[發明專利]一種水庫壩體下厚煤層放頂煤協調開采方法

無效

• 申請號: 201110001050.8
• 申請日: 2011-01-05
• 公開（公告）號: CN102102518A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 郭文兵
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

技術領域

本發明屬于煤炭開采技術領域，特別涉及一種水庫壩體下厚煤層放頂煤協調開采方法。

背景技術

水庫壩體下煤炭開采研究屬于“三下”采煤的研究領域。在水體下采煤的歷史大約有100年了，各產煤國家在海下、河流下、湖泊下、含水的松散層（流砂層、礫石層）下、含水的巖層（灰巖、砂巖）下、人工修建的蓄水工業建筑物下、充水的巷道與采場下進行了大量的試驗開采工作。迄今為止，海外有英國、日本、加拿大、智利和澳大利亞五國進行了海下采煤，都取得了成功。在國內，龍口礦區已經成為我國第一個海底下采煤的礦區，也是世界上第六個海底下采煤的礦區。

建（構）筑物下采煤有多種開采技術措施，協調開采方法是其中的方法之一。協調開采方法的原理是：根據開采引起的地表移動變形分布規律，通過合理的開采布局，調整開采工作面的布置方式等方法減緩開采地表變形值，即通過合理布置工作面開采邊界及開采順序，實現不同工作面間形成的拉伸區與壓縮區相抵消或有一定的抵消，保護地面建（構）筑物；或通過兩個或多個工作面的配合，使被保護對象處于下沉盆地的中間區或壓縮變形區，只承受動態變形以及最終的均勻下沉，不承受最終的拉伸變形，可以有效減少地表變形對地表建（構）筑物的損害。一般情況下，通過調整工作面不同的開采邊界或多個工作面或多煤層聯合開采，只能使煤層之間或各分層的開采工作面開采引起的地表移動變形互相抵消一部分，使地表建（構）筑物承受的變形減小而不能消除。該方法可減少地表變形，但不能減少地表下沉。

國內外常見的協調開采方法主要有如下幾種：

（1）減小開采邊界影響的疊加

利用上、下礦層(或分層)工作面間的距離差異，以減小開采引起的地表移動變形(見附圖3)。該法可用于兩個方面：（a）減小動態移動變形的影響；（b）減小工作面邊界部位的變形量

（2）多工作面協調開采

如附圖4所示，采用一個大的工作面或幾個工作面同時開采，使建筑物位于移動盆地的平底部位，使建筑物只受動態變形的影響，從而保護建筑物。同時，考慮開采過程中地表移動變形的動態影響，故將開采工作面按一定方式布置，減小開采動態變形影響。

（3）對稱開采方法

在建（構）筑物下開采時，如果建筑物抵抗壓縮變形的能力較大，而對傾斜和拉伸變形又十分敏感，則可以采用對稱背向開采的方法（見附圖5）。例如：在受保護建筑物正下方布置兩個背向開采的工作面。在這種情況下，建筑物一開始就處于下沉盆地中央的壓縮變形區內，不承受拉伸變形，不產生傾斜。這種方法一般只是在回采十分重要的單個的建筑物煤柱時才采用。

但是，在水庫壩體下厚煤層放頂煤協調開采的方法，使壩體承受壓縮變形而不出現拉伸變形，特別是使壩體不出現橫向的拉伸變形裂縫，確保壩體的安全運行，在國內、外尚未出現類似的文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種水庫壩體下厚煤層放頂煤協調開采方法，以保證壩體始終處于壓縮狀態，而不出現拉伸變形和裂縫，確保壩體的安全穩定及煤礦的安全生產。

本發明技術方案為：一種水庫壩體下厚煤層放頂煤協調開采方法，包括如下步驟：（1）根據地質采礦資料和水庫壩體的位置，確定各工作面的位置，然后采用概率積分法預計各開采工作面開采以后的地表移動變形值；（2）根據上述各開采工作面開采以后的地表移動變形值結果，進一步圖調整優化水庫壩體下厚煤層放頂煤協調開采的井下開采方案，以使開采以后各開采工作面壩體不出現拉伸變形和裂縫，具體步驟包括：1）確定各開采工作面推進方向與壩體長軸方向一致，即壩體長軸方向平行于開采工作面推進方向或開采邊界；2）調整開采工作面的開采尺寸，合理確定開采工作面的開采寬度，根據條帶開采設計的要求，同時考慮井下的開采效率，確定各開采工作面的開采寬度為開采深度的1/4~1/5；3）合理確定各開采工作面的位置和開采邊界，使開采以后，在壩體附近引起的地表變形為壓縮變形而非拉伸變形；4）采用跳采方式確定各開采工作面的開采順序，使每個開采工作面開采以后壩體均不受拉伸變形；5）合理確定各開采工作面的推進速度，開采工作面的推進速度為2.4~3.0m/d。

所述開采工作面的推進為勻速推進，且推進速度為2.6m/d。

所述開采工作面的開采寬度為開采深度的1/4.2。

所述跳采方式具體為：將水庫壩體煤柱的五個開采工作面自上而下依次命名為第一工作面、第二工作面、第三工作面、第四工作面和第五工作面，按照第二工作面→第四工作面→第一工作面→第五工作面→第三工作面的順序依次開采。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：