[发明专利]近距离煤层群完全无煤柱连续卸压开采方法

说明书

技术领域

本发明涉及卸压开采技术领域，尤其是一种适应于煤炭开采工程领域的近距离煤层群完全无煤柱的连续卸压开采方法。

背景技术

煤系地层主要是由多个煤层构成的煤层群赋存条件。煤层群开采过程中多个煤层之间相互影响，使覆岩运动和采动应力场更趋复杂。当叠加扰动与深部高地应力、高瓦斯、软弱岩层或坚硬岩层等不利因素耦合作用时，往往会引发灾难性的事故，如煤与瓦斯突出、冲击地压、瓦斯爆炸等。研究表明，在近距离煤层群赋存条件下，合理规划煤层开采的先后顺序，优选开采时机可以消除一部分不利因素的影响。例如，先开采赋存条件较好的煤层，利用开采过程中产生的采动裂隙使临近难采煤层瓦斯溢出、应力降低，从而变难采煤层为易采煤层，显著提升开采的技术难度和工作效率，大大降低难采煤层的开采风险。

但是由于工作面之间需要留设一定宽度的煤柱，使卸压不够充分，煤柱上下的高度集中应力仍然给邻近煤层带来安全隐患。近年来，为避免这种煤柱应力的不利影响，煤炭开采领域正不断推广应用无煤柱沿空留巷技术，该技术实现了工作面之间不留设煤柱的效果，然而却留下了一条人工充填的岩柱，尽管岩柱的宽度仅有几米宽，却仍然在上下邻近煤层中形成较大的集中应力区，采掘工作面经过这一区域时仍然面临着空间维护和安全开采的重大难题。

由此可见，近距离煤层群卸压开采的技术思路已经形成，但目前尚不能通过率先开采一个易采煤层，完全实现邻近难采煤层的充分卸压。数米宽的岩柱替代了数十米宽的煤柱之后，仍然是临近煤层开采的安全隐患。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种完全无煤柱的卸压开采方法，利用开采过程中的围岩运动和裂隙发育，促成对上下邻近煤层的卸压，减小复杂煤层的地应力，促使瓦斯溢出、变难采煤层为易采煤层，从而显著降低了复杂煤层的开采风险、提高了矿井作业的安全性。

技术方案：本发明近距离煤层群完全无煤柱连续卸压开采方法，包括如下步骤：

a.在煤层群中确定各个煤层的开采顺序，在首采煤层中按照常规方法划分开采水平和采区，开展首采煤层的开拓和准备工作；

b.在采区内划分区段，区段之间不留煤柱，自首采区的上边界或下边界区段开始，开掘第一个采煤工作面的运输巷、第一轨道巷、第一切眼以及与其相邻的第二个采煤工作面的第二轨道巷及第二切眼，构成工作面生产系统；

c.开采第一个采煤工作面，并在采空区的边缘实施沿空留巷，具体步骤如下：

(1-1)在靠近第二个采煤工作面一侧，沿着采空区的边缘、紧跟采煤工作面，安置柔性模袋，向该柔性模袋内泵入高水材料，砌筑内置有通风管的充填墙体，形成沿空留巷，本工作面的新鲜风流由第一运输巷和第一轨道巷进入，并经过沿空留巷、第二切眼和第二轨道巷流出，使第一个采煤工作面构成Y型通风系统；

(1-2)随着第一个采煤工作面向前推进并在其后方留出1.2～3.0m长度的充填空间时，继续砌筑内置有通风管的充填墙体，并将本次充填墙体内的通风管与之前充填墙体内的通风管螺纹联接在一起，构成通气管路；

(1-3)随着第一个采煤工作面的不断推进，重复步骤(1-2)，直至第一个采煤工作面回采结束；

d.第二个采煤工作面回采前，开掘与其相邻的第三个采煤工作面的轨道巷及切眼，并在第二个采煤工作面回采前完成开掘工作；

e.将第一个采煤工作面的沿空留巷作为第二个采煤工作面的运输巷，与第二个采煤工作面的第二轨道巷和第二切眼、以及第三个采煤工作面的轨道巷和切眼构成第二个采煤工作面的通风系统，开采第二个采煤工作面，并在第二个采煤工作面的轨道巷实施沿空留巷，具体步骤如下：

(2-1)在靠近第三个采煤工作面一侧，沿着第二个采煤工作面采空区边缘、紧跟第二个采煤工作面，安置柔性模袋，向该柔性模袋内泵入高水材料，砌筑内置有通气管路的巷旁充填墙体；

(2-2)第二个采煤工作面向前推进并在其后方留出1.2～3.0m长度的空间时，继续砌筑内置有通气管的巷旁充填墙体，并将本次充填墙体内的通气管与前一次充填墙体内的通气管连接旋紧，构成通气管路，同时将第一个采煤工作面的充填墙体表面的柔性模袋去除；

(2-3)随着第二个采煤工作面的不断推进，重复步骤(2-2)直至回采结束；

(2-4)向运输巷充填墙体的通气管路泵送二氧化碳气体，使该充填墙体碳化分解，实现完全无煤岩柱卸压开采；

f.重复步骤d和e，直至采区内所有的工作面都回采完毕；

g.重复步骤b～f，直至本开采水平的所有采区都回采完毕；