專利名稱：大傾角煤層綜采放頂煤頂板多區(qū)段控制開采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大傾角煤層綜釆放頂煤頂板多區(qū)段控制開釆方法，屬 于釆礦技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大傾角煤層是中斜和急斜煤層的一部分， 一般傾角為35°-55°的煤層。 是國際釆礦界公認為難釆煤層。
大傾角煤層走向長壁工作面開釆時，沿工作面長度方向的巖層裂斷、 運動和礦山壓力顯現(xiàn)可以分為三個區(qū)域，即頂板活動(礦山壓力)顯現(xiàn)相 對較弱的下部區(qū)域，頂板活動受一定限制的中部區(qū)域和頂板活動劇烈的上 部區(qū)域。很顯然，大傾角煤層放頂煤開釆時，在這三個不同的區(qū)域，頂煤 的松碎和冒放性不同。在工作面下部區(qū)域(約為工作面傾斜長度的 1/4-1/3)，頂煤松碎程度不足或頂煤運移空間很小，冒放性較差；在工 作面中、上部區(qū)域(約為工作面傾斜長度的3/4-2/3),頂煤松碎程度好， 冒放性較好。
一般情況下，大傾角煤層放頂煤開釆時，工作面中部區(qū)域內(nèi)的放煤效 果最好，工作面上部區(qū)域次之，下部區(qū)域較差；除此之外，由于放煤漏斗 (橢球體)軸線(長)會發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)程度隨煤層傾角的 增大而增大，導(dǎo)致頂煤的實際放出體向上部(放煤口傾斜上方)轉(zhuǎn)移；這 兩個特點也決定了放煤工藝過程中"頂板-支架-底板"系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本 趨勢，即在放煤工藝過程中，工作面下部區(qū)域內(nèi)"頂板-支架-底板"系 統(tǒng)穩(wěn)定性最好，中部次之，上部較差。理論研究與生產(chǎn)實踐均表明，大 傾角煤層走向長壁工作面"頂板-支架-底板"系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定著放頂煤 工作面的產(chǎn)量和安全問題。由于在不同區(qū)域內(nèi)，頂煤的冒放性和放出效果
不同，工作面的產(chǎn)量來源不同于一般概念上的放頂煤(工作面的產(chǎn)量來自 于工作面全部長度范圍內(nèi)的所有放煤口 )。大傾角走向長壁放頂煤工作面 的產(chǎn)量主要來自于工作面中、上部區(qū)域內(nèi)的放煤口，這種情況帶來的問題 就是如果工作面提高產(chǎn)量和頂煤回收率，就有可能使工作面上部區(qū)域內(nèi) 的頂煤放空，使工作面"頂板-支架-底板"系統(tǒng)中構(gòu)成元素"頂板"缺失， 在工作面上部的部分區(qū)域內(nèi)無法形成"頂板-支架-底板"系統(tǒng)或形成"偽 系統(tǒng)"，很顯然這種系統(tǒng)構(gòu)成元素缺失或"偽系統(tǒng)"的形成，無法保證工 作面"頂板-支架-底板"系統(tǒng)的穩(wěn)定性(無法形成"支架一圍巖"相互作 用體系)，必然會導(dǎo)致工作面局部區(qū)域的支護失穩(wěn)，出現(xiàn)支架傾倒、下滑 和擠、咬架現(xiàn)象，且這種現(xiàn)象具有"多米洛效應(yīng)"，將從工作面上部區(qū)域 向中部區(qū)域發(fā)展，從而使工作面多區(qū)段內(nèi)的"頂板-支架-底板"系統(tǒng)失穩(wěn)， 導(dǎo)致工作面停。更為嚴重的是一旦"頂板-支架-底板"系統(tǒng)失穩(wěn)，工作面 頂板的破斷和運動失去了支架的約束與控制，就有可能出現(xiàn)沖擊動壓顯 現(xiàn)，引發(fā)工作面圍巖災(zāi)變，導(dǎo)致安全事故。從另一個方面來看，要保持工 作面"頂板-支架-底板"系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)圍巖災(zāi)變，引發(fā)安全事 故，就必須控制工作面的頂煤放出量，工作面的產(chǎn)量就會受到限制，頂煤 回收率也就不可避免地會降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種提高大傾角煤層放頂煤 開釆頂煤回收率、工作面產(chǎn)量和保證安全生產(chǎn)的的大傾角煤層綜釆放頂煤 頂板多區(qū)段控制開采方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種大傾角煤層綜釆放 頂煤頂板多區(qū)段控制開釆方法，其特征在于包括以下步驟
(1) 同一階段內(nèi)布置兩個以上區(qū)段/工作面，區(qū)段/工作面之間留設(shè)有 用于保護或隔離的煤柱。
(2) 在單一煤層開采時，先開釆同一階段內(nèi)的上區(qū)段/工作面；在煤
層群開釆時，先開釆上層煤；在同一煤層、同一階段內(nèi)先開釆上區(qū)段/工 作面。
(3) 在煤層同一階段內(nèi)上區(qū)段/工作面開采過程中，不放頂煤或在保 證工作面支架不出現(xiàn)滑、倒和咬架的前提下進行控制性放頂煤；正常放頂 煤回釆工序從第二及以下區(qū)段/工作面開釆開始；
(4) 第二及以下區(qū)段/工作面回采過程中，在保證巷道滿足通風(fēng)、行 人要求的前提下，回收部分區(qū)段用于保護或隔離的煤柱，在受控狀態(tài)下減 少或消除區(qū)段煤柱對頂板的支撐作用；
(5) 在第二及以下區(qū)段/工作面進行放頂煤開釆，在本區(qū)段/工作面 開釆過程中，區(qū)段煤柱對頂板的支撐作用減弱，促使上覆頂板巖層多區(qū)段 活動，使上區(qū)段/工作面經(jīng)過釆動后的矸石滑、滾充填到本區(qū)段/工作面中、 上部區(qū)域頂煤放出后的已成空間。
使用該方法延長了工作面實際長度和有效放頂煤長度，提高了工作面 頂煤放出率和產(chǎn)量，又防止了大傾角煤層放頂煤工作面中、上部區(qū)域"頂 板-支架-底板"系統(tǒng)失穩(wěn)，保證了工作面安全生產(chǎn)。本方法解決了工作面 上部區(qū)域內(nèi)"頂板-支架-底板"系統(tǒng)失穩(wěn)問題，是提高大傾角煤層放頂煤 開釆頂煤回收率、工作面產(chǎn)量和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明方法做進一步的詳細描述。


圖l為兩煤層巷道布置圖； 圖2為本發(fā)明方法開釆煤層I示意圖； 圖3為本發(fā)明方法開釆煤層II上區(qū)段示意圖； 圖4為本發(fā)明方法開釆煤層II下區(qū)段示意圖。 附圖標記說明
1一一號順槽； 2 — 二號順槽； 3—三號順槽；
4一四號順槽； 5 —五號順槽； 6 —六號順槽；
7 —七號順槽； 8—八號順槽； 9一煤層I;
IO—煤層II; ll一煤層I第一區(qū)段垮12—煤層I第二區(qū)段垮
落矸石； 落矸石；
13—煤層II第一區(qū)段垮
落矸石。
具體實施例方式
以大傾角煤層一個階段的開采為例,該階段內(nèi)有兩個煤層煤層I 9和煤 層II10,每個煤層分為兩個區(qū)段由一號順槽1和二號順槽2形成煤層I第 一區(qū)段；由三號順槽3和四號順槽4形成煤層I第二區(qū)段；由五號順槽5 和六號順槽6形成煤層II第一區(qū)段；由七號順槽7和八號順槽8形成煤層
n第二區(qū)段。
大傾角煤層綜釆放頂煤頂板多區(qū)段控制開采方法,包括以下步驟
1. 煤層I第一區(qū)段和煤層I第二區(qū)段之間(二號順槽2和三號順槽3之
間)留設(shè)有保護或隔離煤柱；煤層n第一區(qū)段和煤層n第二區(qū)段之間(六號
順槽6和七號順槽7之間)留設(shè)保護或隔離煤柱。
2. 如圖1所示，先對煤層I進行開釆；在開釆煤層I同一階段內(nèi)先對煤 層I第一區(qū)段進行開釆。
3. 在對煤層I第一區(qū)段進行開采過程中，不放頂煤或在保證工作面支架 不出現(xiàn)滑、倒和咬架的前提下進行控制性放頂煤；正常放頂煤回釆工序從煤 層I第二區(qū)段開釆開始。
4. 如圖2所示，煤層I第二區(qū)段回釆過程中，在保證巷道滿足通風(fēng)、行 人要求的前提下，回收二號順槽2和三號順槽3之間的部分區(qū)段保護或隔離 煤柱，降低區(qū)段保護或隔離煤柱整體強度，在受控狀態(tài)下減少或消除區(qū)段煤 柱對頂板的支撐作用(僅起到隔離煤層機釆厚度范圍內(nèi)的矸石作用)，使 本區(qū)段頂板巖層的活動范圍(煤層I第二區(qū)段垮落矸石12垮落區(qū)域)與已 經(jīng)采過的煤層I第一區(qū)段頂板巖層活動范圍(煤層I第一區(qū)段垮落矸石11
垮落區(qū)域)相交并參與煤層I第二區(qū)段圍巖活動，從而擴大本工作面上覆巖 層活動范圍，形成"大工作面"。
5.如圖3所示，煤層II第一區(qū)段開釆過程中，不放頂煤或在保證工作面
支架不出現(xiàn)滑、倒和咬架的前提下進行控制性放頂煤；正常放頂煤回釆工序 從煤層n第二區(qū)段開釆開始。如圖4所示，在煤層n第二區(qū)段開釆過程中， 在保證巷道滿足通風(fēng)、行人要求的前提下，回收六號順槽6和七號順槽7之 間的部分區(qū)段保護或隔離煤柱，降低區(qū)段保護或隔離煤柱整體強度，在煤層 n第二區(qū)段進行放頂煤開釆，促使上覆巖層多區(qū)段活動，使煤層i第一區(qū)段 垮落矸石ii、煤層i第二區(qū)段垮落圩石12、煤層n第一區(qū)段垮落矸石13 滑、滾充填到本區(qū)段(工作面)中、上部區(qū)域頂煤放出后的已成空間，從而 既延長工作面實際長度和有效放頂煤長度，提高了工作面頂煤放出率和產(chǎn)量， 又防止了大傾角煤層放頂煤工作面中、上部區(qū)域"頂板-支架-底板"系統(tǒng)失穩(wěn)， 保證了工作面安全生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種大傾角煤層綜采放頂煤頂板多區(qū)段控制開采方法，其特征在于包括以下步驟(1)煤層同一階段內(nèi)布置兩個以上區(qū)段/工作面，區(qū)段/工作面之間留設(shè)有用于保護或隔離的煤柱；(2)在單一煤層開采時，先開采同一階段內(nèi)的上區(qū)段/工作面；在煤層群開采時，先開采上層煤；在同一煤層、同一階段內(nèi)先開采上區(qū)段/工作面；(3)在煤層同一階段內(nèi)上區(qū)段/工作面開采過程中，不放頂煤或在保證工作面支架不出現(xiàn)滑、倒和咬架的前提下進行控制性放頂煤；正常放頂煤回采工序從第二及以下區(qū)段/工作面開采開始；(4)第二及以下區(qū)段/工作面回采過程中，在保證巷道滿足通風(fēng)、行人要求的前提下，回收部分區(qū)段用于保護或隔離的煤柱，在受控狀態(tài)下減少或消除區(qū)段煤柱對頂板的支撐作用；(5)在第二及以下區(qū)段/工作面進行放頂煤開采，開采過程中，區(qū)段煤柱對頂板的支撐作用減弱，促使上覆頂板巖層多區(qū)段活動，使上區(qū)段/工作面經(jīng)過采動后的矸石滑、滾充填到本區(qū)段/工作面中、上部區(qū)域頂煤放出后的已成空間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大傾角煤層綜采放頂煤頂板多區(qū)段控制開采方法，該方法為煤層同一階段內(nèi)布置兩個以上區(qū)段/工作面，區(qū)段/工作面之間留設(shè)用于保護或隔離的煤柱；在單一煤層開采時先開采同一階段內(nèi)的上區(qū)段/工作面；在煤層群開采時先開采上層煤；在同一煤層的同一階段內(nèi)先開采上區(qū)段/工作面，開采過程中不放頂煤或進行控制性放頂煤；正常放頂煤回采工序從第二及以下區(qū)段/工作面開采開始；第二及以下區(qū)段/工作面回采過程中，回收部分區(qū)段/工作面用于保護或隔離的煤柱，使上區(qū)段/工作面的矸石滑、滾充填到本區(qū)段/工作面中、上部區(qū)域頂煤放出后的已成空間。該方法能夠提高大傾角煤層放頂煤開采頂煤回收率、工作面產(chǎn)量并且保證安全生產(chǎn)。
文檔編號E21C41/00GK101169039SQ20071018841
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者伍永平 申請人:西安科技大學(xué)