[发明专利]一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构及开采方法

权利要求书

1.一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于：包括被保护层回风巷(1)、保护层上进风巷(2)、保护层下进风巷(3)、被保护层进风巷(4)、被保护层切眼(5)、保护层里切眼(6)，所述保护层上进风巷(2)、保护层下进风巷(3)位于被保护层回风巷(1)与被保护层进风巷(4)连通形成的循环体的上部或下部，保护层里切眼(6)设置在被保护层切眼(5)的上部或下部。

2.根据权利要求1所述的一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于：保护层工作面通过保护层里切眼(6)与保护层上进风巷(2)和保护层下进风巷(3)连通，被保护层工作面通过被保护层切眼(5)与被保护层回风巷(1)和被保护层进风巷(4)连通。

3.根据权利要求2所述的一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于：所述被保护层切眼(5)前方布置有监测点(7)，所述监测点(7)位于被保护层回风巷(1)、被保护层进风巷(4)内。

4.根据权利要求3所述的一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于：所述监测点(7)距被保护层切眼(5)40m处开始向外布置。

5.根据权利要求3所述的一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于：所述被保护层回风巷(1)、被保护层进风巷(4)内各布置有3个监测点(7)，监测点(7)在被保护层回风巷(1)、被保护层进风巷(4)内均匀间隔分布。

6.根据权利要求5所述的一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于：所述监测点(7)之间的间隔距离为30m。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，其特征在于，开采方法包括如下步骤：

步骤1，对于深部矿井地质环境探测，获取地层厚度、应力条件、瓦斯参数。基于《保护层开采技术规范》和《防治煤与瓦斯突出细则》的要求，初步确定煤层群的保护层与被保护层；

步骤2，在各岩层中采集试样，进行物理力学试验，获取煤岩的物理力学参数，基于Hoek-Brown准则确定煤岩体参数；

步骤3，结合收集的地质资料以及测定的煤岩体参数，通过计算机数值模拟软件FLAC3D进行数值模拟，构建深部煤层群数值模型；

步骤4，将模型中的保护层与被保护层间距恒定而改变保护层厚度，或者将保护层厚度恒定而改变保护层与被保护层的层间距，进而分析被保护层膨胀变形率和瓦斯压力的演化规律，根据被保护层膨胀变形率和瓦斯压力的演化规律进行保护层与被保护层的层间距、保护层开采厚度的优化设计；

步骤5，设计近全岩保护层开采生产系统，进行开采工作面优化布置；

步骤6，建立钻孔及瓦斯压力监测系统，分析被保护层卸压效果。

8.根据权利要求7所述的开采方法，其特征在于：步骤1中所述应力条件包括最大主应力、最小主应力、垂直应力；所述瓦斯参数包括瓦斯浓度、瓦斯压力。

9.根据权利要求7所述的开采方法，其特征在于：在步骤3中，所述数值模型尺寸足够大，满足圣维南原理；

所述数值模型采用摩尔库仑准则；

所述数值模型顶端施加等效的载荷模拟上方自重荷载，模型四周约束水平方向位移。模型底端固定位移；

所述数值模型采用流固耦合计算分析。

10.根据权利要求7所述的开采方法，其特征在于：步骤4中所述分析被保护层膨胀变形率及瓦斯压力演化规律，被保护层膨胀变形率大于0.3％，被保护层瓦斯压力小于0.74MPa达到瓦斯卸压效果。