一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法

本发明涉及煤层地下开采，具体涉及一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法。

背景技术：

1、在目前的煤矿地下开采中，位于石炭系太原组下段一煤组是许多煤矿开采的对象。对一煤组来说，煤层厚度都在1米左右，属于薄煤层范围。一些煤层的顶板较坚硬，且煤层间隔较小，很多时候两层煤近乎合层，中间有一层厚度0.5米左右的泥岩类夹矸。此时，开采时只能进行两层煤同时开采的回采工艺。

2、现有的开采方法如文献号为cn103114853a的中国发明专利，该申请的方案是分别采取上下两层煤层和矸石层，同时将上、下煤层输送到井上并将中间矸石输送到井下采空区；又如文献号为cn103527195b的中国发明专利，该申请的方案也是将煤矸分采分运、矸石回填采空区；这些方案从技术理论上讲是可行的，但最大的问题是矸石需要全部由下而上，反向运输至位于工作面上端的回风平巷，然后从回风平巷向位于工作面后方的采空区进行矸石充填；而矸石的比重是煤炭的2倍多，从工作面直接上拉，费时、费力，且对工作面的生产工效影响较大；若从外部的矸石专用运输巷上拉，则系统复杂、费力、费电，得不偿失。故这些方案要想在生产中得到实际应用，难度较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是：克服现有技术中存在的不足，提供一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，包括以下步骤:

3、步骤s1、在设计区段沿走向一侧的底板岩层中开设轨道上山、运输上山和回风上山；在设计区段的上部边界开设区段回风平巷，在设计区段的下部开设区段第一运输平巷和区段第二运输平巷；

4、步骤s2、在区段第一运输平巷和区段第二运输平巷之间设置短壁辅采工作面，在区段第二运输平巷和区段回风平巷之间设置长壁主采工作面，且短壁辅采工作面超前于长壁主采工作面布置；

5、步骤s3、在区段第一运输平巷、第二运输平巷中安装运煤设备；在区段第一运输平巷、第二运输平巷的后部设置运矸设备；

6、步骤s4、同步开采长壁主采工作面和短壁辅采工作面；

7、步骤s5、短壁辅采工作面、长壁主采工作面采出的煤炭分别由位于区段第一运输平巷、区段第二运输平巷内的运煤设备运至运输上山；

8、步骤s6、短壁辅采工作面采出的矸石由位于第一运输平巷后部的运矸设备运至区段第一运输平巷充填区内；长壁主采工作面采出的矸石由位于第二运输平巷后部的运矸设备运至短壁辅采工作面采空区内。

9、进一步的：步骤s1中，轨道上山、运输上山和回风上山，三者中相邻两者之间距离为10m～20m。

10、进一步的：步骤s1中，在运输上山设置区段溜煤眼，区段第一运输平巷和区段第二运输平巷均与区段溜煤眼连通；步骤s5中，区段第一运输平巷、区段第二运输平巷内的运煤设备运出的煤均从区段溜煤眼处运出。

11、进一步的：步骤s2中，短壁辅采工作面中设置短壁辅采工作面综采支架；长壁主采工作面中设置长壁主采工作面综采支架。

12、进一步的：短壁辅采工作面和长壁主采工作面的回采工艺为综采、普采或炮采。

13、进一步的：区段第一运输平巷中安装的运煤设备为小型皮带运输机，区段第一运输平巷后部设置的运矸设备为小型可伸缩旋转皮带机；区段第二运输平巷中安装的运煤设备为中型皮带运输机，区段第二运输平巷后部设置的运矸设备为中型可伸缩旋转皮带机8。

14、进一步的：区段第二运输平巷或区段第一运输平巷的支护形式为锚网支护。

15、本申请中所述的“前”，是指朝向轨道上山的方向；所述的“后”，是指朝向工作面采空区的方向。

16、本发明的有益效果是：

17、1、由于煤层中间的厚夹矸充填进了采空区，节约了矸石运向地面处理的运输成本，这对于深部开采的煤矿来说，是节约了一大笔费用。

18、2、已公开的技术在矸石运往采空区的过程中，都是通过运输机将矸石向上拉至区段回风巷再向后方的采空区充填的，这种技术方法虽然可行，但矸石必须先向上拉，需消耗大量的电能，且费时费力；本发明将少量的矸石平拉，将大量的矸石向下拉，消耗的电能少，且省时省力。

19、3、本发明的投入使用，工作面多了一条第二运输平巷，相应增加了工作面的进风量，对瓦斯排放有很大的益处。

20、4、使用本发明将使短壁工作面的采空区得到有效充填，使得采空区与工作面总采长的比例降低，减小了顶板形成的矿山压力，对坚硬顶板条件下的安全生产十分有利。

技术特征：

1.一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤s1、在设计区段沿走向一侧的底板岩层中开设轨道上山（12）、运输上山（13）和回风上山（14）；在设计区段的上部边界开设区段回风平巷（11），在设计区段的下部开设区段第一运输平巷（5）和区段第二运输平巷（6）；

2.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：步骤s1中，轨道上山（12）、运输上山（13）和回风上山（14），三者中相邻两者之间距离为10m～20m。

3.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：步骤s1中，在运输上山（13）设置区段溜煤眼（15），区段第一运输平巷（5）和区段第二运输平巷（6）均与区段溜煤眼（15）连通；步骤s5中，区段第一运输平巷(5)、区段第二运输平巷(6)内的运煤设备运出的煤均从区段溜煤眼（15）处运出。

4.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：步骤s2中，短壁辅采工作面（4）中设置短壁辅采工作面综采支架（7）；长壁主采工作面（10）中设置长壁主采工作面综采支架（9）。

5.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：短壁辅采工作面（4）和长壁主采工作面（10）的回采工艺为综采、普采或炮采。

6.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：区段第一运输平巷（5）中安装的运煤设备为小型皮带运输机(22)，区段第一运输平巷(5)后部设置的运矸设备为小型可伸缩旋转皮带机（3）；区段第二运输平巷（6）中安装的运煤设备为中型皮带运输机(17)，区段第二运输平巷(6)后部设置的运矸设备为中型可伸缩旋转皮带机(8)。

7.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，其特征在于：区段第二运输平巷（6）或区段第一运输平巷（5）的支护形式为锚网支护。

技术总结本发明涉及煤层地下开采技术领域，公开了一种坚硬顶板厚夹矸煤层的开采方法，包括以下步骤，步骤S1、在设计区段的上部边界开设区段回风平巷，在设计区段的下部开设区段第一运输平巷和区段第二运输平巷；步骤S2、设置短壁辅采工作面和长壁主采工作面；步骤S3、同步开采长壁主采工作面和短壁辅采工作面，且短壁辅采工作面超前于长壁主采工作面开采；步骤S4、短壁辅采工作面采出的煤和长壁主采工作面采出的煤都直接运出；步骤S5、短壁辅采工作面采出的矸石运至区段第一运输平巷充填区，长壁主采工作面采出的矸石运至短壁辅采工作面采空区。技术研发人员：李振峰,李红斌,王成,屈扬,神文龙,李东印受保护的技术使用者：河南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2