[发明专利]一种浅埋薄基岩煤层短壁连采技术适用条件的分类方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浅埋薄基岩煤层短壁连采技术适用条件分类方法，尤其适用于浅埋薄基岩短壁连采工作面采硐的合理布置及安全高效回采工艺方式，属于煤炭地下开采方法领域。

背景技术

连续采煤机短壁机械化开采是为了提高资源回收率，提高工作面安全性，改善工作面环境，实现工作面高产高效，解决开采深度较大、顶板中等稳定性条件下的煤层开采而发展起来的，是一种高效的短壁式采煤方法。其实质是从顺槽掘支巷，形成回收区段，然后在支巷内用连续采煤机双翼或单翼斜切进刀回收煤柱。其基本条件有：①一定的基岩厚度；②合理的护巷煤柱、支巷煤柱尺寸；③足够的支架支承力；④相应的、合理的安全技术措施。然而，如何合理确定浅埋煤层基岩较薄区域的开采方法和工艺方式，一直是急需妥善解决的问题。实践表明，在基岩较薄情况下采用长壁式开采体系增加了矿井生产的不安全因素。连续采煤机房柱式采煤法以其机动灵活、对煤厚适应性强等优点在一定条件下得到了成功应用，积累了不少可以借鉴的经验，但在浅埋薄基岩煤层的开采应用中还没有较为成熟的经验，还未形成一种完善的、系统的短壁开采模式，并且在生产中也遇到了诸如在基岩厚度发生变化时如何选择合理的采硐布置方式、采硐间煤柱尺寸等问题。因此，按照基岩厚度对浅埋煤层基岩较薄区域短壁连采技术适用条件实施分类是急待解决的一大问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决在基岩厚度较薄的条件下的短壁连采合理工艺方式问题，提出了一种连采工作面在不同基岩厚度时应采用的合理开采方法。

本发明的浅埋薄基岩煤层短壁连采技术适用条件分类方法，具体包括以下内容：

a.根据煤层地质条件，选取老顶关键层破断距作为分类的综合指标及①上覆岩层岩石单轴抗压强度(σ_c)；②基岩厚度(H_b)；③基载比(J_z)；④工作面采动影响指数(D)；⑤岩体完整性指数(I)为分类指标；

b.以典型短壁连采工作面为样本，通过模糊聚类方法，得到以基岩厚度为主要指标的浅埋薄基岩煤层短壁连采技术适用条件的分类中心；

c.对将开采煤层的具体条件按分类中心的指标进行分类并确定各分类合理的关键技术参数。

当基岩厚度不小于35m时，采高为5～6m，支巷煤柱宽度为15m，采硐间煤柱宽度为0.2～0.5m，按多硐连续式布置，双翼进刀，支巷煤柱锚杆支护间排距为1000×1200mm，采硐宽度为6m，工作面长100m；当基岩厚度在25～35m之间时，采高为5～6m，支巷煤柱宽度为15m，采硐间煤柱宽度为0.2～0.5m，按多硐间隔式布置(10间5m)，双翼进刀，支巷煤柱锚杆支护间排距为1000×1000mm，采硐宽度为6m，工作面长90m；当基岩厚度在15～25m之间时，采高为4～5m，支巷煤柱宽度为17m，采硐间煤柱宽度为0.5～1m，按多硐间隔式布置(5间5m)，双翼进刀，支巷煤柱锚杆支护间排距为800×1000mm，采硐宽度为5.5m，工作面长80m;当基岩厚度在10～15m之间时，采高为4～5m，支巷煤柱宽度为17m，采硐间煤柱宽度为1～1.5m，按多硐间隔式布置(5间10m)，单翼进刀，支巷煤柱锚杆支护间排距为700×800mm，采硐宽度为5m，工作面长70m；当基岩厚度不大于10m时，采高为4m，支巷煤柱宽度为20m，采硐间煤柱宽度为4m，按单一采硐式布置，单翼进刀，支巷煤柱锚杆支护间排距为700×700mm，采硐宽度为5m，工作面长60m。

采用上述分类方法，煤炭资源回收率高，安全性强。

附图说明

图1：短壁连采工作面巷道系统；

图2：短壁采硐布置方式(a-单一采硐式b-多硐间隔式c-多硐连续式)；

图中符号说明如下：

1-主巷  2-支巷  3-联络巷  4-采硐  5-煤柱

具体实施方式

本发明的浅埋薄基岩煤层短壁开采技术适用条件分类方法，根据煤层地质条件及覆岩物理力学参数，具体进行下列步骤：

1.确定分类指标

对浅埋煤层而言，关键层是防止“溃水溃沙”的、对其上覆岩层的保护层，所以，在进行短壁连采分类中，选取老顶关键层破断距作为分类的综合指标，并选取以下5个分类指标：

①上覆岩层岩石单轴抗压强度(σ_c)。以工作面范围内岩层单轴抗压强度的加权平均值而确定，用实验室标准岩样加压法测取。实践表明，上覆岩层的岩性对岩层移动有很大影响。

②基岩厚度(H_b)。煤层以上到松散层之间的岩层厚度，m。