CN105507902A - 煤岩同采工作面分级开采方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤岩同采工作面分级开采方法，通过对不同区域岩层强度f进行分级判断，选用更具有针对性的措施进行开采。若岩层强度f<1.5，则强度为Ⅰ级；若1.5≤f<3.0，则强度为Ⅱ级；若f≥3.0，则强度为Ⅲ级。当为Ⅰ级时，工作面直接使用采煤机开采，且开采过程中采煤机外旋切割；当为Ⅱ级时，工作面直接使用采煤机开采，且开采过程中采煤机内旋切割；岩层强度为Ⅲ级时，开采前需根据工作面岩层厚度H1设计爆破钻孔，在所有爆破钻孔装药完成后进行爆破作业，之后再使用采煤机内旋切割开采。本发明可以实现复杂条件下的煤岩同采工作面的高效开采，减少设备损耗30％以上，提高工作面开采速度50％以上，具有极好的推广价值。

Description

煤岩同采工作面分级开采方法
技术领域
本发明涉及一种煤岩同采工作面分级开采方法，尤其适用于复杂地质条件下高瓦斯突出煤层的保护层开采。
背景技术
高瓦斯突出煤层具有高瓦斯压力、高地应力、低渗透率的特点，瓦斯治理十分困难，采掘过程中容易诱发各种瓦斯灾害，严重威胁煤炭企业的安全高效开采。目前，开采保护层被认为是一种较为有效的瓦斯治理方法。我国一些矿区将突出危险性较小的低瓦斯煤层作为保护层首先开采，利用保护层开采过程的强烈扰动作用，使临近的高瓦斯突出煤层(即被保护层)逐步卸压、增透，使被保护层中的大量游离瓦斯涌出，突出危险性降低。
然而，由于地质条件的复杂多变，在多数高瓦斯突出煤层的可选范围内，难以找到合适的煤层作为保护层开采，极大限制了这一技术的推广使用。针对这一现状，近年来研究人员开发了以煤岩同采工作面作为保护层的方法，有效解决了高瓦斯突出煤层无保护层可选的难题，为高效治理煤层瓦斯提供了保证。然而，由于含煤地层中的岩层强度不均，煤岩同采工作面开采难度大、采掘效率低，因此，迫切需要一种行之有效的开采方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单有效、成本低廉，能有效解决煤岩同采工作面开采效率低下的开采方法。通过对不同区域煤、岩的强度进行分级判断，选用更具有针对性的措施进行开采，提高工作面的开采效率，使煤岩同采保护层的实施变得可行。
为实现上述目的，本发明的一种煤岩同采工作面分级开采方法，其步骤包括：
a.对煤岩同采工作面的岩层强度f进行测试；
b.根据岩层强度f的大小对工作面开采强度进行分级，若f<1.5，则岩层强度为Ⅰ级；若1.5≤f<3.0，则岩层强度为Ⅱ级；若f≥3.0，则岩层强度为Ⅲ级；
c.当岩层强度为Ⅰ级时，可判定煤、岩强度差异不大，工作面直接使用采煤机开采，且开采过程中采煤机采用外旋切割；当岩层强度为Ⅱ级时，可判定煤、岩强度差异明显，工作面使用采煤机直接开采，且开采过程中采煤机采用内旋切割；当岩层强度为Ⅲ级时，可判定煤、岩强度差异显著，工作面需根据岩层厚度H1设计爆破钻孔，在所有爆破钻孔装药完成后进行爆破作业，之后再使用采煤机内旋切割开采；
d.工作面开采一循环后重复步骤a-c。
所述爆破钻孔需根据岩层厚度H1进行设计：H1<0.8m时，工作面爆破钻孔呈单排布置于岩层中间，钻孔间距S1为0.5-0.8m，仰角不大于10°，孔深1.2～1.5m；H1>0.8m时，工作面爆破钻孔呈三花眼方式分两排布置，每排的钻孔间距S2为0.6-1.0m，孔深1.2～1.5m；上排孔到顶板距离M1为0.4-0.7m，钻孔仰角为12～15°；下排孔到煤层距离M2为0.3～0.5m，钻孔俯角15～20°。
所述爆破钻孔每孔装药量为500-800g，采用正向装药、串联联线，孔口用水炮泥和黄泥封孔且保证钻孔封满、封实，封泥的长度不小于0.6m，封孔一次装药、一次起爆。
所述采煤机优选使用双滚筒可调高采煤机，每刀截深0.6m，开采出的煤、岩使用刮板输送机运至运输皮带。
本发明的有益效果如下：
本发明针对煤岩同采工作面岩层强度不均、难以高效开采的现状，通过对开采工作面不同区域岩层的强度进行分级判断，选用更具有针对性的措施进行开采，以提高工作面的开采效率，使煤岩同采保护层的实施变得可行。采用该方法后，可以实现复杂条件下的煤岩同采工作面的高效开采，减少设备损耗30％以上，提高工作面开采速度50％以上，保障了我国高瓦斯突出煤层的高效瓦斯治理，具有极好的推广价值。
附图说明
图1是本发明进行煤岩同采工作面分级开采的示意图。
图2、图3是本发明爆破钻孔的布置示意图。
图中：1-顶板，2-岩层，3-煤层，4-底板，5-爆破钻孔，H1-岩层厚度，H2-煤层厚度，S1-单排布置爆破孔的间距，S2-三花眼布置爆破孔的间距，M1-上排孔到顶板距离，M2-下排孔到煤层距离。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。
图1是本发明进行煤岩同采工作面分级开采的示意图，包括顶板1，岩层2，煤层3，底板4，爆破钻孔5等，其中H1为岩层厚度，H2为煤层厚度。
本发明的煤岩同采工作面分级开采方法，其步骤如下：
首先，在工作面开采前对煤岩同采工作面的岩层强度f进行测试，根据岩层强度f的大小对工作面开采强度进行分级：
若f<1.5，则岩层强度为Ⅰ级(f是一个无量纲的参数)；若1.5≤f<3.0，则岩层强度为Ⅱ级；若f≥3.0，则岩层强度为Ⅲ级。
当岩层强度为Ⅰ级时，可判定煤、岩强度差异不大，工作面直接使用采煤机开采，且开采过程中采煤机应外旋切割，采用此方法可以加快作业速度；
当岩层强度为Ⅱ级时，可判定煤、岩强度差异明显，工作面使用采煤机直接开采，且开采过程中采煤机应内旋切割，采用此方法可以防止采煤机蹦跳，保障采掘作业的稳定性；
当岩层强度为Ⅲ级时，可判定煤、岩强度差异显著，需根据工作面开采岩层厚度H1设计并施工爆破钻孔5，在所有爆破钻孔装药完成后进行爆破作业，之后使用采煤机内旋切割开采。
爆破钻孔需根据岩层厚度H1进行设计：
H1<0.8m时，工作面爆破钻孔5呈单排布置于岩层中间，如图2所示，钻孔间距S1为0.5-0.8m，仰角不大于10°，孔深1.2～1.5m；
H1>0.8m时，工作面爆破钻孔5呈三花眼方式分两排布置，如图3所示，每排的钻孔间距S2为0.6-1.0m，孔深1.2～1.5m；上排孔到顶板距离M1为0.4-0.7m，钻孔仰角12～15°；下排孔到煤层距离M2为0.3～0.5m，钻孔俯角15～20°。
所述爆破钻孔5施工前需对作业地点进行敲帮问顶，并加强作业地点顶板和煤墙的支护。所述爆破钻孔5应使用风动凿岩钻机按设计要求施工，施工完毕后，应将钻孔内的残渣、水清理干净后再装药。
所述爆破钻孔5采用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药，每孔装药量为500-800g，采用正向装药、串联联线，孔口用水炮泥和黄泥封孔且保证封满、封实，封泥的长度不小于0.6m，封孔一次装药、一次起爆。爆破前，对爆破地点上下各10架支架操作阀、电液控器件、摄像头、电缆、水管等进行妥善保护，无法保护的给予拆除；爆破时，必须坚持“一炮三检”和“三人联锁”爆破制；爆破完成后，使用采煤机内旋切割开采，采煤机应选用双滚筒可调高采煤机，每刀截深0.6m，开采出的煤、岩使用刮板输送机运至运输皮带。
在煤岩同采工作面开采一循环后，重复上述步骤。采用本发明所述该方法后，可以实现复杂条件下的煤岩同采工作面的高效开采，减少设备损耗30％以上，提高工作面开采速度50％以上。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (6)

1.一种煤岩同采工作面分级开采方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.对煤岩同采工作面的岩层强度f进行测试；
b.根据岩层强度f的大小对工作面开采强度进行分级：若f<1.5，则岩层强度为Ⅰ级；若1.5≤f<3.0，则岩层强度为Ⅱ级；若f≥3.0，则岩层强度为Ⅲ级；
c.当岩层强度为Ⅰ级时，判定煤、岩强度差异不大，工作面直接使用采煤机开采，且开采过程中采煤机采用外旋切割；当岩层强度为Ⅱ级时，判定煤、岩强度差异明显，工作面使用采煤机直接开采，且开采过程中采煤机采用内旋切割；当岩层强度为Ⅲ级时，判定煤、岩强度差异显著，工作面需根据岩层厚度H1设计爆破钻孔，在所有爆破钻孔装药完成后进行爆破作业，之后再使用采煤机内旋切割开采；
d.工作面开采一循环后重复步骤a～c。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据岩层厚度H1设计爆破钻孔的方法是：H1<0.8m时，工作面爆破钻孔呈单排布置于岩层中间，钻孔间距S1为0.5-0.8m，仰角不大于10°，孔深1.2～1.5m；H1>0.8m时，工作面爆破钻孔呈三花眼方式分两排布置，每排的钻孔间距S2为0.6-1.0m，孔深1.2～1.5m。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分两排布置，其上排孔到顶板距离M1为0.4～0.7m，钻孔仰角12～15°；下排孔到煤层距离M2为0.3～0.5m，钻孔俯角15～20°。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述爆破钻孔的每孔装药量为500～800g，采用正向装药、串联联线，孔口用水炮泥和黄泥封孔且保证钻孔封满、封实，封孔一次装药、一次起爆。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用水炮泥和黄泥封孔，其封泥的长度不小于0.6m。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采煤机选用双滚筒可调高采煤机，每刀截深0.6m，开采出的煤、岩使用刮板输送机运至运输皮带。
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