[发明专利]一种近距离煤层上下逐替协同开采区段煤柱留设方法

说明书

本发明公开了一种近距离煤层上下逐替协同开采区段煤柱留设方法。尤其适用于煤矿井下近距离煤层上下逐替协同开采使用。应用理论计算和数值模拟相结合的方法分别确定了上煤层区段煤柱的的合理留设宽度X_u、上下煤层区段煤柱的合理空间错距L及下煤层区段煤柱的的合理留设宽度X_s，并应用物理相似模拟方法对取值的合理性进行验证。该煤柱留设方法能够适应于近距离煤层上下逐替协同开采矿井，即能保证区段煤柱及回采巷道稳定性，同时能够增加煤炭资源采出率，有利于矿井实现安全、经济开采。

技术领域

本发明涉及一种区段煤柱留设方法，具体适用于一种煤矿井下使用的近距离煤层上下逐替协同开采条件下的区段煤柱留设方法。

背景技术

近距离煤层是新疆等西北地区煤炭赋存的特征之一，随着我国煤炭资源开采逐渐向西部和深部战略转移，近距离煤层(群)安全高效开采成为煤炭行业的热点问题。目的，我国大部分矿井采用上行开采或下行开采技术开采近距离煤层。上行开采通常上行开采要求采动影响倍数大于7.5，安全风险较大，不利于实现安全开采；下行开采不破坏下部煤层的完整性和连续性，但有一定局限性。

近距离煤层上下逐替协同开采技术根据不同煤层和工作面的空间布置情况将下行开采与上行开采科学结合，在不同煤层相叠工作面间采用“下行开采”方式，在不同煤层相错工作面间采用“上行开采”方式，上下煤层工作面逐面交替开采，既发挥上行开采与下行开采在技术、经济方面的优点，同时考虑市场对不同煤种的实时需求，使矿井开采兼具安全性和经济性。

近距离煤层上下逐替协同开采条件下，合理留设区段煤柱是实现近距离煤层安全开采、提高资源回收率和增加矿井经济效益的重要保障。当前，我国大部分矿井采用留设区段煤柱的方式维护回采巷道的稳定性，对于区段煤柱留设宽度的研究多集中于近距离煤层上行开采或下行开采矿井，而对于近距离煤层协同开采多次采动影响下区段煤柱的合理留设问题还需要深入研究，因此研究一种适用于近距离煤层近距离煤层上下逐替协同开采条件下的区段煤柱留设方法具有重要意思。

发明内容

针对上述技术的不足之处，，提供一种近步骤简单，使用效果好，有效提高矿井煤炭资源采出率和经济效益的近距离煤层上下逐替协同开采区段煤柱留设方法。

为实现上述技术目的，本发明的近距离煤层上下逐替协同开采区段煤柱留设方法，其特征在于包括以下步骤：

首先在施工区域设定上煤层和下煤层，通过理论计算和数值模拟方法确定上煤层区段煤柱合理留设宽度X_u，应用理论计算和数值模拟方法确定近距离煤层上下区段煤柱合理空间错距L，应用理论计算和数值模拟方法确定下煤层区段煤柱合理留设宽度X_s，应用物理相似模拟方法验证上煤层区段煤柱合理留设宽度X_u、近距离煤层上下区段煤柱合理空间错距L、下煤层区段煤柱合理留设宽度X_s取值的合理性。

应用理论计算和数值模拟方法确定上煤层区段煤柱合理留设宽度X_u，包括：

a.分别获取上煤层中区段煤柱采空区侧的塑性区宽度X₁，区段煤柱巷道侧的塑性区宽度 Y₁，煤柱弹性区宽度Z₁，利用公式：W_u＝X₁+Y₁+Z₁获得上煤层区段煤柱理论留设宽度W_u；

b.确定上煤层区段煤柱数值模拟宽度w_u：取上煤层区段煤柱理论留设宽度W_u±6m为上煤层煤柱数值模拟宽度范围，应用有限差分数值模拟软件对上煤层区段煤柱宽度进行数值模拟计算，对比分析不同宽度煤柱的数值模拟结果确定上煤层区段煤柱数值模拟宽度w_u；