一种突出煤层群的采区布置方法

技术领域

本申请涉及矿井采区布置技术领域，具体涉及一种突出煤层群的采区布置方法。

背景技术

突出煤层群在我国煤炭资源中分布广、储量大、开采强度高。开采突出煤层群时，一般情况下选择先回采上部煤层继而回采下部煤层的下行式开采。在特殊情况下根据煤层群瓦斯参数和开采技术条件选择中部或者下部煤层作为保护层开采，此时就必须采用先采中部或者下部煤层的上行开采，减轻或消除上煤层的煤与瓦斯突出危险性。当保护层为劣质、薄及不稳定煤层时，为保证开采效益，可以采用上行开釆与下行开采相结合的方式对煤层进行回釆。

在开采有煤与瓦斯突出危险性煤层群时，现有技术条件主要存在以下问题：

(1)煤柱周围应力集中，巷道围岩变形大。采用传统采煤方法“121”工法，即一个采煤工作面掘进两条巷道保留一个煤柱，本煤层及相邻煤层煤柱周围应力集中，导致回采巷道到围岩大变形，存在安全隐患，影响正常生产。

(2)“采”和“抽”不能统筹进行。保护层首采工作面布置完成后需在两条顺槽内布置瓦斯抽采系统对上部煤层或者下部煤层进行瓦斯抽采，待上部煤层或者下部煤层瓦斯抽采达标后首采工作面方可进行回采，“采”和“抽”不能统筹系统进行，导致矿井接替紧张，生产效率低。

(3)瓦斯抽采时间短，易造成瓦斯超限。保护层首采面回采时，采空区未留巷，布置在两条顺槽瓦斯抽采系统必须撤除，不能对上部煤层或者下部煤层继续抽放，上部煤层或者下部煤层回采速度快时可能瓦斯超限，给煤矿生产带来安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案。

本申请提供了一种一种突出煤层群的采区布置方法，其包括以下步骤：

在突出煤层群的多个煤层中确定保护层，与保护层相邻且位于保护层上方的煤层为上相邻煤层，与保护层相邻且位于保护层下方的煤层为下相邻煤层；

在保护层中布置突出煤层群的首采工作面，利用切顶卸压留巷工艺，在首采工作面的两顺槽和工作面切眼均施工切顶留巷。

首采工作面回采结束后，布置上相邻煤层的回采工作面和下相邻煤层的回采工作面，定义上相邻煤层的回采工作面为第一回采工作面，定义下相邻煤层的回采工作面为第二回采工作面，利用切顶卸压留巷工艺，在所述第一回采工作面的两顺槽和所述第二回采工作面的两顺槽均实施切顶留巷；

布置上联络巷和下联络巷，所述第一回采工作面的两顺槽通过上联络巷与所述首采工作面的两顺槽连通，下所述第二回采工作面的两顺槽通过下联络巷与所述首采工作面的两顺槽连通。

进一步地，所述上联络巷包括第一上联络巷和第二上联络巷，所述第一回采工作面的轨道顺槽通过所述第一上联络巷与所述首采工作面的轨道顺槽连通，所述第一回采工作面的运输顺槽通过所述第二上联络巷与所述首采工作面的运输顺槽连通。

进一步地，所述下联络巷包括第一下联络巷和第二下联络巷，所述第二回采工作面的轨道顺槽通过所述第一下联络巷与所述首采工作面的轨道顺槽连通，所述第二回采工作面的运输顺槽通过所述第二下联络巷与所述首采工作面的运输顺槽连通。

进一步地，布置所述第一回采工作面和所述第二回采工作面的施工同时进行；或

先布置所述第一回采工作面，再布置所述第二回采工作面；或

先布置所述第二回采工作面，再布置所述第一回采工作面。

进一步地，随着所述首采工作面的回采，所述首采工作面的轨道顺槽形成第一留巷，所述首采工作面的运输顺槽形成第二留巷，所述首采工作面的切眼形成第三留巷。

进一步地，随着所述第一回采工作面的回采，所述第一回采工作面的轨道顺槽形成第四留巷，所述第一回采工作面的运输顺槽形成第五留巷。

进一步地，待所述第一回采工作面回采完成后，所述第四留巷和所述第五留巷保留下来，与上方的煤层的工作面顺槽通过联络巷继续连通，并采用相同方法依次完成所述突出煤层群位于保护层上方所有煤层的工作面布置。

进一步地，随着所述第二回采工作面的回采，所述第二回采工作面的轨道顺槽形成第六留巷，所述第二回采工作面的运输顺槽形成第七留巷。

进一步地，待所述第二回采工作面回采完成后，所述第六留巷和所述第七留巷保留下来，与下方的煤层的工作面顺槽通过联络巷继续连通，并采用相同方法依次完成所述突出煤层群位于保护层下方所有煤层的工作面布置。

进一步地，在任意煤层完成第一个回采工作面的回采后，以该回采工作面为中心向两侧继续布置回采工作面。

本申请实施例提供的上述技术方案设计了一种突出煤层群开采的采区布置方法，首先在突出煤层群的多个煤层中确定保护层，保护层的首采工作面可以利用顺层长钻孔预抽条带瓦斯进行消突，利用切顶卸压无煤柱自成巷工艺进行切眼及两条顺槽留巷，形成完善通风系统。然后相邻煤层通过联络巷与顺槽留巷进行连接，循环此布置方法完成对整个采区的布置。其相比于现有技术具有如下技术效果：

(1)首采工作面不留煤柱，减少应力集中。首采工作面采用切顶卸压无煤柱自成巷工艺，一是把切眼和两个顺槽三条巷道留下，形成完善的通风系统；二是两个顺槽留巷作为本煤层相邻工作面的顺槽使用，不留煤柱，取消本煤层及相邻煤层煤柱周围应力集中，减少回采巷道到围岩变形，保证矿井安全高效生产。

(2)可以实现“采”与“抽”统筹进行。利用切顶卸压无煤柱自成巷工艺实现切眼及顺槽留巷后，可利用留下来的巷道对上部煤层或者下部煤层瓦斯进行抽放，实现上部煤层或者下部煤层瓦斯抽采与首采工作面回采同时进行，上部和下部煤层“采”和“抽”可统筹系统进行，实现上、下协同开采，解决采掘接替紧张的问题。

(3)延长回采工作面瓦斯抽采时间。通过切顶卸压无煤柱自成巷工艺实现切眼及顺槽留巷后，布置在两条顺槽的瓦斯抽采系统不须撤除，可利用留下来的巷道对上部煤层或者下部煤层继续抽放，避免上部煤层或者下部煤层回采速度快时瓦斯易超限，实现安全高效开采。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为突出煤层群中首采工作面的层位布置示意图；

图2为突出煤层群中上相邻煤层的回采工作面的层位布置示意图；

图3为突出煤层群中下相邻煤层的回采工作面的层位布置示意图；

图4为突出煤层群中首采工作面的巷道布置示意图；

图5为突出煤层群中上相邻煤层的回采工作面的巷道布置示意图；以及

图6为突出煤层群中下相邻煤层的回采工作面的巷道布置示意图。

图中：

100、进风大巷；200、回风大巷；

300、保护层；301、首采工作面；302、轨道顺槽；303、运输顺槽；304、切眼；305、第一留巷；306、第二留巷；307、第三留巷；

400、上相邻煤层；401、第一回采工作面；402、轨道顺槽；403、运输顺槽；404、第四留巷；405、第五留巷；

500、下相邻煤层；501、第二回采工作面；502、轨道顺槽；503、运输顺槽；504、第六留巷；505、第七留巷；

600、第一上联络巷；700、第二上联络巷；800、第一下联络巷；900、第二下联络巷。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-6所示，本申请实施例提供了一种突出煤层群的采区布置方法，其应用于具有多煤层的采区，尤其是多煤与瓦斯突出煤层的采区，即采煤区为包含有若干煤与瓦斯突出煤层的突出煤层群。采煤区包括为每一个煤层服务的进风大巷100和回风大巷200。突出煤层群的采区布置方法包括以下的步骤。

步骤一：如图1所示，在突出煤层群的多个煤层中确定保护层300，与保护层300相邻且位于保护层300上方的煤层为上相邻煤层400，与保护层300相邻且位于保护层300下方的煤层为下相邻煤层500。保护层300位于突出煤层群的中部，其层位布置关系如图1所示。其中保护层300优选为突出煤层群中部的某一煤层，用以在其中建立首采工作面301后，可以分别向上和向下开拓，用以完成整个突出煤层群的布置。

步骤二：如图1和4所示，在保护层300中布置突出煤层群的首采工作面301，利用切顶卸压留巷工艺，在首采工作面301的两顺槽和工作面切眼304均施工切顶留巷。具体地，首采工作面301具有轨道顺槽302和运输顺槽303，首采工作面301的轨道顺槽302与回风大巷200连通，首采工作面301的运输顺槽303与进风大巷100连通。首采工作面301在回采过程中，轨道顺槽302通过切顶卸压留巷工艺形成第一留巷305，首采工作面301的运输顺槽303通过切顶卸压留巷工艺形成第二留巷306，首采工作面301的切眼304通过切顶卸压留巷工艺保留下来形成第三留巷307。

首采工作面301的上述布置方式不留煤柱，减少应力集中。首采工作面301采用切顶卸压无煤柱自成巷工艺，一是把首采工作面301的切眼304和两个顺槽共计三条巷道保留下来，用于形成完善的通风系统；二是首采工作面301的两个顺槽留巷后可以作为保护层300煤层中相邻工作面的顺槽使用，不留煤柱，取消本煤层及相邻煤层煤柱周围应力集中，减少回采巷道到围岩变形，保证矿井安全高效生产。

首采工作面301的上述布置方式可以实现“采”与“抽”统筹进行。利用切顶卸压无煤柱自成巷工艺实现首采工作面301的切眼304及顺槽留巷后，可利用留下来的巷道对上相邻煤层400或者下相邻煤层500的瓦斯进行抽放，实现上相邻煤层400或者下相邻煤层500的瓦斯抽采与首采工作面301的回采同时进行，上下煤层之间的“采”和“抽”可统筹系统进行，实现上、下协同开采，解决采掘接替紧张的问题。

首采工作面301的上述布置方式可以延长回采工作面瓦斯抽采时间。通过切顶卸压无煤柱自成巷工艺实现切眼304及两顺槽留巷后，布置在两条顺槽的瓦斯抽采系统无需撤除，可利用留下来的巷道对上部煤层或者下部煤层继续抽放，避免上部煤层或者下部煤层回采速度快时瓦斯易超限，实现安全高效开采。

步骤三：如图2-6所示，首采工作面301回采结束后，布置上相邻煤层400的回采工作面和下相邻煤层500的回采工作面，定义上相邻煤层400的回采工作面为第一回采工作面401，定义下相邻煤层500的回采工作面为第二回采工作面501，利用切顶卸压留巷工艺，在第一回采工作面401的两顺槽和第二回采工作面501的两顺槽均实施切顶留巷。具体地，第一回采工作面401具有轨道顺槽402和运输顺槽403，第一回采工作面401的轨道顺槽402和运输顺槽403均与进风大巷100连通；第二回采工作面501具有轨道顺槽502和运输顺槽503，第二回采工作面501的轨道顺槽502和运输顺槽503均与进风大巷100连通。

第一回采工作面401在回采过程中，第一回采工作面401的轨道顺槽402通过切顶卸压留巷工艺形成第四留巷404，第一回采工作面401的运输顺槽403通过切顶卸压留巷工艺形成第五留巷405；第二回采工作面501在回采过程中，第二回采工作面501的轨道顺槽502通过切顶卸压留巷工艺形成第六留巷504，第二回采工作面501的运输顺槽503通过切顶卸压留巷工艺形成第七留巷505。

步骤四：如图5和6所示，布置上联络巷和下联络巷，第一回采工作面401的两顺槽通过上联络巷与首采工作面301的两顺槽连通，下第二回采工作面501的两顺槽通过下联络巷与首采工作面301的两顺槽连通。

具体的，上联络巷包括第一上联络巷600和第二上联络巷700，第一回采工作面401的轨道顺槽402通过第一上联络巷600与首采工作面301的轨道顺槽302连通，第一回采工作面401的运输顺槽403通过第二上联络巷700与首采工作面301的运输顺槽303连通。在第一回采工作面401的回采过程中，第一回采工作面401的轨道顺槽402位于采空区的部分伴随着回采形成第四留巷404，第一回采工作面401的运输顺槽403位于采空区的部分伴随着回采形成第五留巷405，使得第四留巷404的进风可以通过第一上联络巷600进入保护层300内的第一留巷305形成回风，并使得第五留巷405的进风通过第二上联络巷700进入保护层300内的第二留巷306形成回风。

下联络巷包括第一下联络巷800和第二下联络巷900，第二回采工作面501的轨道顺槽502通过第一下联络巷800与首采工作面301的轨道顺槽302连通，第二回采工作面501的运输顺槽503通过第二下联络巷900与首采工作面301的运输顺槽303连通。在第二回采工作面501的回采过程中，第二回采工作面501的轨道顺槽502位于采空区的部分伴随着回采形成第六留巷504，第二回采工作面501的运输顺槽503位于采空区的部分伴随着回采形成第七留巷505，使得第六留巷504的进风可以通过第一下联络巷800进入保护层300内的第一留巷305形成回风，并使得第七留巷505的进风通过第二下联络巷900进入保护层300内的第二留巷306形成回风。

在突出煤层群中，可以充分利用保护层300中的第一留巷305、第二留巷306和第三留巷307，借助上联络巷和下联络巷构建完善的通风系统，实现各煤层内工作面留巷段通风，完成各煤层内工作面的布置。

第一回采工作面401和第二回采工作面501的上述布置方式不留煤柱，减少应力集中。第一回采工作面401和第二回采工作面501采用切顶卸压无煤柱自成巷工艺，把两个顺槽留巷后可以作为其所在煤层中相邻工作面的顺槽使用，不留煤柱，取消本煤层及相邻煤层煤柱周围应力集中，减少回采巷道到围岩变形，保证矿井安全高效生产。

第一回采工作面401和第二回采工作面501的上述布置方式可以实现“采”与“抽”统筹进行。利用切顶卸压无煤柱自成巷工艺实现第一回采工作面401和第二回采工作面501的顺槽留巷后，可利用留下来的巷道对相邻的煤层进行瓦斯抽放，例如第一回采工作面401上的顺槽留巷后，可以对其上方的相邻煤层的瓦斯进行抽放，第二回采工作面501上的顺槽留巷后，可以对其下方的相邻煤层的瓦斯进行抽放，实现相邻煤层的瓦斯抽采与本层煤层的回采工作面的回采同时进行，相邻煤层之间的“采”和“抽”可统筹系统进行，实现上、下协同开采，解决采掘接替紧张的问题。

第一回采工作面401和第二回采工作面501的上述布置方式可以延长回采工作面瓦斯抽采时间。通过切顶卸压无煤柱自成巷工艺实现两顺槽留巷后，布置在两条顺槽的瓦斯抽采系统无需撤除，可利用留下来的巷道对相邻煤层继续抽放，例如布置在第一回采工作面401的两条顺槽的瓦斯抽采系统无需撤除，可利用留下来的巷道其上部的煤层继续抽放，布置在第二回采工作面501的两条顺槽的瓦斯抽采系统无需撤除，可利用留下来的巷道其下部的煤层继续抽放，避免上部煤层或者下部煤层回采速度快时瓦斯易超限，实现安全高效开采。

需要说明的是，布置第一回采工作面401和第二回采工作面501施工顺序不分先后，可根据煤矿实际生产系统布置情况单独施工其中一步或者两步同时施工。在一些实施例中，布置第一回采工作面401和第二回采工作面501的施工同时进行；在一些实施例中，先布置第一回采工作面401，再布置第二回采工作面501；在一些实施例中，先布置第二回采工作面501，再布置第一回采工作面401。

步骤五：待第一回采工作面401回采完成后，第四留巷404和第五留巷405保留下来，与上方的煤层的工作面顺槽通过联络巷继续连通，形成完善的通风，并采用相同方法依次完成突出煤层群位于保护层300上方所有煤层的工作面布置。待第二回采工作面501回采完成后，第六留巷504和第七留巷505保留下来，与下方的煤层的工作面顺槽通过联络巷继续连通，并采用相同方法依次完成突出煤层群位于保护层300下方所有煤层的工作面布置。

需要说明的是，在任意煤层完成第一个回采工作面的回采后，以该回采工作面为中心向两侧继续布置回采工作面。即在任意煤层完成一个工作面的通风和回采后，以该工作面为中心向两侧开拓可以完成整个煤层的开采，向两侧开拓的过程中，可以通过传统的通风方式在同一煤层内完成后续工作面的通风，也可以借助于相邻煤层的留巷完成后续工作面的通风。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。