[发明专利]一种水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，特别涉及一种水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采方法。

背景技术

水库坝体下煤炭开采研究属于“三下”采煤的研究领域。在水体下采煤的历史大约有100年了，各产煤国家在海下、河流下、湖泊下、含水的松散层（流砂层、砾石层）下、含水的岩层（灰岩、砂岩）下、人工修建的蓄水工业建筑物下、充水的巷道与采场下进行了大量的试验开采工作。迄今为止，海外有英国、日本、加拿大、智利和澳大利亚五国进行了海下采煤，都取得了成功。在国内，龙口矿区已经成为我国第一个海底下采煤的矿区，也是世界上第六个海底下采煤的矿区。

建（构）筑物下采煤有多种开采技术措施，协调开采方法是其中的方法之一。协调开采方法的原理是：根据开采引起的地表移动变形分布规律，通过合理的开采布局，调整开采工作面的布置方式等方法减缓开采地表变形值，即通过合理布置工作面开采边界及开采顺序，实现不同工作面间形成的拉伸区与压缩区相抵消或有一定的抵消，保护地面建（构）筑物；或通过两个或多个工作面的配合，使被保护对象处于下沉盆地的中间区或压缩变形区，只承受动态变形以及最终的均匀下沉，不承受最终的拉伸变形，可以有效减少地表变形对地表建（构）筑物的损害。一般情况下，通过调整工作面不同的开采边界或多个工作面或多煤层联合开采，只能使煤层之间或各分层的开采工作面开采引起的地表移动变形互相抵消一部分，使地表建（构）筑物承受的变形减小而不能消除。该方法可减少地表变形，但不能减少地表下沉。

国内外常见的协调开采方法主要有如下几种：

（1）减小开采边界影响的叠加

利用上、下矿层(或分层)工作面间的距离差异，以减小开采引起的地表移动变形(见附图3)。该法可用于两个方面：（a）减小动态移动变形的影响；（b）减小工作面边界部位的变形量

（2）多工作面协调开采

如附图4所示，采用一个大的工作面或几个工作面同时开采，使建筑物位于移动盆地的平底部位，使建筑物只受动态变形的影响，从而保护建筑物。同时，考虑开采过程中地表移动变形的动态影响，故将开采工作面按一定方式布置，减小开采动态变形影响。

（3）对称开采方法

在建（构）筑物下开采时，如果建筑物抵抗压缩变形的能力较大，而对倾斜和拉伸变形又十分敏感，则可以采用对称背向开采的方法（见附图5）。例如：在受保护建筑物正下方布置两个背向开采的工作面。在这种情况下，建筑物一开始就处于下沉盆地中央的压缩变形区内，不承受拉伸变形，不产生倾斜。这种方法一般只是在回采十分重要的单个的建筑物煤柱时才采用。

但是，在水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采的方法，使坝体承受压缩变形而不出现拉伸变形，特别是使坝体不出现横向的拉伸变形裂缝，确保坝体的安全运行，在国内、外尚未出现类似的文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采方法，以保证坝体始终处于压缩状态，而不出现拉伸变形和裂缝，确保坝体的安全稳定及煤矿的安全生产。

本发明技术方案为：一种水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采方法，包括如下步骤：（1）根据地质采矿资料和水库坝体的位置，确定各工作面的位置，然后采用概率积分法预计各开采工作面开采以后的地表移动变形值；（2）根据上述各开采工作面开采以后的地表移动变形值结果，进一步图调整优化水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采的井下开采方案，以使开采以后各开采工作面坝体不出现拉伸变形和裂缝，具体步骤包括：1）确定各开采工作面推进方向与坝体长轴方向一致，即坝体长轴方向平行于开采工作面推进方向或开采边界；2）调整开采工作面的开采尺寸，合理确定开采工作面的开采宽度，根据条带开采设计的要求，同时考虑井下的开采效率，确定各开采工作面的开采宽度为开采深度的1/4~1/5；3）合理确定各开采工作面的位置和开采边界，使开采以后，在坝体附近引起的地表变形为压缩变形而非拉伸变形；4）采用跳采方式确定各开采工作面的开采顺序，使每个开采工作面开采以后坝体均不受拉伸变形；5）合理确定各开采工作面的推进速度，开采工作面的推进速度为2.4~3.0m/d。

所述开采工作面的推进为匀速推进，且推进速度为2.6m/d。

所述开采工作面的开采宽度为开采深度的1/4.2。

所述跳采方式具体为：将水库坝体煤柱的五个开采工作面自上而下依次命名为第一工作面、第二工作面、第三工作面、第四工作面和第五工作面，按照第二工作面→第四工作面→第一工作面→第五工作面→第三工作面的顺序依次开采。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：