[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

说明书

本发明公开了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，包括被保护层回风巷、保护层上进风巷、保护层下进风巷、被保护层进风巷、被保护层切眼、保护层里切眼，所述保护层上进风巷、保护层下进风巷位于被保护层回风巷与被保护层进风巷连通形成的循环体的上部或下部，保护层里切眼设置在被保护层切眼的上部或下部。本发明通过确定深部矿井煤层群保护层与被保护层，优化设计保护层与被保护层间距、保护层厚度，确定保护层开采生产系统以及钻孔及瓦斯压力监测系统。可为深部强突出煤层群出现无适宜煤层作为保护层开采的技术条件提供一种新方法，以实现强突出煤层群的安全开采。

技术领域

本发明深部矿井保护层开采技术领域，具体涉及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。

背景技术

随着开采深度的增加，煤矿出现了高地应力、高瓦斯、低渗透性和低强度煤体的现象，原有的安全保障技术不满足高效生产的需求，先后也发生过煤与瓦斯事故，对安全生产造成了威胁，严重制约着煤矿安全发展。另一方面，受深部岩体赋存环境影响，地质条件的复杂性增大，煤层群开采条件煤层瓦斯压力、瓦斯含量、绝对瓦斯涌出量较浅部煤层大，而煤层透气性进一步降低，导致原作为保护层开采的无突出危险煤层或突出危险性较小的煤层升级为突出煤层或强突出煤层，可供选择的煤层保护层越来越少，首采煤层难以选择、区域性瓦斯治理难度极大，传统煤层保护层开采方式遭遇巨大挑战。千米深井强突出煤层群出现无适宜煤层作为保护层开采的技术条件时，区域性瓦斯治理将成为制约矿井高产高效的技术瓶颈。因此迫切需要寻求一种解决此类开采条件下区域性瓦斯治理难题的技术措施。

发明内容

本发明通过确定深部矿井煤层群保护层与被保护层，优化设计保护层与被保护层间距、保护层厚度，确定保护层开采生产系统以及钻孔及瓦斯压力监测系统。可为深部强突出煤层群出现无适宜煤层作为保护层开采的技术条件提供一种新方法，以实现强突出煤层群的安全开采。

为达到上述目的，本发明提供的上述一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构，包括被保护层回风巷、保护层上进风巷、保护层下进风巷、被保护层进风巷、被保护层切眼、保护层里切眼，所述保护层上进风巷、保护层下进风巷位于被保护层回风巷与被保护层进风巷连通形成的循环体的上部或下部，保护层里切眼设置在被保护层切眼的上部或下部。

优选的，保护层工作面通过保护层里切眼与保护层上进风巷和保护层下进风巷连通，被保护层工作面通过被保护层切眼与被保护层回风巷和被保护层进风巷连通。

进一步地，所述被保护层切眼前方布置有监测点，所述监测点位于被保护层回风巷、被保护层进风巷内。

进一步地，所述监测点距切眼40m处开始向外布置。

进一步地，所述被保护层回风巷、被保护层进风巷内各布置有3个监测点，监测点在被保护层回风巷、被保护层进风巷内均匀间隔分布。

进一步地，所述监测点之间的间隔距离为30m。

优选的，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；