一种双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法技术

本发明专利技术公开了一种双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，包括双系煤层开采相互影响关系评价方法、双系煤层非对称开采模式及千万吨矿井生产系统、特厚煤层千万吨工作面回采工艺、强矿压治理方法、千万吨综放工作面回采巷道围岩控制方法、千万吨矿井安全保障方法。本发明专利技术解决了复杂采空区下特厚煤层安全高效开采技术难题，成功建设了石炭二叠系特厚煤层安全高效千万吨现代化矿井，实现了矿井科学可持续发展，对千万吨级矿井安全高效建设具有借鉴意义和应用价值，并为我国今后建设高产高效现代化矿井提供参考模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿开采
，尤其涉及。
技术介绍
随着科学技术的进步和我国现代化矿井大规模建设的开展，矿井正朝着综合机械化、自动化、大型化发展，在发展过程中遇到了新的问题和挑战，呈现出了新的发展趋势。随着煤炭工业由劳动密集型向资本密集型、技术密集型转变，安全、高效、洁净、结构优化、可持续发展成为煤炭工业的发展方向；以年产千万吨的大型综采工作面为核心的生产工艺，从根本上改变矿井生产面貌；矿井普遍向“一个矿井、一个采区、一个回采工作面”发展；以信息技术和机电一体化技术为核心的综合自动化；以绿色开采和洁净煤技术为基础的洁净化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，旨在解决复杂采空区下特厚煤层安全高效开采技术难题，为我国今后建设高产高效现代化矿井提供参考模式。本专利技术是这样实现的，包括双系煤层开采相互影响关系评价方法、双系煤层非对称开采模式及千万吨矿井生产系统、特厚煤层千万吨工作面回采工艺、强矿压治理方法、千万吨综放工作面回采巷道围岩控制方法、千万吨矿井安全保障方法。进一步，所述的双系煤层开采相互影响关系评价方法包括侏罗系煤层开采对石炭系煤层开采的矿压显现影响和水、火、瓦斯的影响；所述的侏罗系煤层开采对石炭系煤层开采的矿压显现影响包括:石炭二叠系煤层赋存较深、厚度大且结构复杂，顶板和煤层都为坚硬煤岩体，井田内上覆的侏罗系煤层有的区域为采空区、有的区域为正在开采区域、有的区域为未采区，井田内双系煤层开采时空关系复杂；侏罗系煤层开采状态复杂，侏罗系煤层不同开采状态及其覆岩的空间平衡结构形态在石炭系煤层开采扰动下将会失稳，加剧石炭系煤层覆岩运动的强度与范围；所述的水、火、瓦斯的影响包括:石炭系煤层开采后裂隙带与侏罗系采空区沟通，侏罗系各煤层采空区积水、采空区瓦斯、采空区火区将与石炭系采场或采空区沟通，增加了石炭系煤层防治水、火、瓦斯的难度。进一步，所述的双系煤层非对称开采模式及千万吨矿井生产系统包括双系煤层非对称开发模式、千万吨矿井开拓系统、千万吨矿井开采系统、千万吨矿井运输系统；所述的双系煤层非对称开发模式，即打破侏罗系矿井向下延深的传统模式，对石炭二叠系煤炭资源进行单独规划和布局；所述的千万吨矿井开拓系统包括井田工业场地布置和大巷布置，矿井盘区划分和接续设计遵循以下几个原则:尽量将大巷布置在各种保安煤柱中，以减少护巷的煤柱量；在各保安煤柱间，尽可能把盘区尺寸规划的大一些，保证回采工作面有合理的推进长度和接续区段数量；初期开采盘区回采工作面的推进方向及推进长度尽可能不受侏罗系上覆未采煤层的影响；所述的千万吨矿井开采系统包括采区划分和回采工作面布置，生产高度集中，准备巷道布置在煤层中，采用无轨胶轮车辅助运输，采用长短壁结合的开采技术，采用综采工作面辅巷多通道快速搬家倒面工艺，分区通风，按煤层划分水平并沿倾斜布置主要大巷；所述的千万吨矿井运输系统包括主斜井输送系统、采煤工作面综合机械化运输系统，主斜井输送系统皮带输送系统采用一条输送带、机头和中间共同驱动的技术方案，采煤工作面综合机械化运输系统采用无轨胶轮车辅助运输方式。进一步，开采系统均在煤层中形成，开采系统简单，实现综采工作面生产的煤炭经平巷带式输送机至大巷转载，由斜井或平硐大巷带式输送机一直运至地面原煤仓，大巷沿垂直方向重叠布置，大巷煤柱尽可能利用井田内的铁路、断层及村庄保护煤柱，实现一柱多用。进一步，为了降低矿井风压，缩短工作面至安全出口距离，在新开采区域再打一个回风井回风，这时原回风井改为进风井，可保证矿井有效风量率，这种分区开拓、分区通风的格局，可缩短通风路线和安全出口距离，保证矿区通风有效性。进一步，所述的特厚煤层千万吨工作面回采工艺包括工作面巷道布置与参数设计、工作面合理推进长度设计、回采工艺参数设计、劳动组织与技术经济指标、千万吨工作面开采装备选型、特厚煤层千万吨工作面安全高效开采技术措施；所述的回采工艺参数设计包括:(I)割煤，正常情况下，采煤机双向割煤，采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，依靠后滚筒转动自动装煤，剩余的煤由铲煤板在推溜时装入运输机，割煤时严格控制采高、顶煤、底板，必须割平且不留底煤，将煤壁割平、割直，采煤机割煤速度视后运输机放煤量多少而定，防止前后运输机煤量过多，影响皮带运输，采煤机在头、尾采用斜切进刀的方式进刀，当采煤机将上一刀煤割通后，留20架支架停止追机作业，将前滚筒降下割底煤，后滚筒上升割顶煤，退出距溜头30m之处停机，将该段支架前移，然后推溜头，放5?20架顶煤，将采煤机前滚筒再次升起，后滚筒降下，采煤机向溜头割煤，当割通溜头后，将前滚筒降下割底煤，后滚筒上升割顶煤，采煤机开始由溜头向溜尾方向正常割煤，当采煤机割到尾时，斜切进刀方式与溜头相同；(2)移架，移支架的操作顺序为:降前探梁(收伸缩梁)-一降主顶梁(200mm以内)一移支架一升主顶梁一升前探梁(升伸缩梁)，该工作面布置106架中间支架和7架过渡支架(在头布置3架过渡支架，尾布置4架过渡支架)，并在头布置端头支架(两架一组)，移架滞后采煤机后滚筒3?5架，移架时，降架以能使支架前移为宜，主顶梁下降量控制在200_以内，防止架间漏煤，同时将支架的护壁板伸出，如机道顶煤破碎，应尽量使用支架超前采煤机后滚筒进行移架；(3)推前运输机，推前运输机滞后采煤机后滚筒15m以外进行，跟机分段推入，将运输机推成一直线，推溜弯曲段长度不得低于15m ；(4)放顶煤，工作面采用每循环割一刀煤放一茬顶煤的作业方式，循环进度0.8m,两个放煤工相距5架支架同时放煤，放顶煤方式采用多轮间隔放煤。放顶煤工序与割煤工序采用平行作业方式，放煤工不得一次将放煤回转梁收回至最大角度，且放煤过程中要互相配合，尽量不让或少让顶煤流出溜子之外，当有大块煤卡在放煤口影响放煤时，则反复动作顶梁，或使用插板，将大块煤破碎，当发现矸石时，及时将回转梁伸出，停止放煤，防止矸石混入煤中，严格执行”见矸关窗”的原则，靠近溜头方向的放煤工要根据后运输机上的煤量适当控制放煤量；(5)拉后运输机，放完顶煤后，拉后部运输机，与推前运输机相同，分段将后运输机拉回，拉后运输机呈一直线，不得出现急弯，防止出现溜子事故；所述的特厚煤层千万吨工作面安全高效开采技术措施包括大采高综放工作面顶板管理技术、工作面过火成岩安全技术措施、特厚煤层大采高综放面设备安装安全技术措施、特厚煤层大采高综放面设备搬家安全技术措施、提高顶煤回收率技术措施；进一步，所述的大采高综放工作面顶板管理技术包括工作面顶板管理、端头支护、超前支护，工作面采用放顶煤液压支架支护工作面顶板，全部垮落法处理采空区，工作面顶板能够自行垮落，垮落高度满足要求，不需进行初次人工强制爆破放顶，如工作面顶板不能自行垮落，必须采取人工打眼、强制放顶的方式进行处理，具体措施另行制定。进一步，所述的过火成岩方法主要有以下两点(I)墙体宽度、厚度均小于300mm时,采用采煤机直接破岩通过,超过300mm时采取岩体中打眼爆破松动方法；(2)岩体打眼眼使用岩石钻，垂直岩体断面打眼，眼深1.Sm,每孔装药0.8kg，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药，采取正向装药，使用煤矿许用瞬发电雷管引爆，封孔使用水炮泥且长度不小于1.0m,炮眼数量根据岩体断面大小确定，眼距为0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，该双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法包括双系煤层开采相互影响关系评价方法、双系煤层非对称开采模式及千万吨矿井生产系统、特厚煤层千万吨工作面回采工艺、强矿压治理方法、千万吨综放工作面回采巷道围岩控制方法、千万吨矿井安全保障方法。

【技术特征摘要】
1.一种双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，该双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法包括双系煤层开采相互影响关系评价方法、双系煤层非对称开采模式及千万吨矿井生产系统、特厚煤层千万吨工作面回采工艺、强矿压治理方法、千万吨综放工作面回采巷道围岩控制方法、千万吨矿井安全保障方法。2.如权利要求1所述的双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，所述的双系煤层开采相互影响关系评价方法包括侏罗系煤层开采对石炭系煤层开采的矿压显现影响和水、火、瓦斯的影响。3.如权利要求1所述的双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，所述的双系煤层非对称开米模式及千万吨矿井生产系统包括双系煤层非对称开发模式、千万吨矿井开拓系统、千万吨矿井开采系统、千万吨矿井运输系统； 所述的双系煤层非对称开发模式，即打破侏罗系矿井向下延深的传统模式，对石炭二叠系煤炭资源进行单独规划和布局； 所述的千万吨矿井开拓系统包括井田工业场地布置和大巷布置，矿井盘区划分和接续设计遵循以下几个原则:尽量将大巷布置在各种保安煤柱中，以减少护巷的煤柱量；在各保安煤柱间，尽可能把盘区尺寸规划的大一些，保证回采工作面有合理的推进长度和接续区段数量；初期开采盘区回采工作面的推进方向及推进长度尽可能不受侏罗系上覆未采煤层的影响； 所述的千万吨矿井开采系统包括采区划分和回采工作面布置，生产高度集中，准备巷道布置在煤层中，采用无轨胶轮车辅助运输，采用长短壁结合的开采技术，采用综采工作面辅巷多通道快速搬家倒面工艺，分区通风，按煤层划分水平并沿倾斜布置主要大巷； 所述的千万吨矿井运输系统包括主斜井输送系统、采煤工作面综合机械化运输系统，主斜井输送系统皮带输送系统采用一条输送带、机头和中间共同驱动的技术方案，采煤工作面综合机械化运输系统采用无轨胶轮车辅助运输方式。4.如权利要求1所述的双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，开采系统均在煤层中形成，开采系统简单，实现综采工作面生产的煤炭经平巷带式输送机至大巷转载，由斜井或平硐大巷带式输送机一直运至地面原煤仓，大巷沿垂直方向重叠布置，大巷煤柱尽可能利用井田内的铁路、断层及村庄保护煤柱，实现一柱多用。5.如权利要求1所述的双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，为了降低矿井风压，缩短工作面至安全出口距离，在新开采区域再打一个回风井回风，这时原回风井改为进风井，保证矿井有效风量率，这种分区开拓、分区通风的格局，缩短通风路线和安全出口距离，保证矿区通风有效性。6.如权利要求1所述的双系煤层复杂条件下千万吨矿井安全开采方法，其特征在于，所述的特厚煤层千万吨工作面回采工艺包括工作面巷道布置与参数设计、工作面合理推进长度设计、回采工艺参数设计、劳动组织与技术经济指标、千万吨工作面开采装备选型、特厚煤层千万吨工作面安全高效开采技术措施； 所述的回采工艺参数设计包括: (I)割煤，正常情况下，采煤机双向割煤，采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，依靠后滚筒转动自动装煤，剩余的煤由铲煤板在推溜时装入运输机，割煤时严格控制采高、顶煤、底板，必须割平且不留底煤，将煤壁割平、割直，采煤机割煤速度视后运输机放煤量多少而定，防止前后运输机煤量过多，影响皮带运输，采煤机在头、尾采用斜切进刀的方式进刀，当采煤机将上一刀煤割通后，留20架支架停止追机作业，将前滚筒降下割底煤，后滚筒上升割顶煤，退出距溜头30m之处停机，将该段支架前移，然后推溜头，放5~20架顶煤，将采煤机前滚筒再次升起，后滚筒降下，采煤机向溜头割煤，当割通溜头后，将前滚筒降下割底煤，后滚筒上升割顶煤，采煤机开始由溜头向溜尾方向正常割煤，当采煤机割到尾时，斜切进刀方式与溜头相同； (2)移架，移支架的操作顺序为:降前探梁、降主顶梁、移支架、升主顶梁、升前探梁，该工作面布置106架中间支架和7架过渡支架，并在头布置端头支架，移架滞后采煤机后滚筒3~5架，移架时，降架以能使支架前移为宜，主顶梁下降量控制在200_以内，防止架间漏煤，同时将支架的护壁板伸出，如机道顶煤破碎，应尽量使用支架超前采煤机后滚筒进行移架； (3)推前运输机，推前运输机滞后采煤机后滚筒15m以外进行，跟机分段推入，将运输机推成一直线，推溜弯曲段长度不得低于15m ； (4)放顶煤，工作面采用每循环割一刀煤放一茬顶煤的作业方式，循环进度0.Sm，两个放煤工相距5架支架同时放煤，放顶煤方式采用多轮间隔放煤；放顶煤工序与割煤工序采用平行作业方式，放煤工不得一次将放煤回转梁收回至最大角度，且放煤过程中要互相配合，尽量不让或少让顶煤流出溜子之外，当有大块煤卡在放煤口影响放煤时，则反复动作顶梁，或使用插板，将大块煤破碎，当发现矸石时，及时将回转梁伸出，停止放煤，防止矸石混入煤中，严格执行”见矸关窗”的原则，靠近溜头方向的放煤工要根据后运输机上的煤量适当控制放煤量； (5)拉后运输机，放完顶煤后，拉后部运输机，与推前运输机相同，分段将后运输机拉回，拉后运输机呈一直线 ，不得出现急弯，防止出现溜子事故； 所述的特厚煤层千万吨工作面安全高效开采技术措施包括大采高综放...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏伟，杨文连，陈蓥，于斌，朱志洁，吴文达，李云鹏，苏蕴芳，孟庆男，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21