综合机械化放顶煤一次采出15m以上煤层的方法与流程

本发明涉及煤炭开采领域，尤其涉及综合机械化放顶煤一次采出15m以上煤层的方法。

背景技术：

综合机械化放顶煤采煤方法是我国目前开采厚煤层的主要方法，在开采近水平、缓倾斜或中斜煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即放采上部顶煤的采煤方法。

在采用长壁式采煤方法时，开采15m以上厚煤层的方法仅有分层采煤方法与综合机械化放顶煤采煤方法两种，分层开采由于巷道工程量大、单产低、成本高与搬家倒面多等原因，已于上世纪90年代逐渐被淘汰，目前综合机械化放顶煤采煤法是我国厚煤层的唯一具有普遍适用性的成熟技术，但是由于国家在《煤矿安全规程》中明确规定采用综合机械化放顶煤开采时，放顶煤厚度与机采高度之比不能超过3，按照常见的机采高度2-3m，则可一次放出高度的上限为9m，也即满足一次综合机械化放顶煤的煤层厚度上限为12m。

如果煤层厚度超过12m，目前常规的做法是沿着煤层顶板布置一个2-3m的顶分层长壁综采工作面，待其开采结束后，在沿煤层底板布置放顶煤工作面，将两个工作面之间的顶煤放出。如果煤层厚度超过15m，则需要在同一区段内布置上、下两个综放工作面，在纵向上至少布置两个回采工作面，需要4条回采巷道，与分层开采存在的问题相同，即包括巷道工程量大、成本高与搬家倒面次数多等问题。而厚度超过15m的煤层在我国具有广泛的分布，包括山西、内蒙与陕西等地，特别是重点开发的新疆地区分布煤层的显著特征就是煤层厚度大，因此，本发明技术为了解决超过15m厚煤层的一次全高开采而提出，如能实现综合机械化放顶煤一次全高开采整层煤层，具有显著的经济与社会效益。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于，提出了一种综合机械化放顶煤一次采出15m以上煤层的方法，以解决现有技术存在的巷道工程量大、成本高与搬家倒面次数多等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

综合机械化放顶煤一次采出15m以上煤层的方法，包括以下过程：

a、15m以上厚煤层开采时，沿着距离煤层底板以上12m的层位首先布置一个综合机械化放顶煤开采工作面，将顶分层的煤体采出，下分层12m的煤厚满足一次综合机械化放顶煤开采高度；

b、在煤层顶分层综放工作面下方沿着煤层底板布置下分层综放工作面进风巷道，沿着与顶分层综放工作面相同层位的实体煤内布置工作面回风巷道；

c、贯通工作面进风巷道与回风巷道时，从布置下分层综放工作面进风巷道的底板向回风巷道进行开切眼，在到达顶分层综放工作面回风巷外帮时，要求起坡段高度达到顶分层综放工作面层位，实现底分层工作面全长范围内放顶煤高度满足要求；

d、在15m以上厚煤层中布置第三个工作面时，按照b、c所述方式即可满足一次采全高综合机械化放顶煤开采。

根据本发明所述的方法，优选地，适用于15m以上厚煤层开采。

具体的，步骤a中，15m以上厚煤层开采中，沿着距离煤层底板12m的位置布置顶分层综放工作面。

步骤b中，在顶分层综放工作面开采结束后，在顶分层综放工作面采空区下方、沿着煤层底板布置下分层工作面的进风巷道，其位置的选择按照常规分层开采的内错式或者重叠式均可以。

步骤b中，在顶分层综放工作面同一层位的实体煤内布置下分层工作面的回风巷道。

步骤c中，在贯通下分层工作面进风巷道与回风巷道时，从进风巷道侧向煤层顶板回风巷道方向起坡，要求到达顶分层综放工作面回风巷外帮时，起坡段达到与顶分层综放工作面相同层位，工作面全长范围内均满足一次采、放要求。

步骤d中，在布置第三个工作面时按照下分层工作面的布置方式即可，这样，在第三个工作面开采时，已经不再需要在煤层顶部布置顶分层综放工作面。

本发明提供的综合机械化放顶煤一次采出15m以上煤层的方法，具有以下优点：

(1)现有15m以上厚煤层开采时，需要在煤层中上部布置一个顶分层综放工作面，顶分层下方煤层厚度满足一次采、放要求时在下方沿着煤层底板布置底分层综合机械化放顶煤工作面，开采的一个区段内，需要2个工作面、4条回采巷道，一般一个采区可布置3-5个区段，也即在煤层上下需要共计布置6-10个工作面，需要12-20条巷道，巷道工程量大；而采用发明技术，仅在第一个区段内需要布置顶分层综放工作面，其他区段不需要，也即一个采区内仅需要布置4-6个工作面，布置8-12条巷道即可，巷道工程量显著降低。

(2)现有的顶分层、下分层放顶煤开采，在顶分层开采时，为了保证下层煤煤质，需要采用分层采铺网工艺，开采成本高；采用发明技术，仅需要对首采的顶分层综放工作面铺网，降低开采成本。

(3)现有的顶分层、下分层放顶煤开采，在每个区段内均需要上、下搬家一次；而采用发明技术，仅第一个区段存在一次搬家倒面，其余区段均无需搬家，大幅缩短了矿井的停产时间。

附图说明

图1为现有的15m以上厚煤层分层放顶煤开采情况示意图；

图中：11-第一区段顶分层放顶煤工作面进风巷道；12-第一区段顶分层放顶煤工作面回风巷道；13-第二区段顶分层放顶煤工作面进风巷道；14-第二区段顶分层放顶煤工作面回风巷道；15-第三区段顶分层放顶煤工作面进风巷道；16-第三区段顶分层放顶煤工作面回风巷道；

21-第一区段底分层放顶煤工作面进风巷道；22-第一区段底分层放顶煤工作面回风巷道；23-第二区段底分层放顶煤工作面进风巷道；24-第二区段底分层放顶煤工作面回风巷道；25-第三区段底分层放顶煤工作面进风巷道；26-第三区段底分层放顶煤工作面回风巷道；

图2为实施例的15m以上厚煤层一次全高综放开采技术示意图。

图中：11-第一区段顶分层放顶煤工作面进风巷道；12-第一区段顶分层放顶煤工作面回风巷道；21-第二回采工作面进风巷道；2-2-第二回采工作面回风巷道；31-第三回采工作面进风巷道；32-第三回采工作面回风巷道。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施方式。

在本实施例中，在15m以上厚煤层中上部布置一个综放工作面，预采顶分层后，余下12m煤层厚度满足一次采、放要求，在顶分层综放工作面采空区下方沿煤层底板布置下分层放顶煤工作面进风巷道，在顶分层综放工作面采空区同一层位实体煤内布置放顶煤工作面回风巷道，在进行开切眼贯通进风巷道与回风巷道时，到达顶分层综放工作面采空区与实体煤交界处时，起坡段达到顶分层综放工作面布置层位，工作面全长范围内顶煤均满足放顶要求。布置下一个工作面时，按照第二个放顶煤工作面布置方式即可，不再需要布置顶分层综放工作面，形成15m以上厚煤层的一次全高综合机械化放顶煤开采。

第一步：在15m以上厚煤层中距离煤层底板12m位置布置顶分层综放工作面，预采顶分层。

第二步：在顶分层综放工作面采空区下方布置下分层放顶煤工作面进风巷道21，其具体位置依据分层开采内错式或者重叠式即可，沿着与顶分层综放工作面同一层位实体煤内布置回风巷道22，巷道21和巷道22将要构成第二个回采工作面生产系统。

第三步：在布置底分层放顶煤工作面开切眼时，从进风巷道21位置向回风巷道22方向掘进，起坡段在到达巷道12实体煤侧帮时，起坡段达到顶分层综放工作面所在层位，工作面全长范围内均满足放顶煤开采要求。

第四步：在布置第三个回采工作面时，不再布置顶分层综放工作面，直接按照第二个工作面的方式进行布置，从而实现了15m以上厚煤层的一次综合机械化放顶煤开采。与现有分层放顶煤开采方式相比，具有巷道工程量小、成本低与搬家倒面次数少等优势。