[發明專利]一種近全巖保護層煤巖混采綜采方法及設備選型配套

在審

• 申請號: 202110801563.0
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113464137A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 呂有廠;鄧五先;代志旭;張創業;馬曉紅;王山磊;高明忠;謝晶;溫翔越;楊本高;劉軍軍;李飛
• 申請（專利權）人: 平頂山天安煤業股份有限公司十二礦;四川大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;F42D1/08;F42D3/04
• 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

本發明提供一種近全巖保護層煤巖混采綜采方法及設備選型配套，所述綜采方法具體步驟如下：調研獲取極薄煤層保護層煤層賦存情況地質參數，如開采保護層巖層厚度、巖層普氏硬度、煤層厚度等；依據保護層巖層厚度等參數綜合評定，確定近距離極薄保護層工作面開采方案；根據開采方案選擇綜采配套設備；開始綜采開采。所述設備選型配套包括對采煤機、刮板輸送機、液壓支架、工作機刮板輸送機、轉載機、乳化液泵以及其他配套設備的選型配套。本發明為了開采高瓦斯低透氣性的被保護煤層，將僅含煤線厚夾矸的全巖或近全巖層設計為保護層，通過針對近全巖保護層煤巖混采綜采進行設備選型配套及預裂爆破，實現對保護層煤巖的安全、經濟開采。

技術領域

本發明屬于爆破、采礦及巖土工程領域，具體涉及一種近全巖保護層煤巖混采綜采方法及設備選型配套。

背景技術

煤炭在我國能源結構中占比60％以上，雖然這個比例在逐年下降，但到2020年這個比例仍將高于50％。，我國主要能源消耗在未來一段時間內仍長期依賴于煤炭資源。隨著淺部煤炭枯竭，對煤炭的開采逐步走向深部化。隨著開采深度的增加受深部巖體賦存環境影響，地質條件的復雜性增大，煤巖體在深部“高地應力、高地溫、高瓦斯”賦存環境下，其本真物理力學屬性、采動力學行為以及采動響應特征等與淺部煤層存在顯著差異，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，且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到巨大挑戰，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，并探索相關機理。

目前國內外對0.25m以下煤層及普氏系數7～9的巖石采主要用炮采工藝或刨煤機開采，綜合機械化開采技術尚無成熟經驗。近距離極薄保護層開采具有以下難點：(1)工作面由極薄煤層及厚巖層共同構成，近似于開采一個全巖保護層；(2)極薄煤層工作面采高1.8m左右，巖層厚度占開采厚度比例70％及以上，且巖層強度較高。

在近距離極薄保護層工作面夾矸厚度極大，工作面中巖層厚度大于0.8m的占整個保護層絕大部分，巖層的普氏硬度系數f在7～9之間，強度較高的情況下，保護層工作面開采難度大，難以采用傳統綜采直接開采。研究發現針對此類矸石含量較高的厚夾矸或近全巖工作面采煤機截齒損壞嚴重，更換頻繁，采煤設備維修頻率亦隨之提高，回采進度受到嚴重影響，難以取得理想的技術經濟效果。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種近全巖保護層煤巖混采設備選型配套方法及綜采方法，通過優化提升近全巖保護層煤巖混采綜采開采配套設備，設計預裂爆破參數，更好的達到預期保護層煤巖的安全切割、可靠運輸的目的。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案為：

一種近全巖保護層煤巖混采綜采方法：具體步驟如下：

步驟1：調研獲取極薄煤層保護層煤層賦存情況地質參數，包括開采保護層巖層厚度、巖層普氏硬度、煤層厚度、保護層與煤層距離、煤層傾角等；

步驟2：依據保護層巖層厚度等參數綜合評定，確定近距離極薄保護層工作面開采方案；

步驟3：根據開采方案選擇綜采配套設備，配套設備依據近全巖保護層煤巖混采設備選型配套方法進行選擇；

步驟4：開始綜采開采。

進一步地，在步驟2中，當工作面巖層厚度在0.6m以下時，確定近距離極薄保護層工作面開采方案直接綜采。

進一步地，在步驟2中，當工作面巖層厚度在0.6m及以上時，確定近距離極薄保護層工作面開采方案預裂爆破綜采。

進一步地，預裂爆破的具體步驟為：

步驟21：預裂孔布置，包括預裂孔的數量、位置和角度；