CN109162714A - 近距离煤层群井下采选充协同开采方法 - Google Patents

近距离煤层群井下采选充协同开采方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种近距离煤层群井下采选充协同开采方法，适用于矿业工程领域。对近距离煤层群进行综放开采，根据生产过程中的矸石产出量设计井下煤矸分选系统和充填工作面；开采过程中产出的矸石集中运输至井下煤矸分选硐室，经过分选的矸石运送入充填工作面进行充填开采；充填工作面产生的矸石经过井下洗选后仍转运回充填工作面进行回填。本方法在近距离煤层群煤矸一体化开采条件下实现矸石零排放，消除地面矸石山对环境带来的不利影响，增加精煤提升率，解放主提升压力，同时就近分选，择处充填，大幅缓解传统开采方法对地下岩体的损伤和扰动，预解决强动压治理难题。

Description

近距离煤层群井下采选充协同开采方法
技术领域
本发明涉及一种近距离煤层群井下采选充协同开采方法，属于矿业工程领域。
背景技术
我国《煤矿安全规程》中对近距离煤层的定义为：煤层群层间距离较小，开采时互相有较大影响的煤层。目前国内外对于近距离煤层群开采的方式有3种：逐层上下行开采、联合开采、煤矸一体化开采。当煤层层间距较大时，使用合理的逐层上下行开采、联合开采，可实现卸压开采，降低上下煤层开采时的互相影响，为下一步开采创造有利条件，提高生产效率。当煤层层间距较小，特别是煤层间距很近时，使用逐层上下行开采、联合开采的影响范围会很大，后采煤层开采前顶底板的完整程度已受先采煤层开采损伤影响，从而使后采煤层开采与单一煤层开采相比出现了许多新的矿压现象，在这种条件下煤矿往往放弃对较薄煤层的开采，造成资源的极大浪费。利用综放开采实现煤矸一体化开采可以有效地避免分层开采带来的复杂矿压显现影响，一次采全厚提高了原煤的采出率，减少了煤炭资源的浪费；但生产过程中产生大量矸石，影响煤质，增加主运输及主井提升系统负担。煤矸石提升至地面后堆放形成的矸石山埋压或破坏了原地貌植被，煤矸石自燃过程中产生的粉尘和有毒物质、受到降雨喷淋形成含有重金属元素的淋溶水等均会严重影响周围动植物的生存环境。根据国家的总体规划，新建煤矿不应再设立永久性地面矸石山，既有煤矿不得在地面长时间堆存煤矸石等固体废弃物。目前缺少一种既实现近距离煤层群高效开采又避免矸石地面排放的开采方法。
发明内容
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种步骤简单，消除地面矸石山对环境带来的不利影响，增加精煤提升率，解放主提升压力，同时就近分选，择处充填，大幅缓解传统开采方法对地下岩体的损伤和扰动，预解决强动压治理难题的近距离煤层群井下采选充协同开采方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明的近距离煤层群井下采选充协同开采方法步骤为：
a.设计综放工作面，根据采区年矸石产出量在适合的采区设计充填工作面，在充填工作面两侧分别设置区段运输巷Ⅱ和区段回风巷；
b.根据采区年矸石产出量设计井下煤矸分选硐室大小及井下煤矸分选系统，所述井下煤矸分选系统包括与综放工作面方向一致的区段运输巷Ⅰ，区段运输巷Ⅰ尾端通过采区运输巷Ⅰ与井下煤矸分选硐室连接，井下煤矸分选硐室通过设置在其下方的矸石集中巷与区段回风巷相连接，井下煤矸分选硐室通过采区运输巷Ⅱ与区段运输巷Ⅱ相连接；
c.对综放工作面进行开采，采煤机机采高度和放煤高度由近距离煤层群厚度与夹矸层厚度共同确定，开采过程中所产生煤矸利用区段运输巷Ⅰ至采区运输巷Ⅰ；
d.煤矸通过采区运输巷Ⅰ进入井下煤矸分选硐室进行煤矸分选，所得矸石通过重力落入矸石集中巷，最终运送至区段回风巷；
e.对充填工作面使用运送至区段回风巷的煤矸进行充填开采，充填工作面推进速度由矿井对充填率的要求确定，充填工作面开采过程中产生的煤矸通过区段运输巷Ⅱ输送至采区运输巷Ⅱ并最终进入井下分选硐室，重复步骤d；
f.重复步骤c、d、e，以此类推完成对整个采区的开采。
所述充填工作面的位置，应选择在不具备进行近距离煤层群综放煤矸一体化开采条件的采区内，或者煤层群间距较大，可对煤层群进行正常逐层上下行开采或者联合开采的采区。
所述年矸石产出量Q为Q＝L1d1(ρ1h1m1+ρ2h2m2)+L2d2ρ1h3m1，式中L1为综放工作面年推进长度，d1为综放工作面宽度，ρ1为煤的视密度，h1为近距离煤层群总厚度，m1为原煤矸石初选率，ρ2为矸石的视密度，h2为矸石层总厚度，m2为矸石初选率，L2为充填工作面年推进长度，d2为充填工作面宽度，h3为充填工作面的开采高度。
所述充填工作面参数设计由下式确定，Q＝L2d2hcρ2，式中hc为充填工作面可充填高度。
所述综放开采近距离煤层群矸石层总厚度不大于2.0m，矸石单层厚度不大于1.0m，可根据具体条件对矸石层采取一定措施以增加冒放性。
有益效果：
1)本发明实现矸石井下分选，就近充填，缓解矿井主提升压力，节约吨煤提升成本，增加精煤提升率；
2)在提高近距离煤层群原煤采出率的同时，妥善处理近距离煤层群综放煤矸一体化开采带来的矸石，消除矸石地面排放造成的环境污染问题，实现绿色开采；
3)充填开采后形成的矸石充填面相较于煤柱，其缓慢卸压与变形的优势，可对因遗留煤柱和跳采所形成的动力灾害安全隐患进行预处理。
附图说明：
图1是本发明的近距离煤层群井下采选充协同开采方法
图中：1-综放工作面；2-区段运输巷Ⅰ；3-采区运输巷Ⅰ；4-井下煤矸分选硐室；5-矸石集中巷；6-采区运输巷Ⅱ；7-区段回风巷；8-区段运输巷Ⅱ；9-充填工作面
具体实施方式：
下面结合附图1对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的近距离煤层群井下采选充协同开采方法，其步骤如下：
a.设计综放工作面1，根据采区年矸石产出量在适合的采区设计充填工作面9，其中采区近距离煤层群矸石层总厚度不大于2.0m，矸石单层厚度不大于1.0m，可根据具体条件对矸石层采取一定措施以增加冒放性；在充填工作面9两侧分别设置区段运输巷Ⅱ8和区段回风巷7；所述充填工作面9的位置，应选择在不具备进行近距离煤层群综放煤矸一体化开采条件的采区内，或者煤层群间距较大，可对煤层群进行正常逐层上下行开采或者联合开采的采区，所述年矸石产出量Q为Q＝L1d1(ρ1h1m1+ρ2h2m2)+L2d2ρ1h3m1，式中L1为综放工作面1年推进长度，d1为综放工作面1宽度，ρ1为煤的视密度，h1为近距离煤层群总厚度，m1为原煤矸石初选率，ρ2为矸石的视密度，h2为矸石层总厚度，m2为矸石初选率，L2为充填工作面9年推进长度，d2为充填工作面9宽度，h3为充填工作面9的开采高度；所述充填工作面9参数由公式：Q＝L2d2hcρ2确定，式中hc为充填工作面9可充填高度；
b.根据采区年矸石产出量设计井下煤矸分选硐室4大小及井下煤矸分选系统，所述井下煤矸分选系统包括与综放工作面1方向一致的区段运输巷Ⅰ2，区段运输巷Ⅰ2设有煤矸运输皮带，区段运输巷Ⅰ2尾端通过采区运输巷Ⅰ3与井下煤矸分选硐室4连接，其中采区运输巷Ⅰ3中设置有与区段运输巷Ⅰ2连接的煤矸运输皮带，井下煤矸分选硐室4通过设置在其下方的矸石集中巷5与区段回风巷7相连接，井下煤矸分选硐室4与矸石集中巷5之间设有一条垂直通道，矸石通过重力直接落入设置在矸石集中巷5中的矸石运输皮带上，井下煤矸分选硐室4通过采区运输巷Ⅱ6与区段运输巷Ⅱ8相连接，其中采区运输巷Ⅱ6与区段运输巷Ⅱ8中设有连接的运输皮带；
c.对综放工作面1进行开采，采煤机机采高度和放煤高度由近距离煤层群厚度与夹矸层厚度共同确定，开采过程中所产生煤矸利用区段运输巷Ⅰ2的运输皮带输送至至采区运输巷Ⅰ3；
d.煤矸通过采区运输巷Ⅰ3中的运输皮带进入井下煤矸分选硐室4进行煤矸分选，所得矸石通过重力落入矸石集中巷5，最终运送至区段回风巷7；
e.对充填工作面9使用运送至区段回风巷7的煤矸进行充填开采，充填工作面9推进速度由矿井对充填率的要求确定，充填工作面9开采过程中产生的煤矸通过区段运输巷Ⅱ8输送至采区运输巷Ⅱ6并最终进入井下分选硐室4，重复步骤d；
f.重复步骤c、d、e，以此类推完成对整个采区的开采。

Claims (5)

1.一种近距离煤层群井下采选充协同开采方法，其特征在于步骤如下：
a.设计综放工作面(1)，根据采区年矸石产出量在适合的采区设计充填工作面(9)，在充填工作面(9)两侧分别设置区段运输巷Ⅱ(8)和区段回风巷(7)；
b.根据采区年矸石产出量设计井下煤矸分选硐室(4)大小及井下煤矸分选系统，所述井下煤矸分选系统包括与综放工作面(1)方向一致的区段运输巷Ⅰ(2)，区段运输巷Ⅰ(2)尾端通过采区运输巷Ⅰ(3)与井下煤矸分选硐室(4)连接，井下煤矸分选硐室(4)通过设置在其下方的矸石集中巷(5)与区段回风巷(7)相连接，井下煤矸分选硐室(4)通过采区运输巷Ⅱ(6)与区段运输巷Ⅱ(8)相连接；
c.对综放工作面(1)进行开采，采煤机机采高度和放煤高度由近距离煤层群厚度与夹矸层厚度共同确定，开采过程中所产生煤矸利用区段运输巷Ⅰ(2)至采区运输巷Ⅰ(3)；
d.煤矸通过采区运输巷Ⅰ(3)进入井下煤矸分选硐室(4)进行煤矸分选，所得矸石通过重力落入矸石集中巷(5)，最终运送至区段回风巷(7)；
e.对充填工作面(9)使用运送至区段回风巷(7)的煤矸进行充填开采，充填工作面(9)推进速度由矿井对充填率的要求确定，充填工作面(9)开采过程中产生的煤矸通过区段运输巷Ⅱ(8)输送至采区运输巷Ⅱ(6)并最终进入井下分选硐室(4)，重复步骤d；
f.重复步骤c、d、e，以此类推完成对整个采区的开采。
2.根据权利要求1所述的近距离煤层群井下采选充协同开采方法，其特征在于：所述充填工作面(9)的位置，应选择在不具备进行近距离煤层群综放煤矸一体化开采条件的采区内，或者煤层群间距较大，可对煤层群进行正常逐层上下行开采或者联合开采的采区。
3.根据权利要求1所述的近距离煤层群井下采选充协同开采方法，其特征在于：所述年矸石产出量Q为Q＝L1d1(ρ1h1m1+ρ2h2m2)+L2d2ρ1h3m1，式中L1为综放工作面(1)年推进长度，d1为综放工作面(1)宽度，ρ1为煤的视密度，h1为近距离煤层群总厚度，m1为原煤矸石初选率，ρ2为矸石的视密度，h2为矸石层总厚度，m2为矸石初选率，L2为充填工作面(9)年推进长度，d2为充填工作面(9)宽度，h3为充填工作面(9)的开采高度。
4.根据权利要求1所述的近距离煤层群井下采选充协同开采方法，其特征在于：所述充填工作面(9)参数设计由下式确定，Q＝L2d2hcρ2，式中hc为充填工作面(9)可充填高度。
5.根据权利要求1所述的近距离煤层群井下采选充协同开采方法，其特征在于：进行综放开采的近煤层群矸石层总厚度不大于2.0m，矸石单层厚度不大于1.0m，可根据具体条件对矸石层采取一定措施以增加冒放性。
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