CN205135632U - 近距离煤层群的下分层结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种近距离煤层群的下分层结构。本实用新型的近距离煤层群的下分层结构中，限定出一个工作面的两条巷道分别位于近距离煤层群的上分层中的相邻两个采空区的下方。上述下分层结构均使得相邻两个采空区之间的上层煤柱位于工作面的上方，并且相邻的两个工作面中的相邻两条巷道限定出的下层煤柱与该两条巷道位于同一采空区的下方。由此，下分层中的巷道布置灵活、支护难度小、易保养，同时采出率高。

Description

近距离煤层群的下分层结构

技术领域

本实用新型涉及煤炭领域，尤其涉及一种近距离煤层群的下分层结构。

背景技术

我国近距离煤层群分布范围广泛，如西山矿区、汾西矿区、神东矿区、大同矿区等等，煤层煤炭资源储量大、分布范围广、开采强度高，是我国煤炭开采普遍性难题。不同于单一煤层开采，近距离煤层群开采空间性和复杂性十分突出，巷道围岩应力环境恶劣，动压影响十分显著，保证近距离煤层群的安全开采技术十分复杂。

其中，在近距离煤层群环境中，回采巷道稳定性是一个复杂的空间问题。煤层开采引起回采空间围岩应力重新分布，导致回采空间周围的上层煤柱上出现应力集中现象。上层煤柱上的集中应力将向底板深部岩层传递，导致下分层中的巷道变形和破坏十分严重。如何解决近距离煤层群中下分层中的巷道的支护难题，是很多矿区迫切需要解决的问题。

目前，近距离煤层群采用分层逐层开采，上分层开采完后，下分层再进行开采。下分层的传统布置方式以巷道的布置来表征，通常有如下3种：

(1)内错布置，具体为下分层中的巷道位于上分层的采空区的内侧，即，下分层中的巷道布置在上分层的采空区的下方，上层煤柱和下层煤柱呈正梯形。这种布置，下分层中的巷道处于采空区下方的应力降低区，围岩受力小，下分层中的巷道易于维护。但是，在这种布置中，下层煤柱尺寸大，进而工作面短，由此此种布置的下分层采出率低，导致煤炭资源损失高。

(2)外错布置，具体为下分层中的巷道位于上分层的采空区的外侧，即下分层中的巷道布置在上分煤柱的下方，上层煤柱和下层煤柱呈倒梯形。在这种布置中，下层煤柱尺寸小，进而工作面长。由此，此种布置的下分层采出率高，进而煤炭资源损失低。但是，下分层中的巷道位于上层煤柱下方，下分层中的巷道开掘处于高应力环境，围岩压力大，巷道维护困难。

(3)重叠布置，具体为上层煤柱和下层煤柱等大并且下层煤柱位于上层煤柱下方，这种布置的优缺点介于上述内错布置和外错布置之间。

由此可见，上述三种近距离煤层群的下分层的巷道布置方式均存在不同的优缺点，目前近距离煤层群开采大部分采用内错布置，以此降低下分层中巷道的支护难度，但是普遍存在煤柱尺寸过大、采出率低、巷道布置困难等一系列的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种近距离煤层群的下分层结构，该下分层结构中的巷道既具有灵活布置、支护难度小、易保养的优点，又能够同时实现下分层的高采出率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供一种近距离煤层群的下分层结构，包括至少两个工作面，对应于每个工作面设有限定出该工作面的两条巷道，相邻的两个工作面之间的两个巷道限定出位于二者之间的下层煤柱，限定出一个工作面的两条巷道分别位于近距离煤层群的上分层中的相邻两个采空区的下方，相邻两个采空区之间的上层煤柱位于工作面的上方，并且相邻的两个工作面中的相邻两条巷道限定出的下层煤柱与该两条巷道位于同一采空区的下方。

根据本实用新型，限定出一个工作面的两条巷道均与位于该工作面上方的上层煤柱完全错开呈一定的水平距离。

根据本实用新型，限定出一个工作面的两条巷道中的一个巷道与位于该工作面上方的上层煤柱之间的水平距离等于该巷道宽度的1-2倍。

根据本实用新型，限定出一个工作面的两条巷道分别为进风巷和回风巷，回风巷与位于工作面上方的上层煤柱之间的水平距离等于该回风巷的宽度的1-2倍。

根据本实用新型，上层煤柱位于工作面的上方中央位置。

根据本实用新型，下层煤柱的宽度等于上层煤柱的宽度的40％-50％。

根据本实用新型，限定出一个工作面的两条巷道分别为进风巷和回风巷。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型的近距离煤层群的下分层结构，包括至少两个工作面，对应于每个工作面设有限定出该工作面的两条巷道，相邻的两个工作面之间的两个巷道限定出位于二者之间的下层煤柱，限定出一个工作面的两条巷道分别位于近距离煤层群的上分层中的相邻两个采空区的下方，相邻两个采空区之间的上层煤柱位于工作面的上方，并且相邻的两个工作面中的相邻两条巷道限定出的下层煤柱与该两条巷道位于同一采空区的下方。由此，首先，因为限定出一个工作面的两条巷道分别位于上分层中的相邻两个不同的采空区的下方，所以两条巷道都位于低应力区，进而降低了下分层中的巷道的开挖支护难度，并且使该巷道易于维护。其次，在上分层的采空区的下方区域中，下分层中的巷道可灵活布置，进而可根据实际工况选择其与上层煤柱之间的水平距离，进而可在不同工况下完全避免上层煤柱的集中应力传递和扩散对其的影响。再次，下层煤柱位于上分层的采空区的下方，不受上分层开采的制约，完全避免了因下层煤柱留设过大而造成采出率低以及煤炭损失大的问题。

附图说明

图1是现有技术中内错布置方式的结构示意图；

图2是现有技术中内错布置方式的局部示意图；

图3是现有技术中外错布置方式的结构示意图；

图4是现有技术中重叠布置方式的结构示意图；

图5是具有本实用新型的近距离煤层群的下分层结构的一个实施例的煤层的局部结构示意图；

图6是具有本实用新型的近距离煤层群的下分层结构的另一个实施例的煤层的局部结构示意图；

图中：

1：上分层；2：下分层；11：采空区；12：上层煤柱；21：工作面；22：巷道；23：下层煤柱；a：回风巷与位于其所限定的工作面上方的上层煤柱之间的水平距离。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，近距离煤层群的下分层的传统布置方式以巷道的布置来表征，通常有3种。

参照图1和图2，第一种为内错布置。具体地，下分层2中的巷道22位于上分层1的采空区11的内侧，即，下分层2中的巷道22布置在上分层1的采空区11的下方，上层煤柱12和下层煤柱23呈正梯形。这种布置，下分层2中的巷道22处于采空区11下方的应力降低区，围岩受力小，下分层2中的巷道22易于维护。但是，在这种布置中，下层煤柱23尺寸大，进而工作面21短。由此，此种布置的下分层采出率低，导致煤炭资源损失高。

参照图3，第二种为外错布置。具体地，下分层2中的巷道22位于上分层1的采空区11的外侧，即下分层2中的巷道22布置在上分煤柱的下方，上层煤柱12和下层煤柱23呈倒梯形。在这种布置中，下层煤柱23尺寸小，进而工作面21长。由此，此种布置的下分层采出率高，进而煤炭资源损失低。但是，下分层2中的巷道22位于上层煤柱12下方，下分层2中的巷道22开掘处于高应力环境，围岩压力大，巷道22维护困难。

参照图4，第三种为重叠布置。具体地，上层煤柱12和下层煤柱23等大，这种布置的优缺点介于上述内错布置和外错布置之间。

针对现有技术中的上述三种布置方式所存在的缺陷，本实用新型提供一种近距离煤层群的下分层结构，具体如下。

参见图5，本实施例的近距离煤层群的下分层结构的一个实施例包括至少两个工作面21，对应于每个工作面21设有限定出该工作面21的两条巷道22，相邻的两个工作面21之间的两个巷道22限定出位于二者之间的下层煤柱23，限定出一个工作面21的两条巷道22分别位于近距离煤层群的上分层1中的相邻两个采空区11的下方，相邻两个采空区11之间的上层煤柱12位于工作面21的上方，并且相邻的两个工作面21中的相邻两条巷道22限定出的下层煤柱23与该两条巷道22位于同一采空区11的下方。这样，形成了上层煤柱12和下层煤柱23完全错开的布置。其中，本文所提及的“上”、“下”、“上方”和“下方”以图1至图5中共同示出的方向进行定位。并且，本文所提及的“上方”和“下方”分别意为在垂直方向上的上方和下方，而并非斜上方和斜下方。本文所提及的上层煤柱12位于工作面21的上方意为：在垂直于巷道22的延伸方向的煤层截面中，上层煤柱12全部位于工作面21的上方区域中；限定出一个工作面21的两条巷道22分别位于相邻两个采空区11的下方意为：在垂直于巷道22的延伸方向的煤层截面中，每一巷道22全部位于相应采空区11的位于工作面21的上方区域中。

由此，首先，因为限定出一个工作面21的两条巷道22分别位于上分层1中的相邻两个不同的采空区11的下方，所以两条巷道22都位于低应力区，进而降低了下分层2中的巷道22的开挖支护难度，并且使该巷道22易于维护。其次，在上分层1的采空区11的下方区域中，下分层2中的巷道22可灵活布置，进而可根据实际工况选择其与上层煤柱12之间的水平距离，进而可在不同工况下完全避免上层煤柱12的集中应力传递和扩散对其的影响。再次，下层煤柱23位于上分层1的采空区11的下方，不受上分层开采的制约，完全避免了因下层煤柱23留设过大而造成采出率低以及煤炭损失大的问题。

进一步，下层煤柱23的宽度等于上层煤柱12的宽度的40％-50％，相较于上层煤柱12明显变窄的下层煤柱23完全可以实现对下分层围岩的安全支护，这样，解决了安全支护和采出率之间相互制约的问题。

进一步，限定出一个工作面21的两条巷道22均与位于该工作面21上方的上层煤柱12完全错开呈一定的水平距离，其中，“水平距离”为二者彼此相对的外表面之间的距离，“一定的水平距离”表示二者在水平方向上是有间隙的，而并非意为二者之间的水平距离为一固定值。在实际应用中，本领域技术人员可根据地质、埋深、上分层1的采空区11和上层煤柱12的尺寸等因素，确定上述水平距离的具体数值。限定出一个工作面21的两条巷道22均与位于该工作面21上方的上层煤柱12完全错开呈一定的水平距离，能够更好地降低巷道22支护难度和保养难度，且能够更好地提高采出率，实现安全工作。

更进一步，本领域技术人员公知地，限定出一个工作面21的两条巷道22分别为进风巷和回风巷，回风巷与位于其所限定的工作面21上方的上层煤柱12之间的水平距离等于该回风巷宽度的1-2倍，其中，在图5中以标记“a”示出回风巷与位于其所限定的工作面21上方的上层煤柱12之间的水平距离。

当然，本实用新型不局限于此，在其他可选的实施例中，也可以是进风巷与位于该工作面21上方的上层煤柱12之间的水平距离等于该进风巷的宽度的1-2倍。此外，在另一实施例中，也可如图6所示出的那样，使上层煤柱12位于工作面21的上方中央位置，换言之，限定出一个工作面21的回风巷和进风巷至该工作面21上方的上层煤柱12的水平距离相等。

综上，比较图1、图2和图5，现有技术中的内错布置采用的是限定一个工作面21的两个巷道22反向同时向内移动，可理解为同向内错。而本实用新型采用的布置方式可理解为是限定一个工作面21的两个巷道22中同时同向内错至两个相邻的采空区的下方移动，简称为“反向内错”。采用这种“反向内错”的布置方式的近距离煤层群的下分层结构，均避免了上层煤柱12集中应力对下分层中巷道22布置和支护的影响，下分层中的巷道22布置灵活且易于维护，同时还能够避免下层煤柱23尺寸过大的问题，优化下层煤柱23的尺寸，提高下分层中工作面21的采出率，实现近距离煤层群的安全高效的开采。进一步地，下层煤柱23可以大大缩小其宽度，甚至可以采用留设窄煤柱护巷的方式，这显然能更高提高采区回收率，实现煤炭资源的合理可持续开采。

而现有技术中，本领域技术人员的传统观念认为，将上层煤柱完全布置在下分层的工作面中，将限定一个工作面的两个巷道布置在相邻的两个采空区的下方，对于下分层的回采有影响，风险较大。因而，本领域技术人员存在仅能采用图1-图4中将上层煤柱和下层煤柱上下对应设置的方式的技术偏见。本实用新型正是克服了这样的技术偏见，将上层煤柱和下层煤柱完全错开设置。

本实用新型的下分层结构已经在山西省西山矿区和霍州矿区下属矿井井下开展了多次井下现场试验。试验表明，针对采用本实用新型方法进行近距离煤层群下分层巷道的布置和掘进后，巷道应力环境显著降低，同时在工作面回采期间，上部煤层集中应力对下分层开采的影响较小，工作面能够顺利回采，能够满足回采的正常需要。

参照图5至图6示出的是本实用新型的近距离煤层群的下分层的布置方法应用于水平煤层，本实用新型的近距离煤层群的下分层结构设置在水平煤层中。

而本实用新型不局限于此，在其他可选的实施例中，本实用新型的近距离煤层群的下分层的布置方法可应用于近水平煤层或缓倾斜煤层，即应用于倾角在0°—25°的煤层，以及本实用新型的近距离煤层群的下分层结构设置在近水平煤层或缓倾斜煤层中。总而言之，下分层中的巷道与水平面的夹角可选地位于0°—25°的范围内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种近距离煤层群的下分层结构，包括至少两个工作面(21)，对应于每个所述工作面(21)设有限定出该工作面(21)的两条巷道(22)，相邻的两个所述工作面(21)中的相邻两个巷道(22)限定出位于二者之间的下层煤柱(23)，其特征在于：

限定出一个工作面(21)的两条巷道(22)分别位于所述近距离煤层群的上分层(1)中的相邻两个采空区(11)的下方，所述相邻两个采空区(11)之间的上层煤柱(12)位于所述工作面(21)的上方，并且相邻的两个所述工作面(21)中的相邻两条巷道(22)限定出的下层煤柱(23)与该两条巷道(22)位于同一采空区(11)的下方。

2.根据权利要求1所述的近距离煤层群的下分层结构，其特征在于，

所述限定出一个工作面(21)的两条巷道(22)均与位于该工作面(21)上方的上层煤柱(12)完全错开呈一定的水平距离。

3.根据权利要求2所述的近距离煤层群的下分层结构，其特征在于，

所述限定出一个工作面(21)的两条巷道(22)中的一个巷道(22)与位于该工作面(21)上方的上层煤柱(12)之间的水平距离等于该巷道(22)的宽度的1-2倍。

4.根据权利要求2所述的近距离煤层群的下分层结构，其特征在于，

所述限定出一个工作面(21)的两条巷道(22)分别为进风巷和回风巷，所述回风巷与位于该工作面(21)上方的上层煤柱(12)之间的水平距离等于该回风巷的宽度的1-2倍。

5.根据权利要求2所述的近距离煤层群的下分层结构，其特征在于，

所述上层煤柱(12)位于所述工作面(21)的上方中央位置。

6.根据权利要求1所述的近距离煤层群的下分层结构，其特征在于，

所述下层煤柱(23)的宽度等于所述上层煤柱(12)的宽度的40％-50％。

7.根据权利要求1、2、3、5、6中任一项所述的近距离煤层群的下分层结构，其特征在于，

所述限定出一个工作面(21)的两条巷道(22)分别为进风巷和回风巷。