[發明專利]一種深部礦井近距離極薄保護層開采布置結構及開采方法

在審

• 申請號: 202110780902.1
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113586052A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 高明忠;謝晶;李飛;劉軍軍;楊本高;劉依婷;唐瑞烽;葉思琪;鄧五先;呂有廠;代志旭;張創業
• 申請（專利權）人: 四川大學;平頂山天安煤業股份有限公司十二礦
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F7/00;E21F1/00;E21B47/06;G06F30/20
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李安霞;謝一平

本發明公開了一種深部礦井近距離極薄保護層開采布置結構及開采方法，包括被保護層回風巷、保護層上進風巷、保護層下進風巷、被保護層進風巷、被保護層切眼、保護層里切眼，所述保護層上進風巷、保護層下進風巷位于被保護層回風巷與被保護層進風巷連通形成的循環體的上部或下部，保護層里切眼設置在被保護層切眼的上部或下部。本發明通過確定深部礦井煤層群保護層與被保護層，優化設計保護層與被保護層間距、保護層厚度，確定保護層開采生產系統以及鉆孔及瓦斯壓力監測系統。可為深部強突出煤層群出現無適宜煤層作為保護層開采的技術條件提供一種新方法，以實現強突出煤層群的安全開采。

技術領域

本發明深部礦井保護層開采技術領域，具體涉及一種深部礦井近距離極薄保護層開采布置結構及開采方法。

背景技術

隨著開采深度的增加，煤礦出現了高地應力、高瓦斯、低滲透性和低強度煤體的現象，原有的安全保障技術不滿足高效生產的需求，先后也發生過煤與瓦斯事故，對安全生產造成了威脅，嚴重制約著煤礦安全發展。另一方面，受深部巖體賦存環境影響，地質條件的復雜性增大，煤層群開采條件煤層瓦斯壓力、瓦斯含量、絕對瓦斯涌出量較淺部煤層大，而煤層透氣性進一步降低，導致原作為保護層開采的無突出危險煤層或突出危險性較小的煤層升級為突出煤層或強突出煤層，可供選擇的煤層保護層越來越少，首采煤層難以選擇、區域性瓦斯治理難度極大，傳統煤層保護層開采方式遭遇巨大挑戰。千米深井強突出煤層群出現無適宜煤層作為保護層開采的技術條件時，區域性瓦斯治理將成為制約礦井高產高效的技術瓶頸。因此迫切需要尋求一種解決此類開采條件下區域性瓦斯治理難題的技術措施。

發明內容

本發明通過確定深部礦井煤層群保護層與被保護層，優化設計保護層與被保護層間距、保護層厚度，確定保護層開采生產系統以及鉆孔及瓦斯壓力監測系統。可為深部強突出煤層群出現無適宜煤層作為保護層開采的技術條件提供一種新方法，以實現強突出煤層群的安全開采。

為達到上述目的，本發明提供的上述一種深部礦井近距離極薄保護層開采布置結構，包括被保護層回風巷、保護層上進風巷、保護層下進風巷、被保護層進風巷、被保護層切眼、保護層里切眼，所述保護層上進風巷、保護層下進風巷位于被保護層回風巷與被保護層進風巷連通形成的循環體的上部或下部，保護層里切眼設置在被保護層切眼的上部或下部。

優選的，保護層工作面通過保護層里切眼與保護層上進風巷和保護層下進風巷連通，被保護層工作面通過被保護層切眼與被保護層回風巷和被保護層進風巷連通。

進一步地，所述被保護層切眼前方布置有監測點，所述監測點位于被保護層回風巷、被保護層進風巷內。

進一步地，所述監測點距切眼40m處開始向外布置。

進一步地，所述被保護層回風巷、被保護層進風巷內各布置有3個監測點，監測點在被保護層回風巷、被保護層進風巷內均勻間隔分布。

進一步地，所述監測點之間的間隔距離為30m。

優選的，開采方法包括如下步驟：

步驟1，對于深部礦井地質環境探測，獲取地層厚度、應力條件、瓦斯參數。基于《保護層開采技術規范》和《防治煤與瓦斯突出細則》的要求，初步確定煤層群的保護層與被保護層；

步驟2，在各巖層中采集試樣，進行物理力學試驗，獲取煤巖的物理力學參數，基于Hoek-Brown準則確定煤巖體參數；

步驟3，結合收集的地質資料以及測定的煤巖體參數，通過計算機數值模擬軟件FLAC3D進行數值模擬，構建深部煤層群數值模型；

步驟4，將模型中的保護層與被保護層間距恒定而改變保護層厚度，或者將保護層厚度恒定而改變保護層與被保護層的層間距，進而分析被保護層膨脹變形率和瓦斯壓力的演化規律，根據被保護層膨脹變形率和瓦斯壓力的演化規律進行保護層與被保護層的層間距、保護層開采厚度的優化設計；