一种巨厚煤层分层开采方法与流程

本发明涉及巨厚煤层安全高效开采领域，具体为一种巨厚煤层分层开采方法。

背景技术：

我国煤炭资源丰富，煤层厚度大，尤其是西北地区煤田赋存较多巨厚煤层，甚至有单层厚度200m以上的巨厚煤层。近年来，随着东部煤炭资源大量开采，资源储量逐渐减少，国家大型煤炭基地正向西部地区转移。

目前关于薄、中厚及厚煤层的开采技术研究发展迅速，针对厚煤层开采，主要形成了综采放顶煤开采、大采高一次采全厚开采、分层开采、充填开采等采法，但各采煤方法各自都有适用条件和优缺点。综采放顶煤开采方法适用于顶煤冒放性好的煤层，但需满足国家规定的合理采放比范围，目前开采厚度一般不超过20m。大采高一次采全厚开采方法目前最高只能开采7~8m厚的煤层。分层开采方法巷道布置复杂且维护困难。充填开采方法适用性强，可有效控制顶板，但充填工艺较复杂且成本高。

目前我国较为成熟的厚煤层开采工艺主要是开采厚度不超过20m的煤层，对于像西部地区的巨厚煤层，目前还没有一种安全可行的开采方法。随着国家对煤炭资源开采安全性和有效性要求的不断提高，亟需一种适用于20m以上的巨厚煤层的安全、高效、可靠的开采方法。

技术实现要素：

为解决上述问题与要求，本发明提出了一种安全、高效、可靠的巨厚煤层开采方法，可以有效解决西部矿区的巨厚煤层开采问题。

为了实现上述目的，解决巨厚煤层实际开采问题，本发明的技术方案如下：

一种巨厚煤层分层开采方法，该方法包括以下步骤：

第一步，分层划分：按照相关规定将巨厚煤层按综采放顶煤开采工艺划分为若干分层，各分层包括机采层、放出层和保留层，机采层是采煤机开采的厚度，放出层是放顶煤工艺放出的煤层厚度，保留层是分层余下的厚度；考虑保留层碎胀，各分层保留层冒落后能够充填满该分层的采空区；其中底分层厚度划分根据实际情况考虑，可以包括保留层或放出层，也可以没有；

第二步，分层开采：在划分好分层的基础上，由上到下依次开采，先采顶分层，让保留层冒落后充填采空区暂不予回收，该分层开采完毕后依次开采其下分层；

第三步，掘溜煤眼：最后底分层工作面推进后，在煤层底板中开掘运煤巷道和滞后工作面一定距离分布于采场底部的若干个溜煤眼，溜煤眼、运煤巷道数量应满足后期放煤、运煤工作需求，溜煤眼位于运煤巷道的上方且互相连通；

第四步，保留层放出：在底分层开采后，依次打开各溜煤眼的放煤口，采空区内各分层冒落的保留层通过溜煤眼放落至煤层底板的运煤巷道中运出。

与现有的采煤技术相比，本发明的有益效果在于：

1、各分层回采时，对顶煤暂不予回收，让其冒落充填采空区，可有效控制顶板，覆岩受扰动程度小；

2、巷道布置系统简单，降低了分层回采巷道掘进率和生产成本，经济效益显著，可实现巨厚煤层安全、高效开采，具有实用性高、推广性强的特点。

附图说明

附图用来增加对本发明的进一步理解，并不构成对本发明的限制。下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明：

图1为本发明的工作面开采最后分层时的三维视图。

图2为本发明的工作面开采最后分层时的剖面图。

图3为本发明的工作面开采最后分层时的俯视图。

图4为本发明的工作面开采首分层时的三维图。

图5为本发明的工作面开采首分层时的剖面图。

图6为本发明的工作面后期放煤的剖面图。

附图中：1—巨厚煤层；2—各分层；3—冒落的保留层；4—保留层；5—溜煤眼；6—运煤巷道；7—顶板；8—煤层底板；9—煤柱；10—机采层；11—放出层；12—工作面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式。

如图1至图6所示，选择某矿的一个区段工作面进行巨厚煤层开采，具体实施方式如下：

第一步，分层划分：按照相关规定将巨厚煤层1按综采放顶煤开采工艺划分为若干分层2，考虑保留层4碎胀，要求各分层保留层4冒落后能够充填满该分层2的采空区。本实施例巨厚煤层厚72m，其残余碎胀系数为1.2，按照h=m/(k-1)（其中h为充满采空区所需的顶煤厚度，m为机采高度，取4m，k为煤体的残余碎胀系数）计算，可以把该巨厚煤层1划分为3个分层，其顶分层、中间分层和底分层厚度分别为28m、28m和16m；

第二步，分层开采：根据第一步划分好的分层2，由上到下依次开采。先采顶分层，机采高度为4m，放煤高度为8m，让剩下20m高的保留层4自然冒落充填采空区暂不予回收，该分层开采完毕后按照相同工艺依次开采中间分层和底分层，其中底分层开采时，顶煤可以跟随机采放出也可不放出让其充填采空区；

第三步，掘溜煤眼5：开采底分层时，在煤层底板8中开掘运煤巷道6以及滞后工作面80m的分布于采场底部的6个溜煤眼5，溜煤眼5、运煤巷道6数量可以满足后期的放煤、运煤工作需求，溜煤眼5位于运煤巷道6的上方且互相连通，其容量为4000m³，高度为一般为15~25m，本实施例溜煤眼高度为25m，相互间隔20m；

第四步，保留层放出：待底分层开采完毕后，依次打开各溜煤眼5放煤口，采空区内各分层冒落的保留层3通过溜煤眼5放落到煤层底板8的运煤巷道6中运出。

在本说明书中，上述具体实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述具体实施方式进行一定的变化、修改、替换或是变型。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种巨厚煤层分层开采方法，属于巨厚煤层安全高效开采领域。该方法包括分层划分、分层开采、掘溜煤眼、保留层放出四步。分层划分要求每个分层厚度满足目前开采技术条件下放顶煤开采厚度且分层上部保留层冒落碎胀后能充满采空区；各分层开采时对冒落的保留层暂不予回收，让其充填采空区；溜煤眼滞后底分层工作面一定距离开掘在煤层底板中，其下方与运煤巷道连接，数量满足后期放煤要求；保留层放出是在底分层工作面推进过后进行，直至巨厚煤层开采完毕。本发明方法优点是覆岩受扰动程度小，巷道布置可有效避免上分层采动破坏影响，能实现巨厚煤层安全高效开采，具有高实用性和强推广性。

技术研发人员：王旭锋;王选琳;秦冬冬;郝鑫宇;文杰
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2018.06.28
技术公布日：2018.10.30