打探測鉆孔并取樣，對夾層厚度與煤巖物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測試，見圖3所示；

依據(jù)夾層厚度與煤巖物理力學(xué)參數(shù)，確定煤層群是否滿足一次全高放頂煤開采，確定的依據(jù)為：

式中，hg，夾矸層厚度；γg，夾矸層密度；γm，頂煤密度；hm，夾矸層上方頂煤厚度；rt，夾矸層抗壓強(qiáng)度；

如夾層厚度滿足上式，則煤層群可采用一次全高放頂煤開采技術(shù)，在下層煤中布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道2，區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道2與區(qū)段回風(fēng)巷道1構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)，形成極近距離煤層群一次全高放頂煤開采系統(tǒng)；

如夾層厚度不滿足上式，則煤層群不能采用一次全高放頂煤開采技術(shù)，需要在每層煤中分別布置回采工作面，也即在上層煤中布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道2’，區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道2’與區(qū)段回風(fēng)巷道1構(gòu)成單層煤的生產(chǎn)系統(tǒng)，如工作面產(chǎn)量滿足要求，逐一開采即可，即采完上層煤再開采下層煤，反之，需要采用聯(lián)合開采方案，即同時(shí)開采巷道2’、巷道1構(gòu)成的上層煤工作面與巷道3、巷道3’構(gòu)成的下層煤工作面；

本發(fā)明提供的一種實(shí)現(xiàn)極近距煤層經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采的方法。該方法為了改善目前近距煤層開采存在的問題，如直接在各煤層中單獨(dú)布置回采工作面，見圖1所示，共計(jì)需要6條回采巷道，如果夾層滿足放頂煤要求，與圖2所示的技術(shù)相比，巷道工程量大，是圖2所示技術(shù)的3倍，且下層煤回采巷道需要內(nèi)錯式布置，越往下的煤層需要留設(shè)越大的區(qū)段護(hù)巷煤柱；反過來，直接在最下煤層中布置好2條回采巷道，雖然與圖1相比巷道工程量少，但如夾層不滿足放頂煤要求，需要重新在上層煤布置回采巷道，形成圖1所示的技術(shù)方案，一般情況下，已經(jīng)布置好的下層煤中的2條回采巷道報(bào)廢，造成浪費(fèi)。因此，為了避免直接布置分層工作面與直接在下層煤中布置放頂煤回采巷道會出現(xiàn)的問題，采用圖3所示的技術(shù)方案，即首先在上層煤中布置回風(fēng)巷道，在滿足通風(fēng)、運(yùn)輸要求的前提下，兼有探巷功能，形成“一巷三用”，在探測與分析清楚的基礎(chǔ)上，再布置巷道2’或者巷道2，形成滿足要求的分層開采或者放頂煤一次全高開采，避免了盲目布置工作面帶來的經(jīng)濟(jì)、安全與效率問題，形成了極近距煤層經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采的方法。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)極近距煤層經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采的方法。依據(jù)探測結(jié)果，如滿足放頂煤要求，在下層煤布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道，與上層煤布置好的回風(fēng)巷道形成一次全高放頂煤開采煤層群的生產(chǎn)系統(tǒng)；如夾層不滿足放頂煤要求，則在上層煤中布置區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷道，形成單層煤開采的生產(chǎn)系統(tǒng)，如工作面產(chǎn)量低，在下層煤布置兩條回采巷道形成生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上下煤層的聯(lián)合開采。本發(fā)明即避免了直接布置分層工作面存在的系列問題，也避免了直接在下層煤中布置放頂煤工作面造成的夾層不滿足頂煤冒放要求而需重新掘巷道與下層煤已掘巷道浪費(fèi)的問題，實(shí)現(xiàn)了極近距煤層的經(jīng)濟(jì)、安全與高效開采。

技術(shù)研發(fā)人員：王志強(qiáng);趙景禮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.03
技術(shù)公布日：2017.08.18