专利名称：大倾角煤层综采放顶煤顶板多区段控制开采方法
技术领域：
本发明涉及一种大倾角煤层综釆放顶煤顶板多区段控制开釆方法，属 于釆矿技术领域。
背景技术：
大倾角煤层是中斜和急斜煤层的一部分， 一般倾角为35°-55°的煤层。 是国际釆矿界公认为难釆煤层。
大倾角煤层走向长壁工作面开釆时，沿工作面长度方向的岩层裂断、 运动和矿山压力显现可以分为三个区域，即顶板活动(矿山压力)显现相 对较弱的下部区域，顶板活动受一定限制的中部区域和顶板活动剧烈的上 部区域。很显然，大倾角煤层放顶煤开釆时，在这三个不同的区域，顶煤 的松碎和冒放性不同。在工作面下部区域(约为工作面倾斜长度的 1/4-1/3)，顶煤松碎程度不足或顶煤运移空间很小，冒放性较差；在工 作面中、上部区域(约为工作面倾斜长度的3/4-2/3),顶煤松碎程度好， 冒放性较好。
一般情况下，大倾角煤层放顶煤开釆时，工作面中部区域内的放煤效 果最好，工作面上部区域次之，下部区域较差；除此之外，由于放煤漏斗 (椭球体)轴线(长)会发生一定程度的偏转，其偏转程度随煤层倾角的 增大而增大，导致顶煤的实际放出体向上部(放煤口倾斜上方)转移；这 两个特点也决定了放煤工艺过程中"顶板-支架-底板"系统稳定性的基本 趋势，即在放煤工艺过程中，工作面下部区域内"顶板-支架-底板"系 统稳定性最好，中部次之，上部较差。理论研究与生产实践均表明，大 倾角煤层走向长壁工作面"顶板-支架-底板"系统的稳定性决定着放顶煤 工作面的产量和安全问题。由于在不同区域内，顶煤的冒放性和放出效果
不同，工作面的产量来源不同于一般概念上的放顶煤(工作面的产量来自 于工作面全部长度范围内的所有放煤口 )。大倾角走向长壁放顶煤工作面 的产量主要来自于工作面中、上部区域内的放煤口，这种情况带来的问题 就是如果工作面提高产量和顶煤回收率，就有可能使工作面上部区域内 的顶煤放空，使工作面"顶板-支架-底板"系统中构成元素"顶板"缺失， 在工作面上部的部分区域内无法形成"顶板-支架-底板"系统或形成"伪 系统"，很显然这种系统构成元素缺失或"伪系统"的形成，无法保证工 作面"顶板-支架-底板"系统的稳定性(无法形成"支架一围岩"相互作 用体系)，必然会导致工作面局部区域的支护失稳，出现支架倾倒、下滑 和挤、咬架现象，且这种现象具有"多米洛效应"，将从工作面上部区域 向中部区域发展，从而使工作面多区段内的"顶板-支架-底板"系统失稳， 导致工作面停。更为严重的是一旦"顶板-支架-底板"系统失稳，工作面 顶板的破断和运动失去了支架的约束与控制，就有可能出现冲击动压显 现，引发工作面围岩灾变，导致安全事故。从另一个方面来看，要保持工 作面"顶板-支架-底板"系统的稳定性，防止出现围岩灾变，引发安全事 故，就必须控制工作面的顶煤放出量，工作面的产量就会受到限制，顶煤 回收率也就不可避免地会降低。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种提高大倾角煤层放顶煤 开釆顶煤回收率、工作面产量和保证安全生产的的大倾角煤层综釆放顶煤 顶板多区段控制开采方法。
为了实现上述目的，本发明釆用的技术方案是 一种大倾角煤层综釆放 顶煤顶板多区段控制开釆方法，其特征在于包括以下步骤
(1) 同一阶段内布置两个以上区段/工作面，区段/工作面之间留设有 用于保护或隔离的煤柱。
(2) 在单一煤层开采时，先开釆同一阶段内的上区段/工作面；在煤
层群开釆时，先开釆上层煤；在同一煤层、同一阶段内先开釆上区段/工 作面。
(3) 在煤层同一阶段内上区段/工作面开采过程中，不放顶煤或在保 证工作面支架不出现滑、倒和咬架的前提下进行控制性放顶煤；正常放顶 煤回釆工序从第二及以下区段/工作面开釆开始；
(4) 第二及以下区段/工作面回采过程中，在保证巷道满足通风、行 人要求的前提下，回收部分区段用于保护或隔离的煤柱，在受控状态下减 少或消除区段煤柱对顶板的支撑作用；
(5) 在第二及以下区段/工作面进行放顶煤开釆，在本区段/工作面 开釆过程中，区段煤柱对顶板的支撑作用减弱，促使上覆顶板岩层多区段 活动，使上区段/工作面经过釆动后的矸石滑、滚充填到本区段/工作面中、 上部区域顶煤放出后的已成空间。
使用该方法延长了工作面实际长度和有效放顶煤长度，提高了工作面 顶煤放出率和产量，又防止了大倾角煤层放顶煤工作面中、上部区域"顶 板-支架-底板"系统失稳，保证了工作面安全生产。本方法解决了工作面 上部区域内"顶板-支架-底板"系统失稳问题，是提高大倾角煤层放顶煤 开釆顶煤回收率、工作面产量和保证安全生产的关键所在。
下面通过附图和实施例，对本发明方法做进一步的详细描述。
图l为两煤层巷道布置图； 图2为本发明方法开釆煤层I示意图； 图3为本发明方法开釆煤层II上区段示意图； 图4为本发明方法开釆煤层II下区段示意图。 附图标记说明
1一一号顺槽； 2 — 二号顺槽； 3—三号顺槽；
4一四号顺槽； 5 —五号顺槽； 6 —六号顺槽；
7 —七号顺槽； 8—八号顺槽； 9一煤层I;
IO—煤层II; ll一煤层I第一区段垮12—煤层I第二区段垮
落矸石； 落矸石；
13—煤层II第一区段垮
落矸石。
具体实施例方式
以大倾角煤层一个阶段的开采为例,该阶段内有两个煤层煤层I 9和煤 层II10,每个煤层分为两个区段由一号顺槽1和二号顺槽2形成煤层I第 一区段；由三号顺槽3和四号顺槽4形成煤层I第二区段；由五号顺槽5 和六号顺槽6形成煤层II第一区段；由七号顺槽7和八号顺槽8形成煤层
n第二区段。
大倾角煤层综釆放顶煤顶板多区段控制开采方法,包括以下步骤
1. 煤层I第一区段和煤层I第二区段之间(二号顺槽2和三号顺槽3之
间)留设有保护或隔离煤柱；煤层n第一区段和煤层n第二区段之间(六号
顺槽6和七号顺槽7之间)留设保护或隔离煤柱。
2. 如图1所示，先对煤层I进行开釆；在开釆煤层I同一阶段内先对煤 层I第一区段进行开釆。
3. 在对煤层I第一区段进行开采过程中，不放顶煤或在保证工作面支架 不出现滑、倒和咬架的前提下进行控制性放顶煤；正常放顶煤回釆工序从煤 层I第二区段开釆开始。
4. 如图2所示，煤层I第二区段回釆过程中，在保证巷道满足通风、行 人要求的前提下，回收二号顺槽2和三号顺槽3之间的部分区段保护或隔离 煤柱，降低区段保护或隔离煤柱整体强度，在受控状态下减少或消除区段煤 柱对顶板的支撑作用(仅起到隔离煤层机釆厚度范围内的矸石作用)，使 本区段顶板岩层的活动范围(煤层I第二区段垮落矸石12垮落区域)与已 经采过的煤层I第一区段顶板岩层活动范围(煤层I第一区段垮落矸石11
垮落区域)相交并参与煤层I第二区段围岩活动，从而扩大本工作面上覆岩 层活动范围，形成"大工作面"。
5.如图3所示，煤层II第一区段开釆过程中，不放顶煤或在保证工作面
支架不出现滑、倒和咬架的前提下进行控制性放顶煤；正常放顶煤回釆工序 从煤层n第二区段开釆开始。如图4所示，在煤层n第二区段开釆过程中， 在保证巷道满足通风、行人要求的前提下，回收六号顺槽6和七号顺槽7之 间的部分区段保护或隔离煤柱，降低区段保护或隔离煤柱整体强度，在煤层 n第二区段进行放顶煤开釆，促使上覆岩层多区段活动，使煤层i第一区段 垮落矸石ii、煤层i第二区段垮落圩石12、煤层n第一区段垮落矸石13 滑、滚充填到本区段(工作面)中、上部区域顶煤放出后的已成空间，从而 既延长工作面实际长度和有效放顶煤长度，提高了工作面顶煤放出率和产量， 又防止了大倾角煤层放顶煤工作面中、上部区域"顶板-支架-底板"系统失稳， 保证了工作面安全生产。
权利要求
1.一种大倾角煤层综采放顶煤顶板多区段控制开采方法，其特征在于包括以下步骤(1)煤层同一阶段内布置两个以上区段/工作面，区段/工作面之间留设有用于保护或隔离的煤柱；(2)在单一煤层开采时，先开采同一阶段内的上区段/工作面；在煤层群开采时，先开采上层煤；在同一煤层、同一阶段内先开采上区段/工作面；(3)在煤层同一阶段内上区段/工作面开采过程中，不放顶煤或在保证工作面支架不出现滑、倒和咬架的前提下进行控制性放顶煤；正常放顶煤回采工序从第二及以下区段/工作面开采开始；(4)第二及以下区段/工作面回采过程中，在保证巷道满足通风、行人要求的前提下，回收部分区段用于保护或隔离的煤柱，在受控状态下减少或消除区段煤柱对顶板的支撑作用；(5)在第二及以下区段/工作面进行放顶煤开采，开采过程中，区段煤柱对顶板的支撑作用减弱，促使上覆顶板岩层多区段活动，使上区段/工作面经过采动后的矸石滑、滚充填到本区段/工作面中、上部区域顶煤放出后的已成空间。
全文摘要
本发明提供了一种大倾角煤层综采放顶煤顶板多区段控制开采方法，该方法为煤层同一阶段内布置两个以上区段/工作面，区段/工作面之间留设用于保护或隔离的煤柱；在单一煤层开采时先开采同一阶段内的上区段/工作面；在煤层群开采时先开采上层煤；在同一煤层的同一阶段内先开采上区段/工作面，开采过程中不放顶煤或进行控制性放顶煤；正常放顶煤回采工序从第二及以下区段/工作面开采开始；第二及以下区段/工作面回采过程中，回收部分区段/工作面用于保护或隔离的煤柱，使上区段/工作面的矸石滑、滚充填到本区段/工作面中、上部区域顶煤放出后的已成空间。该方法能够提高大倾角煤层放顶煤开采顶煤回收率、工作面产量并且保证安全生产。
文档编号E21C41/00GK101169039SQ20071018841
公开日2008年4月30日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者伍永平 申请人:西安科技大学