基于下煤层做解放层的近距离煤层开采方法与流程

本发明涉及煤矿开采，尤其涉及基于下煤层做解放层的近距离煤层开采方法。

背景技术：

1、对于高瓦斯冲击煤层，开采解放层是最有效的治理方法。开采解放层只需对煤层开采顺序进行调整，利用先开采的煤层产生的采动效应对高瓦斯冲击煤层进行卸压，卸压后的高瓦斯冲击煤层不再具有冲击性，同时受采动影响高瓦斯冲击煤层裂隙发育，给其内瓦斯移动提供了通道，此时进行瓦斯抽采可以大大提高瓦斯抽采效率。因此解放层开采一直是煤矿领域所青睐的治理高瓦斯冲击煤层的有效方法。

2、但是解放层开采受地质条件限制严重，比如难于适用于近距离煤层条件下上煤层为高瓦斯冲击煤层的情况。这是因为两煤层距离较近时，对下煤层开采后，会导致上煤层位于下煤层开采的垮落带或裂隙带内。上煤层会由于过于破碎而不具备开采条件。但是若先对上煤层开采又会产生极大的冲击地压与瓦斯治理工作，开采更深部的软岩（将软岩作为解放层）会增加较大的经济投入，提高矸石排放难度。

3、因此，如何解决近距离煤层条件下上煤层为高瓦斯冲击煤层时的冲击地压与瓦斯治理，成为采矿领域所面临的一大技术难题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提出基于下煤层做解放层的近距离煤层开采方法，包括如下步骤：

2、s1：确定在下煤层所在层位，最低开采多厚煤层可以实现对上煤层的卸压；

3、s2：在下煤层中沿倾向掘进运输上山和回风上山；在下煤层中沿倾向自高向低依次布置若干下煤层工作面；在每一下煤层工作面上方对应布置一个上煤层工作面；

4、s3：在下煤层中，掘进首采工作面的下运输平巷，同时沿走向掘进首采工作面的下回风平巷；

5、在下煤层顶部施工顺层解放钻孔，所述解放钻孔的孔径与间距满足：解放钻孔失稳塌孔后能够等效实现对下煤层顶部层位的开采，等效开采厚度不小于步骤s1确定最低开采厚度；

6、向上煤层施工穿层钻孔，利用穿层钻孔对卸压后的上煤层中的瓦斯进行抽采；

7、对于上煤层中完成瓦斯抽采的部分，在上煤层中，沿走向掘进首采工作面的上运输平巷，同时掘进首采工作面的上回风平巷；

8、按照上述方式不断施工，直至完成下煤层中首采工作面下运输平巷、下回风平巷的掘进，完成上煤层中首采工作面上运输平巷、上回风平巷的掘进；

9、s4：开采上煤层中首采工作面；与此同时，按照步骤s3施工下煤层中第二工作面以及上煤层中第二工作面；

10、s5：开采上煤层第二工作面；与此同时，按照步骤s3施工下煤层中第三工作面以及上煤层中第三工作面；如此循环，直至开采完所有的上煤层工作面；

11、s6：自高而低依次开采各下煤层工作面。

12、优选的，步骤s2中，相邻的下煤层工作面之间留设区段煤柱；相邻的上煤层工作面之间不留区段煤柱。

13、优选的，步骤s2中，每一上煤层工作面的长度等于与其对应的下煤层工作面的长度，宽度等于与其对应的下煤层工作面的宽度加上区段煤柱的宽度。

14、优选的，步骤s2和步骤s3中，运输平巷和运输上山连接，回风平巷和回风上山连接。

15、优选的，步骤s3中，分别采用下切眼和上切眼连通下运输平巷、下回风平巷和上运输平巷、上回风平巷。

16、优选的，步骤s3中，解放钻孔的直径为400mm，间距为600mm。

17、优选的，步骤s4中，上煤层中首采工作面开采过程中，对上回风平巷进行沿空留巷形成瓦斯抽采巷，在沿空留巷墙体上沿走向间隔施工或者预留若干瓦斯抽采孔连通首采工作面开采形成的上采空区和瓦斯抽采巷。

18、优选的，步骤s4中，当上煤层首采工作面回采完毕后，紧邻上煤层首采工作面开采形成的上采空区留设小煤柱沿空掘进上煤层第二工作面的上回风巷。

19、优选的，步骤s6中，对于各下煤层工作面，在其开采过程中，在其对应的下采空区中布置瓦斯传感器，若监测的瓦斯浓度较低，则正常通风，即自下运输平巷进风，流经下煤层工作面回采区域，自下回风平巷回风，若监测的瓦斯浓度超过设定阈值，则同时自下运输平巷和下回风平巷进风，依次流经下煤层工作面回采区域、下采空区、上采空区、瓦斯抽采孔到达瓦斯抽采巷排出。

20、发明点与有益效果：1.针对近距离煤层，且上煤层为高瓦斯冲击煤层条件，本发明采用采区联合布置方案，将运输上山和回风上山布置在下煤层中，上下煤层共用运输上山和回风上山，减少上山掘进工作面量并避免瓦斯与冲击地压问题。之后在下煤层依次布置若干下煤层工作面，在上煤层对应布置若干上煤层工作面，在对下煤层各工作面进行下平巷掘进过程中，在上煤层顶板滞后施工解放钻孔，等效对上煤层进行了超薄开采，从而对上煤层中对应工作面形成卸压。然后再在下煤层中施工钻场，通过钻场施工穿层钻孔对卸压后的上煤层进行瓦斯抽采，解决瓦斯灾害问题，之后即可对对应的上煤层工作面进行上平巷掘进以及后续的开采；当上煤层工作面开采完毕后再对下煤层工作面进行开采。本发明可以在近距离条件下通过解放层施工对上煤层进行卸压与瓦斯治理，治理效果优于水力压裂等瓦斯与冲击地压治理手段。

21、2.本发明通过在下煤层顶板中施工大孔径的解放钻孔，实现对下煤层顶部的开采，达到超薄解放层开采的目的，解决了近距离煤层无法或难于施工解放层的问题。且基于上煤层工作面和下煤层工作面的施工时空关系，可以安全高效进行上煤层的卸压与瓦斯治理工作。

22、3.整体而言，本发明是先开采的上煤层后开采下煤层，在下煤层开采时开采形成的下采空区会与上煤层开采形成的上采空区连通，这就导致上采空区中的瓦斯可能会溢出至下煤层采空区，有产生瓦斯灾害的风险。对此，本发明创造性的提出，对上煤层的第一个工作面（u1工作面）的上回风平巷进行沿空留巷并在留巷墙体上施工瓦斯抽采孔，从而可以将其作为下煤层各工作面生产时的回风平巷，洗刷下采空区和上采空区中的瓦斯，解决上采空区残余瓦斯风险。

1.基于下煤层做解放层的近距离煤层开采方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s2中，相邻的下煤层工作面之间留设区段煤柱；相邻的上煤层工作面之间不留区段煤柱。

3.根据权利要求2所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s2中，每一上煤层工作面的长度等于与其对应的下煤层工作面的长度，宽度等于与其对应的下煤层工作面的宽度加上区段煤柱的宽度。

4.根据权利要求1所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s2和步骤s3中，运输平巷和运输上山连接，回风平巷和回风上山连接。

5.根据权利要求1所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s3中，分别采用下切眼和上切眼连通下运输平巷、下回风平巷和上运输平巷、上回风平巷。

6.根据权利要求1所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s3中，解放钻孔的直径为400mm，间距为600mm。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s4中，上煤层中首采工作面开采过程中，对上回风平巷进行沿空留巷形成瓦斯抽采巷，在沿空留巷墙体上沿走向间隔施工或者预留若干瓦斯抽采孔连通首采工作面开采形成的上采空区和瓦斯抽采巷。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s4中，当上煤层首采工作面回采完毕后，紧邻上煤层首采工作面开采形成的上采空区留设小煤柱沿空掘进上煤层第二工作面的上回风巷。

9.根据权利要求7所述的近距离煤层开采方法，其特征在于，步骤s6中，对于各下煤层工作面，在其开采过程中，在其对应的下采空区中布置瓦斯传感器，若监测的瓦斯浓度较低，则正常通风，即自下运输平巷进风，流经下煤层工作面回采区域，自下回风平巷回风，若监测的瓦斯浓度超过设定阈值，则同时自下运输平巷和下回风平巷进风，依次流经下煤层工作面回采区域、下采空区、上采空区、瓦斯抽采孔到达瓦斯抽采巷排出。