[发明专利]一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法

说明书

本发明提供了一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，属于煤炭开采技术领域，包括：找出得出理想错距范围；根据所述理想错距范围，利用岩土塑性滑移时的极限承载力计算公式，得出极限支承压力条件下上煤层底板破坏区的最大深度H_max计算公式，进而得出上煤层底板破坏岩层最大水平距离L_max计算公式；建立双煤层开采上、下煤层工作面同时开采推进方向稳压式和减压式力学模型，得出的上煤层底板破坏岩层最大水平距离、底板应力传递角和上、下煤层间距，确定稳压式和减压式推进方向的错距计算公式；修正所述步骤3中的计算结果。该方法能够有效降低双煤层叠置区域同时开采下煤层工作面矿压强度和地表破坏程度，实现双煤层高效绿色开采。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法。

背景技术

煤炭是我国的重要能源，为实现煤炭高效开采，煤炭企业开始由单一煤层开采向双煤层同时开采转变。双煤层同时开采主要涉及两方面的技术难题：其一是双煤层高强度开采引起上覆岩层剧烈移动，进而造成地表拉应力过度集中，严重破坏地表生态环境；其二是上、下煤层叠置区域同时开采，下煤层工作面围岩应力复杂且剧烈，严重影响下煤层工作面推进速度和安全。

长期以来，单一煤层开采技术和研究结论日趋成熟，而对双煤层开采的研究主要涉及煤柱留设位置和集中应力影响、开采方式等方面，较少涉及上、下煤层同时开采推进方向错距方面的研究。在煤炭高效开采、绿色开采和可持续发展的背景下，确定上、下煤层同采工作面推进方向合理错距，研究兼顾双煤层工作面同时安全高效开采和减缓地表破坏的开采技术，对双煤层开采具有重要的理论意义和实践价值。

目前，对于叠置区域的上、下煤层同时开采，现场多采用停采避压的方法解决下煤层工作面大面积来压和支架压坏等问题，造成矿井开采接续紧张，生产效率低下。同时，高强度开采造成地表破坏严重，生态环境不断恶化。现有双煤层开采技术不能够兼顾安全高效开采和减缓地表破坏，没有对双煤层上、下同采工作面推进方向错距进行研究。

因此，本申请提出一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法。

为实现上、下煤层叠置区域同时开采过程中兼顾安全高效和减缓地表破坏双重目的，运用理论分析、UDEC^2D(二维平面离散单元法)数值模拟和物理模拟相结合的方法，分析上、下煤层叠置区域同采工作面不同推进方向错距时下煤层围岩应力分布规律和地表破坏规律，研究不同推进方向错距时上、下煤层叠置区域同时开采工作面相互影响范围和影响程度，建立上、下煤层叠置区域同采工作面稳压式和减压式布置模型，确定2种布置方式的推进方向错距计算公式，根据现场开采实践经验，对2种计算结果进行修正比较，得出兼顾安全高效开采和减缓地表破坏的合理错距确定方法。该方法能够有效降低双煤层叠置区域同时开采下煤层工作面矿压强度和地表破坏程度，可实现双煤层高效绿色开采。

本发明提供如下技术方案：

一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤1.运用UDEC^2D数值模拟和物理模拟方法，掌握工作面推进方向不同错距时双煤层上、下同采工作面围岩应力分布规律和地表沉降规律，分析上、下工作面同时开采时相互之间的影响范围和程度，得出理想错距范围，为理论分析和模型建立提供科学依据；

步骤2.根据所述理想错距范围，选择弹塑性力学理论中的岩土塑性滑移时的极限承载力计算公式，利用岩土塑性滑移时的极限承载力计算公式，得出极限支承压力条件下上煤层底板破坏区的最大深度H_max计算公式，进而得出上煤层底板破坏岩层最大水平距离L_max计算公式；