CN116517543B - 一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法 - Google Patents
一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，涉及煤层开采技术领域，将急倾斜煤层群自上而下分为若干个水平采煤分段，在每个分段的底部水平面分别布置综放工作面和分段平巷，工作面沿走向推进，煤层间的软夹矸由采煤机直接切割，液压支架进行放煤工序，对于煤层间夹矸进行有控制地放顶，在煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽回采区段及顺槽巷帮下部煤层，来预抽煤层瓦斯。本发明在工作面采用U形通风，通过抽采巷施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯，提高工作面的生产能力，降低生产成本，适合层间距小的含有软夹矸煤层联合开采。
Description
技术领域
本发明涉及煤层开采技术领域，更具体的说是涉及一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法。
背景技术
急倾斜煤层是指一种倾角大于45°的煤层，且常伴有高瓦斯，甚至具有突出危险性等特点，但是急倾斜煤层的煤种通常都是焦煤等稀缺煤种。目前，针对急倾斜煤层的开采方法主要有伪倾斜柔性掩护支架采煤方法、台阶法采煤、仓储式采煤方法、斜坡法采煤、高低巷小阶段放顶煤采煤方法等，这些开采方法普遍存在机械化程度低、单产低、工效低，而且成本高的情况。
因此，提出一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，提高工作面的生产能力，降低生产成本，用于层间距小的含有软夹矸煤层的联合开采是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，工作面采用U形通风，通过抽采巷施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯，提高工作面的生产能力，降低生产成本，适合层间距小的含有软夹矸煤层联合开采，为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，包括：
将急倾斜煤层群划分成多个水平采煤分段，在每个分段内进行综合开采；在水平采煤分段中设置回采工作面和分段平巷；
设置回采通风系统；
采煤机沿回采工作面走向推进割煤；
液压支架进行放煤工序以及控制煤层间的夹矸的放顶；
在急倾斜煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽煤层。
可选的，所述急倾斜煤层群具有分层结构，自上而下依次为上层煤顶板、上层煤、夹矸、下层煤和下层煤顶板。
可选的，所述回采通风系统，在回采工作面的下层煤顶板和上层煤顶板沿煤层走向对称施工运输顺槽和回风顺槽，所述回风顺槽和运输顺槽底板水平面标高相等，在同一水平面上，在运输顺槽与回风顺槽之间施工开切眼，开切眼穿过急倾斜煤层群及其夹矸，所述开切眼与顺槽垂直交叉。
可选的，所述急倾斜煤层群采用水平分段综放开采，将急倾斜煤层群自上而下分为若干个水平采煤分段，在每个分段内进行综放开采，在每个分段的底部水平面分别布置回采工作面和分段平巷，回采工作面长度为煤层的水平厚度，工作面沿走向推进，形成急倾斜煤层群水平分段工作面。
可选的，所述采煤机沿回采工作面走向推进割煤，煤层间的软夹矸也由采煤机直接切割。
可选的，所述液压支架进行放煤工序以及控制煤层间的夹矸的放顶具体步骤为：
液压支架进行放煤工序时，还要进行煤层间的夹矸的放顶，对于煤层间超过预设范围的夹矸控制放顶量，矸石的累计放出量为i倍采高，其中式中N为放煤高度与采煤机采高的比值，KP为夹矸的碎胀系数，S为富余高度与采煤机采高的比值。
可选的，所述在急倾斜煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽煤层具体步骤为：
在煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽回采区段及顺槽巷帮下部预设范围内的煤层，预抽穿层钻孔应当一次性穿透煤层群中的全部两层煤，钻孔的终孔位置进入下层煤底板或上层煤顶板预设深度，相邻两个钻孔终孔位置的距离小于煤层的抽放半径的固定倍数A；若出现相邻两个钻孔的距离大于煤层的抽放半径的固定倍数A，应补打钻孔。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，具有如下有益效果：
本发明将急倾斜煤层群采用水平分段综放开采，将急倾斜煤层群自上而下分为若干个水平采煤分段，在每个分段内进行综放开采；对于煤层群中的夹矸(f<4.5)直接截割，截割煤层和夹矸时实行分装分运，减少煤炭含矸率、提高煤炭质量；液压支架进行放煤工序时，还要进行煤层间的夹矸的放顶，但对于煤层间1m以上的夹矸则进行控制放顶量，提高顶煤的放采效果。放夹矸时应停止放煤并分装分运，从而保证煤炭质量。
本发明提供了一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，工作面采用U形通风，通过抽采巷施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯，提高工作面的生产能力，降低生产成本，适合层间距小的含有软夹矸煤层联合开采。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的综放面布置平面图。
图2为本发明的综放面布置剖面图。
图3为本发明的穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯钻孔布置平面图。
图4是本发明的穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯钻孔布置剖面图。
图5为本发明的穿层钻孔预抽区段下层煤穿层钻孔层面图。
图6为本发明的穿层钻孔预抽区段上层煤穿层钻孔层面图。
图7为本发明的流程示意图。
其中，1-放顶煤液压支架；2-前部刮板输送机；3-后部刮板输送机；4-采煤机；5-机头端部支架；6-机头巷道支架；7-桥式转载机；8-可伸缩胶带输送机；9-金属支架；10-机尾巷道支架；11-工作面回风顺槽；12-工作面运输顺槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，包括：
将急倾斜煤层群划分成多个水平采煤分段，在每个分段内进行综合开采；在水平采煤分段中设置回采工作面和分段平巷；
设置回采通风系统；
采煤机沿回采工作面走向推进割煤；
液压支架进行放煤工序以及控制煤层间的夹矸的放顶；
在急倾斜煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽煤层。
进一步的，在具体实施方式中，一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，包括以下步骤：
步骤1：急倾斜煤层群采用水平分段综放开采，将急倾斜煤层群自上而下分为若干个水平采煤分段，在每个分段内进行综放开采。在每个分段的底部水平面分别布置回采工作面和分段平巷，回采工作面长度就是煤层群的水平厚度，工作面沿走向推进，形成急倾斜煤层群水平分段工作面。
步骤2：在煤层群的最下部煤层底板岩石中，沿煤层走向施工运输顺槽或回风顺槽，在煤层群的最上部煤层顶板岩石中沿煤层走向施工回风顺槽或运输顺槽，其中回风顺槽底板和运输顺槽底板水平面标高相等，在同一水平面上；在同一水平面上，从运输顺槽向回风顺槽或从回风顺槽向运输顺槽施工开切眼，开切眼穿过开采煤层群及其夹矸，与回风顺槽或运输顺槽垂直交叉，形成完整的回采通风系统。
步骤3：所述放顶煤工作面包括所述放顶煤成套装备，所述放顶煤成套装备包括采煤机，液压支架，前、后部刮板输送机，转载机，破碎机，可伸缩皮带机，泵站，供电，电控等；
采煤机滚筒移到运输顺槽中，从工作面的端头直接进刀割煤。对于煤层群中的夹矸(f<4.5)直接截割，截割煤层和夹矸时实行分装分运，减少煤炭含矸率、提高煤炭质量。
步骤4：液压支架进行放煤工序以及控制煤层间的夹矸的放顶：
(1)放顶煤：工作面采用进一刀放一次顶煤的作业方式，即煤机割完一刀煤，移架后，开始放煤；若工作面较短，则割完一刀煤后方能放煤，不得割煤放煤平行作业。
(2)放煤工艺的要求：自机头向机尾放煤，下端头过渡架适当放煤。
(3)放煤原则：多轮循环、顺序放煤、均匀放煤、大块破碎，含矸率大于40％关闭放煤口。
(4)夹矸的控制：液压支架进行放煤工序时，还要进行煤层间的夹矸的放顶，但对于煤层间1m以上的夹矸则进行控制放顶量，岩石的累计放出量应达到i倍采高，这样能有效提高顶煤的放采效果。放夹矸时应停止放煤并分装分运，从而保证煤炭质量。其中式中N为放煤高度与采煤机采高的比值；KP为夹矸的碎胀系数；S为富余高度与采煤机采高的比值，富余高度小于0.5m。
步骤5：在煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽回采区段及顺槽巷帮下部10m范围内的煤层，预抽穿层钻孔应当一次性穿透煤层群中的全部两层煤，钻孔的终孔位置进入下层煤的底板或上层煤的顶板0.5m，相邻两个钻孔终孔位置的距离须小于煤层的抽放半径的2倍；对于较厚煤层，若出现相邻两个钻孔的距离大于煤层的抽放半径的2倍，应补打钻孔，使之满足抽放要求。
在实施例1中，一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，包括以下步骤：
(1)急倾斜煤层群采用水平分段综放开采，将急倾斜煤层群自上而下分为若干个水平采煤分段，在每个分段内进行综放开采。在每个分段的底部水平面分别布置回采工作面和分段平巷，回采工作面长度就是煤层群的水平厚度，工作面沿走向推进，形成急倾斜煤层群水平分段工作面。
(2)在煤层群的最下部煤层底板岩石中，沿煤层走向施工运输顺槽或回风顺槽，在煤层群的最上部煤层顶板岩石中沿煤层走向施工回风顺槽或运输顺槽，其中回风顺槽和运输顺槽底板标高相等，在同一水平面上；在同一水平面上，从运输顺槽向回风顺槽或从回风顺槽向运输顺槽施工开切眼，开切眼穿过开采煤层群及其夹矸，与回风顺槽或运输顺槽垂直交叉，形成完整的回采通风系统。
(3)所述放顶煤工作面包括所述放顶煤成套装备，所述放顶煤成套装备包括采煤机，液压支架，前、后部刮板输送机，转载机，破碎机，可伸缩皮带机，泵站，供电，电控等。
(4)采煤机滚筒移到运输顺槽中，从工作面的端头直接进刀割煤。对于煤层群中的夹矸(f<4.5)直接截割，f为夹矸硬度系数，截割煤层和夹矸时实行分装分运，减少煤炭含矸率、提高煤炭质量。
(5)放顶煤
①放顶煤：工作面采用进一刀放一次顶煤的作业方式，即煤机割完一刀煤，移架后，开始放煤；若工作面较短，则割完一刀煤后方能放煤，不得割煤放煤平行作业。
②放煤工艺的要求：自机头向机尾放煤，下端头过渡架适当放煤。
③放煤原则：多轮循环、顺序放煤、均匀放煤、大块破碎，含矸率大于40％关闭放煤口。
(6)夹矸的控制
液压支架进行放煤工序时，为了提高顶煤的放出量，还要进行煤层间夹矸的放顶，为避免大量的矸石运出井口而增加运输量，对于煤层间厚度1m以上的夹矸则进行控制放顶量，矸石的累计放出量应控制在1～3倍采高范围内，这样能有效提高顶煤的放采效果。下放夹矸时应停止放煤并分装分运，从而保证煤炭质量。
(7)综放工作面采用矿井全风压U型通风方式。综放工作面通风路线：新鲜风流从进风井→进风石门→综放工作面运输顺槽→综放工作面→综放工作面回风顺槽→工作面专用回风巷→回风石门→回风井，经风硐由主要通风机抽排出地面。
(8)在煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽回采区段及顺槽巷帮下部10m范围内的煤层，预抽穿层钻孔应当一次性穿透煤层群中的全部两层煤，钻孔的终孔位置进入下层煤的底板0.5m，相邻两个钻孔终孔位置的距离须小于煤层的抽放直径；对于较厚煤层，若出现相邻两个钻孔的距离大于煤层的抽放半径的2倍，应补打钻孔，使之满足抽放要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，其特征在于，包括：
将急倾斜煤层群划分成多个水平采煤分段，在每个分段内进行综合开采；在水平采煤分段中设置回采工作面和分段平巷；
设置回采通风系统；
采煤机沿回采工作面走向推进割煤；
液压支架进行放煤工序以及控制煤层间的夹矸的放顶；
所述液压支架进行放煤工序以及控制煤层间的夹矸的放顶具体步骤为：
液压支架进行放煤工序时，还要进行煤层间的夹矸的放顶，对于煤层间超过预设范围的夹矸控制放顶量，矸石的累计放出量为i倍采高，其中式中N为放煤高度与采煤机采高的比值，KP为夹矸的碎胀系数，S为富余高度与采煤机采高的比值；
在急倾斜煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽煤层；
所述在急倾斜煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽煤层具体步骤为：
在煤层群的顶板或底板施工走向抽采巷，在走向抽采巷中每隔一定距离设置钻场，由钻场向开采层打扇形穿层钻孔预抽回采区段及顺槽巷帮下部预设范围内的煤层，预抽穿层钻孔应当一次性穿透煤层群中的全部两层煤，钻孔的终孔位置进入下层煤底板或上层煤顶板预设深度，相邻两个钻孔终孔位置的距离小于煤层的抽放半径的固定倍数A；若出现相邻两个钻孔的距离大于煤层的抽放半径的固定倍数A，应补打钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，其特征在于，所述急倾斜煤层群具有分层结构，自上而下依次为上层煤顶板、上层煤、夹矸、下层煤和下层煤底板。
3.根据权利要求2所述的一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，其特征在于，所述回采通风系统，在回采工作面的下层煤底板和上层煤顶板沿煤层走向对称施工运输顺槽和回风顺槽，所述回风顺槽和运输顺槽底板水平面标高相等，在同一水平面上，在运输顺槽与回风顺槽之间施工开切眼，开切眼穿过急倾斜煤层群及其夹矸，所述开切眼与顺槽垂直交叉。
4.根据权利要求1所述的一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，其特征在于，所述急倾斜煤层群采用水平分段综放开采，将急倾斜煤层群自上而下分为若干个水平采煤分段，在每个分段内进行综放开采，在每个分段的底部水平面分别布置回采工作面和分段平巷，回采工作面长度为煤层的水平厚度，工作面沿走向推进，形成急倾斜煤层群水平分段工作面。
5.根据权利要求1所述的一种含有软夹矸的急倾斜煤层群的综采放顶煤开采方法，其特征在于，所述采煤机沿回采工作面走向推进割煤，煤层间的软夹矸也由采煤机直接切割。
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2023
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