一种实现极近距煤层经济、安全与高效开采的方法与流程

本发明涉及煤炭开采领域，尤其涉及距离较近的多层煤，需要综合考虑是采用一次全高放顶煤开采还是采用在每层煤中单独布置工作面，提出一种实现极近距煤层的经济、安全与高效开采的方法。

背景技术：

理论与实践证明，涉及到极近距离煤层开采较为复杂，从定性分析的角度，可将煤层层间距离很近，开采时相互间具有显著影响的煤层定义为极近距离煤层；从定量分析的角度，当煤层间距hj满足hj≤hσ时，该煤层群为极近距离煤层群。

式中，hj，煤层间距离，也即夹层厚度；hσ，上层煤单独开采对底板的破坏深度。

极近距离煤层群开采存在三种方法，包括单层煤逐层开采、煤层群的联合开采以及煤层群一次全高的放顶煤开采，见图1、图2所示。

采用何种方法取决于工作面产量、夹层厚度与回采的经济、安全与高效多方面因素。

如夹层厚度较大，不满足一次全高放顶煤开采，则采用在每层煤中分别布置回采工作面；如工作面产量较低，为满足井型要求，可采用煤层群的联合开采，即煤层群间逐层布置多个回采工作面，同时进行开采，见图1所示，上、下煤层间的回采工作面需要在倾向与走向均保持合理错距，避免上下工作面开采之间相互影响与利于下层煤回采巷道的维护；如夹层厚度较小，满足一次全高放顶煤开采，为了避免出现逐层布置回采工作面存在的巷道工程量大、工作面单产相对较低、下层煤回采顶板破碎不利于维护、下层煤回采煤柱留设与采掘接续等问题，可采用煤层群一次全高的放顶煤开采，见图2所示。

采用何种方法的关键之一为夹层厚度与物理力学参数是否满足一次全高放顶煤开采要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于，提出了一种实现极近距煤层经济、安全与高效开采的方法，在布置回采工作面时，首先在上层煤中布置区段回风巷道，边掘进边对煤层间夹层厚度与物理力学参数进行勘探，如夹层满足一次全高放顶煤开采要求，则在下层煤布置区段进风巷道，形成煤层群间的一次全高放顶煤开采系统，见图3所示，解决了逐层布置回采工作面产量低、巷道工程量大等问题；反之，则在上层煤布置区段进风巷道，形成煤层群间独立布置回采工作面，避免了直接在下层煤布置区段进、回风巷道而顶煤无法冒放造成的重新掘进巷道与掘好巷道的浪费问题；是否采用煤层群的联合开采，需要考虑工作面单产大小，如工作面单产大，煤层群间逐层开采，反之，需要采用联合开采以保证产量满足要求。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种实现极近距煤层经济、安全与高效开采的方法，所述方法包括以下步骤：

第一步：根据极近距煤层群赋存地质特点，在上层煤布置回风巷道，边掘进区段回风巷道边向底板打钻孔勘查煤层间夹层的厚度与物理力学参数；

第二步：依据夹层厚度与物理力学参数的勘查结果，确定煤层群是否能够一次全高开采；

第三步：依据是否能够一次全高开采的判定结果，确定合理的区段进风巷道布置层位，形成回采系统。

优选地，在所述的第一步中，在极近距煤层的开采中，首先在上层煤布置区段回风巷道，边掘进边向巷道底板打钻进行厚度与夹层物理力学参数的测试，与传统回采巷道布置的区别在于，区段回风巷道在满足回风与辅助运输的同时，增加了探巷的功能，实现了“一巷三用”。

优选地，在所述的第二步中，采用探巷确定夹层厚度与物理力学参数的勘查结果，确定夹层是否满足放顶煤要求，如满足，可实现极近距煤层群的一次全高放顶煤开采，反之，可采用在煤层间独立布置回采工作面。

优选地，在所述的第三步中，如夹层满足放顶煤开采要求，直接在下层煤中布置区段进风巷道，与上层煤中的区段回风巷道形成一次全高放顶煤开采系统；反之，在上层煤中布置区段进风巷道，与具有探巷功能的区段回风巷道形成分层开采系统；是否采用联合开采取决于工作面产量大小，如工作面单产低，确定合理错距实现联合开采，反之可逐层开采。

附图说明

图1为煤层群间分别布置回采工作面开采方案；

图2为传统沿下层煤底板布置回采巷道的一次全高放顶煤开采方案；

图3为发明的极近距煤层群经济、安全与高效开采方案。

具体实施方式

下面以本发明所述方法在煤炭生产中的实际应用为例，对本发明进行详细说明。然而本领域技术人员应该认识到，本发明并不因此而受到任何限制。

首先在上层煤中布置区段回风巷道1，在掘进的过程中向底板打探测钻孔并取样，对夹层厚度与煤岩物理力学参数进行测试，见图3所示；

依据夹层厚度与煤岩物理力学参数，确定煤层群是否满足一次全高放顶煤开采，确定的依据为：

式中，hg，夹矸层厚度；γg，夹矸层密度；γm，顶煤密度；hm，夹矸层上方顶煤厚度；rt，夹矸层抗压强度；

如夹层厚度满足上式，则煤层群可采用一次全高放顶煤开采技术，在下层煤中布置区段进风巷道2，区段进风巷道2与区段回风巷道1构成生产系统，形成极近距离煤层群一次全高放顶煤开采系统；

如夹层厚度不满足上式，则煤层群不能采用一次全高放顶煤开采技术，需要在每层煤中分别布置回采工作面，也即在上层煤中布置区段进风巷道2’，区段进风巷道2’与区段回风巷道1构成单层煤的生产系统，如工作面产量满足要求，逐一开采即可，即采完上层煤再开采下层煤，反之，需要采用联合开采方案，即同时开采巷道2’、巷道1构成的上层煤工作面与巷道3、巷道3’构成的下层煤工作面；

本发明提供的一种实现极近距煤层经济、安全与高效开采的方法。该方法为了改善目前近距煤层开采存在的问题，如直接在各煤层中单独布置回采工作面，见图1所示，共计需要6条回采巷道，如果夹层满足放顶煤要求，与图2所示的技术相比，巷道工程量大，是图2所示技术的3倍，且下层煤回采巷道需要内错式布置，越往下的煤层需要留设越大的区段护巷煤柱；反过来，直接在最下煤层中布置好2条回采巷道，虽然与图1相比巷道工程量少，但如夹层不满足放顶煤要求，需要重新在上层煤布置回采巷道，形成图1所示的技术方案，一般情况下，已经布置好的下层煤中的2条回采巷道报废，造成浪费。因此，为了避免直接布置分层工作面与直接在下层煤中布置放顶煤回采巷道会出现的问题，采用图3所示的技术方案，即首先在上层煤中布置回风巷道，在满足通风、运输要求的前提下，兼有探巷功能，形成“一巷三用”，在探测与分析清楚的基础上，再布置巷道2’或者巷道2，形成满足要求的分层开采或者放顶煤一次全高开采，避免了盲目布置工作面带来的经济、安全与效率问题，形成了极近距煤层经济、安全与高效开采的方法。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种实现极近距煤层经济、安全与高效开采的方法。依据探测结果，如满足放顶煤要求，在下层煤布置区段进风巷道，与上层煤布置好的回风巷道形成一次全高放顶煤开采煤层群的生产系统；如夹层不满足放顶煤要求，则在上层煤中布置区段进风巷道，形成单层煤开采的生产系统，如工作面产量低，在下层煤布置两条回采巷道形成生产系统，实现上下煤层的联合开采。本发明即避免了直接布置分层工作面存在的系列问题，也避免了直接在下层煤中布置放顶煤工作面造成的夹层不满足顶煤冒放要求而需重新掘巷道与下层煤已掘巷道浪费的问题，实现了极近距煤层的经济、安全与高效开采。

技术研发人员：王志强;赵景礼
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2017.07.03
技术公布日：2017.08.18