一种煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法

摘要

一种煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法，适用于保护层开采条件较差的多煤层联合开采。本发明针对多煤层联合开采时煤岩保护层和其上一被保护层同时开采的时空关系特点，在煤岩保护层开采的同时，将开采出的煤岩根据大小进行分离、洗选和破碎，运输至上一被保护层采空区进行充填，避免了多采出的矸石排出矿井外，矸石不升井，节约了提升成本；开采出的岩石经过处理后可以作为井下充填材料使用，解决了充填材料的来源问题，有效防止地表沉降。该方法在实现煤岩保护层卸压开采的同时，实现了上一被保护层的绿色充填开采，保证了煤矿瓦斯高效治理，使得煤岩保护层开采更加安全、高效和绿色，经济效益和社会效益显著。

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法，尤其适用于保护层开 采条件较差的多煤层联合开采。

背景技术

对于煤层群而言，最有效的卸压增透，抽采瓦斯方法首选开采保护层，这也是《防 治煤与瓦斯突出规定》中优先采用的煤层卸压抽采瓦斯方法。但是对于很多煤层群而言，由 于煤层间隔距离大或煤层薄厚分布不均、极化严重而不具备良好的保护层开采条件。有学 者提出采用煤岩同采的方法实施保护层开采，但是煤岩同采保护层开采时会产生大量矸 石，需“两头一面”(两个保护层掘进工作面和一个回采工作面)，经计算日排矸量巨大，又不 很多矿井运输系统的单一性，必然会影响煤质；其次，大量的矸石如升井排放堆积，其提升 费用增长，同事将面临占用大面积土地和环境污染的问题；加之由于多煤层联合开采，引发 地表沉陷问题日趋严重，这些都成为许多矿井在选择进行煤岩同采保护层开采方法时不得 不考虑的问题，由于被保护层的邻近煤层极薄或基本无邻近煤层，矸石排放量巨大，许多矿 井不得不放弃对其进行煤岩同采保护层开采。为了解决这一系列问题，使煤岩同采保护层 开采方法得到有效推广，本发明提出一种煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法，实现 多煤层联合、保护层与被保护层协同安全高效绿色开采。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种安全高效、绿色经济，能 有效解决煤岩同采保护层开采面临的矸石提升耗能、矸石堆积占用土地面积、污染环境和 多煤层开采地表沉陷等问题的煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法，以扩大了煤岩同 采保护层的开采适用范围。

为实现上述目的，本发明的煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法，将待采煤 层上部的煤岩同采保护层开采出的煤岩经处理分离运输到上一被保护层，对上一被保护层 的采空区进行充填，在实现上一被保护层充填开采的同时，开采煤岩保护层会使得待采煤 层卸压增透，继而可对待采煤层实施预抽瓦斯消突措施，待煤岩保护层开采完成后，可直接 对待采煤层进行正常开采，从而实现多煤层联合、保护层与被保护层协同安全高效开采，具 体步骤如下：

a.开采煤层群时，进行多煤层联合开采，确定距离待采煤层的最大保护垂距以内 的某一层处，选择薄煤层+岩层作为该待采煤层的煤岩同采保护层；

b.对煤岩同采保护层进行开采，同时进行在待采煤层上部已经实施过保护层开采 措施的邻近上一被保护层的开始正常回采，形成煤岩同采保护层和上一被保护层或同时开 采的格局；

c.在煤岩同采保护层开采的过程中，将开采出的煤和岩石根据大小进行分离、洗 选和破碎后，从煤岩同采保护层工作面运输至上一被保护层工作面，对上一被保护层采空 区进行充填，避免了采出的矸石排出矿井外的同时，解决了充填材料的来源问题，实现上一 被保护层的充填开采；

d.煤岩同采保护层开采后，煤岩同采保护层采空区顶板或底板邻近煤岩层破坏、 移动和变形，并在特定时间和空间内，使煤层膨胀、裂隙发育、透气性系数呈数百倍以上增 加，煤层吸附瓦斯大量解析；

e.对待采煤层进行瓦斯抽采，降低待采煤层中瓦斯含量，消除待采煤层的突出危 险性；

f.随着煤岩同采保护层开采完毕，待采煤层内的瓦斯也得到了有效抽采，即可对 待采煤层进行正常开采。

当遇到待采煤层距离上方煤岩层的垂距较远时，超过《防治煤与瓦斯突出规定》确 定最大保护垂距，即保护层开采条件差或无保护层开采条件的复杂地质条件时，选择一岩 层作为待采煤层的煤岩同采保护层。

所述煤岩同采保护层位于待采煤层上部或下部。

有益效果：本发明针对煤岩同采保护层开采面临的矸石提升耗能、矸石堆积占用 土地面积、污染环境和多煤层开采引发地表沉陷等问题，将煤岩同采保护层开采出的岩石 根据大小进行分离、洗选和破碎，然后运输至上一被保护层工作面进行充填，在保证被保护 层充分卸压增透的同时，实现了上一被保护层的充填开采。此方法通过开采一煤岩保护层， 使被保护层瓦斯得到了高效治理，同时煤岩同采保护层开采出的岩石经过处理后可以作为 上一被保护层充填材料使用，这样既避免了多采出的矸石排出矿井外，又解决了煤矿井下 充填材料的来源问题；其特点在于扩大了煤岩同采保护层的开采适用范围，在被保护层近 邻只有极薄煤层或基本无煤层情况下，仍可选择煤岩保护层开采，实现了的安全、高效和绿 色开采。本发明适用于高瓦斯煤层群的多煤层联合开采，可形成多煤层联合、保护层与被保 护层协同安全高效绿色开采，可产生显著的经济效益和社会效益，具有极好的推广价值。其 方法简单，安全高效、绿色经济，能有效解决煤岩同采保护层开采面临的矸石提升耗能、矸 石堆积占用土地面积、污染环境和多煤层开采地表沉陷等问题，有效扩大了煤岩同采保护 层的开采适用范围，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法示意图。

图中：1-上一煤层已采保护层，2-上一被保护层，3-煤岩同采保护层，4-薄煤层，5- 岩层，6-待采煤层，7-上一被保护层工作面，8-上一被保护层采空区，9-煤岩同采保护层工 作面，10-煤岩同采保护层采空区

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的煤岩同采保护层与被保护层协同开采方法：将待采煤层6上 部的煤岩同采保护层3开采出的煤岩经处理分离运输到上一被保护层2，对上一被保护层2 的采空区进行充填，在实现上一被保护层2充填开采的同时，开采煤岩保护层3会使得待采 煤层6卸压增透，继而可对待采煤层6实施预抽瓦斯消突措施，待煤岩保护层3开采完成后， 可直接对待采煤层6进行正常开采，从而实现多煤层联合、保护层与被保护层协同安全高效 开采，具体步骤如下：

a.开采煤层群时，进行多煤层联合开采，确定距离待采煤层6的最大保护垂距以内 的某一层处，选择薄煤层4+岩层5作为该待采煤层6的煤岩同采保护层3；当遇到待采煤层6 距离上方煤岩层的垂距较远时，超过《防治煤与瓦斯突出规定》确定最大保护垂距，即保护 层开采条件差或无保护层开采条件的复杂地质条件时，选择一岩层5作为待采煤层6的煤岩 同采保护层3；

b.对煤岩同采保护层3进行开采，同时进行在待采煤层6上部已经实施过保护层开 采措施的邻近上一被保护层2的开始正常回采，形成煤岩同采保护层3和上一被保护层2或 同时开采的格局；

c.在煤岩同采保护层3开采的过程中，将开采出的煤和岩石根据大小进行分离、洗 选和破碎后，从煤岩同采保护层工作面9运输至上一被保护层工作面7，对上一被保护层采 空区8进行充填，避免了采出的矸石排出矿井外的同时，解决了充填材料的来源问题，实现 上一被保护层2的充填开采；

d.煤岩同采保护层3开采后，煤岩同采保护层采空区10顶板或底板邻近煤岩层破 坏、移动和变形，并在特定时间和空间内，使煤层膨胀、裂隙发育、透气性系数呈数百倍以上 增加，煤层吸附瓦斯大量解析；

e.对待采煤层6进行瓦斯抽采，降低待采煤层6中瓦斯含量，消除待采煤层6的突出 危险性；

f.随着煤岩同采保护层3开采完毕，待采煤层6内的瓦斯也得到了有效抽采，即可 对待采煤层6进行正常开采。

所述煤岩同采保护层3位于待采煤层6上部，也可位于待采煤层6下部。

实施例1、煤层群开采时，1#煤层与2#煤层距离较近，即2#煤层在1#煤层的最大保 护垂距以内，1#煤层可作为2#煤层的保护层开采，2#煤层下方还有一主采4#煤层，由于2#煤 层和4#煤层距离较远，其距离大于按《防治煤与瓦斯突出规定》确定的最大保护垂距，在待 采4#煤层上部仅有一极薄的3#煤层，因此4#煤层保护层开采条件很差；1#煤层作为2#煤层 的保护层正常开采，2#煤层在1#煤层开采完毕后，开始进行开采；即2#煤层为上一被保护层 2，1#煤层为上一煤层已采保护层1，3#煤层为薄煤层4，4#煤层为待采煤层6，在2#煤层(上一 被保护层2)开采的同时，选择按《防治煤与瓦斯突出规定》确定的可保护距离范围内的3#极 薄煤层(薄煤层4)和其邻近下覆岩层5作为4#煤层(待采煤层6)的保护层进行开采，形成煤 岩同采保护层3，已实施过保护层开采措施的2#煤层(上一被保护层2)和煤岩同采保护层3 同时进行开采；煤岩同采保护层3开采时，开采出的煤和岩石根据大小进行分离、洗选和破 碎后，从煤岩同采保护层工作面9运输至2#煤层工作面(上一被保护层工作面7)，对2#煤层 采空区(上一被保护层采空区8)进行充填，避免了多采出的矸石排出矿井外，同时开采出的 岩石经过处理后可以作为井下充填材料使用，解决了充填材料的来源问题，实现了2#煤层 (上一被保护层2)的充填开采。煤岩同采保护层3开采后，煤岩同采保护层采空区10底板邻 近煤岩层破坏、移动和变形，并在特定时间和空间内，产生大量裂隙，因此与煤岩同采保护 层3底板邻近的4#煤层(待采煤层6)发生膨胀、裂隙发育、透气性系数呈数百倍以上增加，煤 层吸附瓦斯大量解析，这为4#煤层(待采煤层6)瓦斯抽采提供了良好条件，从而保证了4#煤 层(待采煤层6)的安全高效开采。此方法应用于本实施例，通过在待采煤层6上部一薄煤层4 处实施开采一煤岩同采保护层3，煤岩同采保护层3开采出的煤岩经过处理后运输至上一被 保护层2，作为充填材料使用，既避免了多采出的矸石排出矿井外，又解决了煤矿井下充填 材料的来源问题，在实现被保护层6瓦斯高效治理的同时，实现了上一被保护层2的充填开 采，从而实现了多煤层联合、保护层与被保护层协同安全高效绿色开采。